CN116472110A - 用于烯烃生产的裂解加热器的多排辐射盘管布置 - Google Patents

Abstract

一种用于裂解烃的系统，其包括具有辐射段和对流段的火焰加热器。辐射盘管设置在该加热器的辐射段内，所述辐射盘管具有三至七排管，其中每排包括两个多程管，并且其中所述三至七排管中的多程管为对称或伪对称地共同设置在所述加热器的辐射段内。所述系统还包括流体连接至所述三至七排管中的每排管的出口管的传输线交换器。

Description

用于烯烃生产的裂解加热器的多排辐射盘管布置

技术领域

本公开内容的实施方案总体上涉及用于烃裂解的加热器。更具体地，本文的实施方案涉及裂解加热器设计和辐射盘管的布置。

背景技术

大多数用于乙烯生产的裂解加热器以单排直列式布置来设置辐射盘管。在一些情况下，以偏移布置或交错布置来布置两排。

图14中图示了辐射盘管的一个示例。进料通过文丘里管2分配到多个入口管10(如图14的盘管所示为8个)。进料通过加热器的辐射区，合并到歧管4中，然后通过较大直径的出口管12供给到传输线交换器(transfer line exchanger，也称为在线换热器或转油线换热器)(TLE)14。如所示的，每个有两个出口管10(TLE 14的左侧和右侧)，并且因此这种配置共有四个出口。在图14中，仅示出了TLE 14的一侧。

其他各种短停留时间(SRT)盘管可得自Lummus Technology LLC，这包括SRT-1(典型地是8程(pass，或称为通道或通路)蛇形盘管：表示为1-1-1-1-1-1-1-1)至SRT VII(典型地有32个入口管和4个出口管)；SRT II-VI具有不同的设计。两个出口管可以通过一个WYE件接合并连接至TLE，或者四个出口管直接连接到TLE。目前最多只有四个出口管连接到TLE。

类似地，US7964091描述了用于1-1和2-1盘管的三排布置。还描述了用于六程盘管的类似布置。

发明内容

本文公开的一个或多个实施方案涉及一种用于裂解烃的系统，其包括具有辐射段和对流段的火焰加热器。辐射盘管设置在加热器的辐射段内，辐射盘管具有三至七排管，其中每排包括两个多程管，并且其中三至七排管中的多程管对称或伪对称地共同设置在加热器的辐射段内。该系统还包括流体连接至三至七排管中的每排管的出口管的传输线交换器。

本文公开的一个或多个实施方案涉及一种用于裂解烃的系统，其包括具有辐射段和对流段的火焰加热器。辐射盘管设置在加热器的辐射段内，辐射盘管具有三至七排管，其中每排对称或伪对称地共同设置在加热器的辐射段内。该系统还包括流体连接至三至七排管中的每排管的出口管的传输线交换器。

本文公开的一个或多个实施方案涉及一种用于裂解烃的方法。该方法包括在具有辐射段和对流段的火焰加热器的辐射段中的一排或多排管中加热烃原料。每排管包括两个多程管，其中三至七排管中的多程管对称或伪对称地共同设置在加热器的辐射段内。该方法还包括在一排或多排管中裂解烃原料中的一种或多种烃，从一排或多排管中的每排管上的出口管中回收裂解的烃流，以及将裂解的烃供给到流体连接至一排或多排管中的每排管的出口管的传输线交换器。

基于以下描述，本领域的普通技术人员将理解本文公开的其他实施方案。

附图说明

在附图中，在适当的情况下，相同的附图标记对应于相同的部分。

图1和1A图示了根据本文公开的一个或多个实施方案的可用于热解加热器的辐射盘管布置。

图2图示了根据本文公开的一个或多个实施方案的可用于热解加热器的辐射盘管布置。

图3A和图3B图示了根据本文公开的一个或多个实施方案的用于将盘管连接到传输线交换器的一种布置。

图4图示了根据本文公开的一个或多个实施方案的可用于热解加热器的辐射盘管布置。

图5图示了根据本文公开的一个或多个实施方案的可用于热解加热器的辐射盘管布置。

图6图示了根据本文公开的一个或多个实施方案的可用于热解加热器的辐射盘管布置。

图7图示了根据本文公开的一个或多个实施方案的可用于热解加热器的辐射盘管布置。

图8图示了根据本文公开的一个或多个实施方案的可用于热解加热器的辐射盘管布置。

图9图示了根据本文公开的一个或多个实施方案的可用于热解加热器的辐射盘管布置。

图10图示了根据本文公开的一个或多个实施方案的可用于热解加热器的辐射盘管布置。

图11图示了根据本文公开的一个或多个实施方案的可用于热解加热器的辐射盘管布置。

图12图示了根据本文公开的一个或多个实施方案的可用于热解加热器的辐射盘管布置。

图13A和13B图示了根据本文公开的一个或多个实施方案的可用于热解加热器的辐射盘管布置。

图14图示了现有技术的盘管配置。

具体实施方式

如本文所使用的，盘管配置可以称为具有x-y布置、x-y-z布置、x-y-z-w布置或其他布置，其中x是指入口管的数量并且y是指下一程(无论是出口程(x-y)还是第二程x-y-z)中的管的数量，其中z是出口程数。例如，参考图14，布置是4-1，其中四个入口管10供给一个出口管12。图14的盘管布置包括每侧的两排管10，并且因此可以称为16-4(如所示的自左侧为8-2和未示出的自右侧为8-2)；然而，为简单起见，通常提及子组，每个子组都是4-1。对于其他多程布置，定义了各程中的管的数量，其中1-1-1-1-1-1-1-1是八程蛇形盘管，并且4-2-1盘管具有连接到两个管的四个入口管，如通过Y形连接器连接到双管第二程，然后连接到单个出口管。作为对于每个出口管具有“m”个入口管的“n”个双程盘管的一般定义，单个盘管将对于一个盘管具有“m*2n–2n”种布置，其中n是指排的数量(n＝1、2、3，在本文也称为排)。为简单起见，图14图示了横截面线“X-X”。图1和图4-12示出了在这样的横截面中的盘管布置。然而，图14图示了4-1盘管布置，而其他图示出了更多或更少的入口管和出口管以及不同的布置。图示了图14的现有技术盘管是出于更好地理解根据本文公开的实施方案的盘管的图形说明的目的。

裂解加热器被设计成生产一定量的乙烯。选择性，即转化的每单位重量进料的乙烯的量，对于工业中的经济性很重要。因此，使用了在单个加热器中的多个盘管，但是每个盘管可以以接近线性的方式布置以避免盘管弯曲。通过为每个出口管提供多个入口管，流体可以被快速加热并且因此裂解可以在高温下在短停留时间内(几乎全部在出口管中)发生。这可产生高选择性。同时，出口管具有低表面积与体积比。焦炭(热解反应的一种副产品)是一种固体，并且其收率是传热表面积和其他传输参数的强函数。因此，焦炭沉积速率可以利用分流盘管布置来降低。常规管在所有程中可以具有相对较小直径的管，并且因此必须组合许多辐射盘管(多于8个盘管，并且有时多达36个盘管)以获得与本文所述的一个分流盘管的等效乙烯产能。

因此，本文的一个或多个实施方案涉及一种裂解加热器设计。更具体地，本文的实施方案涉及裂解加热器内并且关于传输线交换器的盘管布置。通过根据本文的实施方案布置盘管，可以有可能对于给定的乙烯产能降低加热器成本并且可以简化操作、减少焦炭形成或两者。

根据本文的实施方案的裂解加热器可以包括具有多排布置的辐射盘管，所述多排布置具有多于两排的盘管。根据本文的实施方案的裂解加热器可以包含多个辐射盘管。盘管可以用于裂解烃，如乙烷、丙烷、丁烷、以及较重的烃和混合物，包括石脑油或其他较重的烃。裂解可以导致形成更轻的烃分子，包括烯烃，如乙烯、丙烯和丁烯等。在辐射盘管中的裂解反应之后，反应流出物在传输线换热器(TLE)中迅速骤冷，从而例如产生蒸汽。在一些情况下，流出物可以用水或油骤冷，称为直接淬火。然而，直接淬火可能是低效率的，而具有超高温蒸汽产生的间接淬火是冻结或停止反应的最具经济吸引力的方式。

利用许多辐射盘管设计，盘管不能单独地连接到传输线交换器(TLE)，因为这将是非常昂贵的并且需要大量的空间。因此，在本文的一个或多个实施方案中，将许多辐射盘管分组并连接到单个TLE。对于多程盘管，这需要使所有的出口管紧密靠近。

然而，使出口管紧密靠近会在布置多程盘管时产生问题。对于某些布置，由于盘管以及盘管与燃烧器的相对放置，阴影效应或总热交换、对流和辐射的减少可能是相当大的，并且辐射盘管运行长度可能会显著减少。

本文的实施方案提供了辐射盘管以多排的布置，其具有更短运行长度同时还能够将多个出口管连接到单个TLE。因此，一个或多个实施方案可以增加加热器产能，减少TLE的数量，并简化对流段设计。

根据本文的实施方案的盘管可以具有多个入口管和出口管。盘管也可以具有多程，如二程至十二程。例如，本文的实施方案可以涉及具有4-1至16-1布置的多个盘管的布置。本文的实施方案也可以扩展到这些配置之外以包括更少或更多的盘管以及更少或更多的程。本文的实施方案也可以可用于二程盘管、多程盘管、四程盘管、六程盘管或蛇形盘管(其可以为8至14程)。不管配置如何，本文的实施方案可以将许多盘管连接到单个TLE。因此，本文的实施方案可以提供具有多于四个出口管(如六个、八个、十个或十二个出口管)的系统的布置和有效骤冷。

由于根据本文的实施方案将许多盘管连接到单个TLE，所以可以增加每个盘管的乙烯产能。基于辐射盘管数量的对流段程数和对流管的数量也相应地减少，以及控制阀、控制回路、辐射段燃烧器的数量也可以减少。这可以允许使用大产能加热器代替更多数量的较小产能加热器。目前，由于在对流段程数方面的限制，每个加热器的乙烯产能约为200-300KTA(千吨/年)。利用根据本文实施方案的布置，对于相同数量的对流程，产能可以增加50％(即，每个加热器可能为300-450KTA)。

根据本文实施方案的盘管和管布置可以具有多排。如所需的那么多排可以设置在该布置的中心的两侧上，并且也可以设置在中心线上。为了简单起见，这例如是在图1中关于三排A、B、C所图示的。然而，这可以扩展到多于三排，如图示了四排A、B、C、D的图10以及图示了五排A、B、C、D、E的图11和12所示的。超过五排，益处可能没有三排那么高。当使用线性TLE时，多排(多于三排)可能具有更多益处。在本文公开的一个或多个实施方案中，可以使用从三(3)到十六(16)排的任何一个。例如，可以使用3排、4排、5排、6排、7排、8排、9排、10排、11排、12排、13排、14排、15排或16排。

在一个示例中，具有6-1型盘管的典型三排布置可以具有双程盘管，其中对于每个出口管具有六个入口管。典型地，入口管直径远小于出口管直径。例如，对于大多数双程盘管，入口管可以为1.25英寸的内径(ID)至2.5英寸ID。对于多程盘管，内径可以更大。对于出口管，直径可以大于3英寸。管间距与外径(OD)之比可以从1.2到3.0、如从1.4到2.0变化。在一种示例性布置中，六排的6-1(6个入口管，一个出口管，六排管)可以连接到单个TLE。第一个6-1盘管将保持在中心线以南。第二个6-1将保持在辐射单元的中心线处。第三个6-1将在中心线以北。三个出口可以通过三联接头连接到Y形接头的一个支脚。来自TLE中心线的镜像将是其他三个盘管。因此，可以存在两个三联接头，其连接到单个倒Y形接头，该倒Y形接头连接到TLE。所有这六个6-1管构成单个盘管。这六个盘管可以以不同的方式布置，如以下进一步图示和描述的。

以沿着与图14中的X-X横截面相似的横截面截取的图示的形式给出了对于多排实施方案的许多可能的布置。每个背后的原理是相似的，例如参考24-6盘管或4-1类型的六排。在一种给定的辐射单元中，可以存在多于一个的24-6盘管以增加产能。针对一个盘管所描述的任何内容都适用于所有盘管。

现在参考图1，盘管A可以在中心排的一侧上。盘管B可以位于中心排上。盘管C可以在中心排的另一侧上。每排的四个入口管10供给同一排中的相应出口管12。三个出口管12然后可以连接到三联接头(未示出)。Y形接头可以用于将三联接头的出口连接到TLE(未示出)。可以使用图1中的盘管布置的镜像，其中TLE的另一侧以类似方式连接盘管A'、B'和C'，如图1A中所示。

以这种方式，六个出口管12可以连接到具有一个入口喷嘴的单个常规TLE。TLE的入口可以是椭圆形腔室。如图3A中所示的，所有六个出口管12都可以连接到椭圆形腔室20。图3B图示了沿横截面Y-Y的椭圆形腔室20。与三联接头和Y形接头相比，如图3A和3B中所示的直接连接可以具有低的绝热体积。这可以减少停留时间并增加烯烃选择性。椭圆形腔室进行内部轮廓化以增强到TLE管的流量分布并最小化停留时间。通过消除所有三接头和Y形接头，与传统的锥形入口相比，可以降低加热器的成本。

再次参考图1A，对于这六排的4-1型盘管存在多种布置。这样的布置在图4-12中示出并且在下面进一步描述。这个构思可以扩展到多于3排。在四排的情况下，两排将在中心线的一侧上，而两排将在中心线的另一侧上。代替三联接头，四联接头可以用于将出口管12带到TLE。在一些实施方案中，也可以使用连接到另一个Y形接头的两个Y形接头(通常称为三-Y形接头)。在这样的布置中，连接到一个TLE的具有8个这样的排的4-1型盘管等效于32-8盘管型。在五排的4-1型的情况下，例如，其等效于供给一个TLE的40-10型。对于所有这些情况，可以使用具有单个入口的传统TLE，这需要连接到Y接头的多个三/四/五联接头，Y接头连接到单个TLE入口。

如图2中所示的，两个三接头30连接到Y形接头32。在左侧上的三个出口管12连接到三接头30，然后连接到Y形接头32的一个支腿。其他三个出口管12连接到第二个三接头30，然后连接到Y形接头32的另一个支腿。Y形接头的出口可以连接到具有锥形入口34的传统TLE。

然而，在一些实施方案中，所有出口盘管12都可以直接连接到TLE上的椭圆形腔室，这不需要任何三/四/五联接头和Y形接头，如图3A和3B中所示的。当存在许多出口管(>4个)时，具有两个4-1盘管或单个4-1盘管的线性交换器可以连接到双管交换器(也称为线性交换器)。

虽然关于作为基本单元的4-1型盘管对图1进行了说明和描述，但是本文的实施方案适用于其他类型的盘管，这包括例如1-1型、2-1型、3-1型、5-1型和其他直至16-1型的盘管。本文的实施方案也适用于其他分流盘管。例如，盘管可以具有4-2-1-1布置(即，连接到2个管的4个入口管，该2个管连接到一个管，然后通过U形弯头连接到出口管)。六个这样的4-2-1-1盘管可以类似于以上对于4-1型盘管关于图1所讨论的那样进行布置。利用4-2-1-1型盘管，也可以考虑多于三排。作为一个附加示例，8程盘管具有通过U形弯头连接以形成蛇形盘管的8个管。在一些实施方案中，对于蛇形盘管的整个长度，直径可以是恒定的，并且对于其他实施方案，直径可以在整个蛇形盘管上从入口到出口变化。

图4-12中示出了盘管/排的各种布置。它们的盘管显示为双程盘管。然而，盘管也可以是四程、八程和具有任何程数的其他类型的盘管。

再次参考图1，仅示出了4-1型的六个盘管中的一半。这将具有24-6布置，其意味着24个入口管和6个出口管，其中一半的入口管和一半的出口管布置在每一侧上，如图1A中所示的。4-1盘管可以以三排A、B、C布置。四个入口管10连接到单个子歧管(如歧管4，如图14中所示的)，然后连接到出口管12。辐射盘管长度可以为例如10英尺/程到50英尺/程，或者对于双程盘管，从入口到出口为20英尺到100英尺。对于多程盘管，总长度可以长达400英尺，例如，每两个程为20英尺至100英尺。

一排的所有入口管10可以连接到单个底部歧管，并且可以在同一排中彼此相邻。所有的歧管都可以放置在一个槽中，并且移动可以由槽中的沟道引导。燃烧器可以放置在地板上，或放置在盘管的两侧上，或同时放置在地板以及盘管的两侧上。燃烧器可以对称地(如所示的)或不对称地(未示出)布置。

在一些实施方案中，这样的盘管可以连接到传统的锥形入口管壳式交换器。在其他实施方案中，盘管可以在没有Y形接头的情况下在三接头之后连接到用于TLE的椭圆形入口。在还有其他实施方案中，所有的六个入口都可以直接与椭圆形入口连接，而无需任何三接头和Y形接头。在还有其他实施方案中，出口盘管可以连接到线性交换器或双管交换器。在其中使用双管或线性交换器的实施方案中，出口可以通过收集器系统或通过一系列三/四/五接头(分别用于3排、4排和5排)进行组合，然后组合成一个或多个Y形接头。从传输管线交换器，这样的组合出口可以在任何类型的第二交换器中被进一步冷却以产生蒸汽，包括超高压蒸汽。在一些实施方案中，代替蒸汽，可以加热其他工艺流体。

所有这些选项都没有在图中明确示出，而是暗含的。关于一个实施方案描述的任何选项也被设想用于根据本文的实施方案的所有其他类型的布置。例如，到每个辐射盘管入口的流量可以经由临界流量文丘里管分配。工艺流体可以在加热器的辐射段上方的对流段中预热，并且一个盘管或多于一个的盘管可以在经由文丘里管分配之前供给至跨越歧管(crossover manifold)。为简洁起见，此处将不讨论辐射盘管的所有共同特征。

现在参考图4，示出了根据本文的实施方案用于布置盘管的另一个实施方案。这种布置可以具有与之前描述的歧管相似的底部歧管，该底部歧管将所有第一程入口管连接到出口管。

在如图4所示的布置中，所有的入口管(在这个实施方案中为四个/组)被间隔开。管间距与外径之比(TS/OD)是同一排的管空间与管直径的比率。这个比率可以在1.2至4.0的范围内，如在1.4至2.0之间。在这种布置中，TS/OD可以高于图1中所示的。当所有的入口管放在一起时(第一、第二或第三排)，TS/OD可以较低，并且可小于1。对于大于1的TS/OD比率，没有管阻塞上游或下游的另一个管。当TS/OD低时，峰值与平均通量之比高，并且因此管金属的最大温度高。为了最小化这种效应，基于比率的TS/OD可以保持在最低水平，以减少盘管的总地板面积而不阻塞下游管道。然而，在较低TS/OD的情况下，则可以在给定空间中填充更多的管，从而降低加热器成本。1.4至1.8的TS/OD比率可以允许在给定的地板面积中装入比图1中所示的更多的管。出于管维修和维护的原因，两个相邻管之间可以需要最小的间隙。通过将歧管上的入口管交替到不同的排，可以在不增大TS/OD比率的情况下将管紧密地填充在单排中。

图5图示了另一种盘管布置。如所示的，8-1盘管布置具有总共48个入口管10和6个出口管12。入口管10可以布置在A、B、C三排中(每排中有8个入口管10)并放置在一侧上，并且其他入口管10可以在另一侧布置在A'、B'、C'三排中。六个出口管10可以在中心，其中A、B、C和A'、B'、C'排在任一侧上。这种布置对应于4-1或8-1。对于其他布置，可以遵循类似的模式。

图6图示了管的另一种布置(以4-1盘管进行例示)。如图6中所示的布置可以具有直列式出口管12，而入口管10交错排列。以这种方式，仅入口管布置在A、B、C三排中。所有的出口管都可以在燃烧室的中心线处，或者与A、B、C排之一排成一条线(如所示的，与C排成一条线)。以这种方式，出口管12的管金属的最高温度可以是一致的并且与其他布置相比还可以降低。由于出口管12的最高金属温度可能影响结焦，所以保持出口管排成一条线可以改善对于本文所公开的多排实施方案的加热器运行长度。

图7图示了三个4-1盘管的直列式布置。以这种方式，所有管(入口管10和出口管12)在燃烧室的中心线处的单排中。连接入口管和出口管的底部歧管放置在3排中。如上所讨论的，相邻的管可以进入相同的歧管或不同的歧管。当相邻的管供给不同的歧管时，更紧密的间距是可能的。如图7中所示的，每三个入口管10可以连接到不同的歧管。每个歧管可以连接到不同的出口管12。在这个实施方案中，歧管可以放置在相对相似的高度处并且分别放置在中心线的一侧、中心线和中心线的另一侧上。

图8的实施方案类似于图7的实施方案，除了歧管也放置在辐射室的中心线处。对于这种布置，歧管必须一个堆叠在另一个上方。这意味着所有相邻的入口管10(对于所示的实施方案为4个)将进入相同的歧管。每组4个管的歧管将具有略微不同的长度，使得一个歧管可以放置在下一个歧管上方。在确定每个入口管10和出口管12的位置(长度)时可以考虑热膨胀。由于所有管都是直列式的，所以峰值与平均通量之比可以低，并且因此最大金属温度可以低。较低的管金属温度可以允许长的运行长度，允许更大的产能，或两者兼而有之。然而，利用这种直列式布置，不能像本文所述的其他情况那样将更多的管填充在加热器内。

对于如图8中所示的实施方案，所有的入口管10和出口管12可以沿中心线竖直布置。内部的四个管可以比中间的四个管稍短，而外部的四个管可以比中间的四个管稍长。连接内部管和外部管的歧管可以一个堆叠在另一个上方。

如上所讨论的，图1A提供了盘管的对称布置。这种对称性可以应用于图4-8中所示的其他配置。例如在图1A中，A排、B排和C排管平行布置。这导致对于A、B和C排的出口管，出口管12分别偏移一个直径长度。对于另一半中的A'、B'和C'排，出口管12是对称的(镜像)。对于如图3B中所示的出口管12，仅使用了伪对称性，从而允许出口管的更靠近的间距。然而，对于如图3B中所示的出口管12布置，当排之间的距离为W时，相邻内部出口管之间的距离为2*W，而对于其他相邻出口管，相邻管之间的间距仅为W。因此，对于内部出口管12的阴影效应将比其他管的阴影效应更多。

可以使用例如图9中所示的镜像布置来最小化阴影效应。如对于图9所示的，用于B和B'排的入口管10和出口管12可以定位为更靠近中心线，而用于A和A'排的入口管10和出口管12可以放置为远离中心线，从而产生1、3、2布置，其给出在两个相邻出口管之间的最大距离仅为W，而不是2W。在一些实施方案中，两个相邻出口管之间的距离可以为1.5W或者甚至为1.1W。这可以减少阴影效应并且可以改善工艺性能。这种布置也可以应用于具有多于三排的实施方案。

图10图示了具有四排管A、B、C、D的一个实施方案。针对三排所讨论的任何布置也可以应用于具有四排的布置。辐射段中心线可以例如在B排和C排之间。与其他实施方案类似，仅示出了全部管的一半，另一半以对称或伪对称布置进行设置，类似于图1A、5和9。

图11图示了具有五排管的一个实施方案。以上关于三排所讨论的任何布置也可以应用于五排的布置。因此，图10和11示出了如何将三排扩展为四排或五排。对于这个实施方案，辐射室中心线可以例如沿着C排。

图12图示了具有A、B、C、D、E五排的类似于图11的一个实施方案。例如，出口管12可以连接到单独的线性交换器16。利用线性换热器，不存在三接头和Y形接头。这可以具有低的绝热停留时间，但是对于线性换热器的冷却传热速率可能较低，并且需要较长的TLE。在线性交换器之后，诸如管壳式交换器的第二交换器可以用于进一步冷却流体。代替产生蒸汽，还可以使用其他工艺流体来传热。在其他实施方案中，第三交换器可以专用于工艺流体加热，而前两个交换器通过冷却来自出口管12的流出物来产生蒸汽。也可以使用其他类型的交换器。与其他实施方案一样，仅示出了一半的管。

在本文的一个或多个实施方案中，盘管可以自由移动以进行热膨胀。盘管可以由附接到歧管的销或圆形栓钉引导，所述销或圆形栓钉沿着具有盘管的通道行进。这可以减少在热膨胀期间由接触引起的对盘管的损坏。

图13A和13B图示了具有三排的4-2-1-1型盘管。图13B图示了图13A的盘管布置的俯视图。这是一种4程盘管(程40、41、42、43)，其中4个入口管10经由Y形接头32连接到出口管12，该Y形接头32连接到三接头30，然后通过U形弯头连接到每排管。在加热器的每一侧上的三个出口管12通过单独的三接头30接合，然后连接到Y形接头32的一个支腿。

如具有四程系统的图13A和13B中所示的，根据本文实施方案的多排布置可以扩展到具有多程(4、6、8、10、12程等)的盘管，并且不限于二程盘管。根据本文的实施方案，多种多样的多程盘管可以布置成具有多于两排的配置。

实施例

实施例1：该构思已经应用于石脑油裂解加热器设计。性能通过一个实施例来说明。全馏程石脑油进料在附图中所示和上文所述的任何三排设计中裂解。将性能与现有技术的两排设计进行比较。在三排布置和两排布置中都使用相同的子组(10-1盘管型)。两种设计之间只有布置(盘管如何布置)是不同的。换句话说，2排和3排配置都是基于相同的10-1型的2-程盘管的。

进料特性在表1中提供，并且加热器设计和结果在表2中提供。

表1.石脑油进料特性

表2.

进料	石脑油	石脑油
			设计	3排设计	2排设计
加热器进料速率，T/h	71.952	71.952
			总共10-1组/加热器	48	48
辐射盘管数量/加热器	8	12
			TLE数量/加热器	8	12
每个盘管的流速，T/h/盘管	8.994	5.996
			蒸汽与油之比，w/w	0.5	0.5
跨越温度，F	1175	1175
			盘管出口温度，F	1600	1600
加工深度，P/E，w/w	0.45	0.45
			乙烯收率，重量％	34.0	34.0
乙烯产量，T/h/盘管	3.058	2.039
			乙烯产量，T/h/加热器	24.464	24.464
运行长度，天	60	60

实施例2：这个实施例用于乙烷裂解。乙烷纯度为98.5％，并且在4-2-1-1型盘管中裂解。将六个这样的盘管布置在三排中。总共12个这样的盘管布置在3排或两排中。表3中提供了加热器设计和结果。

表3.

进料	乙烷	乙烷
			设计	3排设计	2排设计
加热器进料速率，T/h	47.0	47.0
			总共SRT3盘管/加热器	12	12
辐射盘管数量/加热器	2	3
			TLE数量/加热器	2	3
每个盘管的流速，T/h/盘管	23.50	15.67
			蒸汽与油之比，w/w	0.3	0.3
跨越温度，F	1265	1265
			盘管出口温度，F	1525	1525
乙烷转化率，％	65	65
			乙烯收率，重量％	48.3	48.3
乙烯产量，T/h/盘管	11.35	7.57
			乙烯产量，T/h/加热器	22.70	22.70
运行长度，天	60	60

以上实施例表明，通过在每个TLE中填充更多的盘管，可以在增加流速的情况下获得相同的性能。

这些布置可以用于裂解任何烃进料(乙烷、丙烷、C3 LPG、C4 LPG、石脑油、瓦斯油、加氢裂解真空瓦斯油、原油、油田凝析油、提余液，其中这样的进料可以单独引入或混合引入)以生产烯烃。盘管出口压力可以在15psi至95psi的范围内，并且典型地在22psi至35psi之间。进料可以与稀释蒸汽混合或可以在没有稀释蒸汽的情况下进行处理。盘管出口温度可以在700至1000℃、如780至880℃的范围内。蒸汽可以在从50psi到2000psi、如1600-1800psi的任何压力水平下产生。

除非另有定义，否则使用的所有技术和科学术语具有与这些系统、设备、方法、过程和组合物所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一种”、“一个”和“该”包括复数指代。

如此处和所附权利要求中所使用的，用语“包含”、“具有”和“包括”及其所有语法变体均意图具有开放的、非限制性的含义(不排除额外的要素或步骤)。

“任选地”是指随后描述的事件或情况可以发生或者可以不发生。该描述包括其中事件或情况发生的情形和其中事件或情况未发生的情形。

当使用用语“大约”或“约”时，这个术语可以意指存在至多±10％、至多5％、至多2％、至多1％、至多0.5％、至多0.1％或至多0.01％的值的变化。

范围可以表示为从约一个特定值到约另一个特定值(包括端值)。当表达这样的范围时，应理解的是，另一个实施方案是从一个特定值到另一个特定值，以及该范围内的所有特定值及其组合。

虽然本公开内容包括有限数量的实施方案，但是受益于本公开内容的本领域技术人员将理解的是，可以设计出不脱离本公开内容的范围的其他实施方案。因此，范围应仅由所附权利要求限制。

Claims (15)

1.一种用于裂解烃的系统，包括：

具有辐射段和对流段的火焰加热器；

设置在所述加热器的所述辐射段内的辐射盘管，所述辐射盘管包括三至七排管，并且其中所述三至七排管对称或伪对称地共同设置在所述加热器的所述辐射段内；

流体连接至所述三至七排管中的每排管的出口管的传输线交换器。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述三至七排管各自包括流体连接至相应的一个或多个出口管的入口管，每排管具有3至16个入口管，并且其中所述入口管中的至少三个流体连接至每个相应的出口管。

3.一种用于裂解烃的方法，包括：

在具有辐射段和对流段的火焰加热器的所述辐射段中的一排或多排管中加热烃原料；

其中每排管包括两个多程管，并且其中所述三至七排管中的多程管对称或伪对称地共同设置在所述加热器的所述辐射段内；

在所述一排或多排管中裂解所述烃原料中的一种或多种烃，从而从所述一排或多排管中的每排管上的出口管回收裂解的烃流；

将所述裂解的烃供给到流体连接至所述一排或多排管中的每排管的出口管的传输线交换器。

4.根据权利要求3所述的方法，还包括在所述火焰加热器的所述辐射段中的一排或多排管中加热所述烃原料之前，在设置在所述火焰加热器的所述对流段中的加热盘管中预热所述烃原料。

5.一种用于裂解烃的系统，包括：

具有辐射段和对流段的火焰加热器；

设置在所述加热器的所述辐射段内的辐射盘管，所述辐射盘管包括三至七排管，其中每排包括两个多程管，并且其中所述三至七排管中的多程管对称或伪对称地共同设置在所述加热器的所述辐射段内；

流体连接至所述三至七排管中的每排管的出口管。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述三至七排管各自包括流体连接至相应的一个或多个出口管的入口管，每排管具有3至16个入口管，并且其中所述入口管中的至少三个流体连接至每个相应的出口管。

7.根据权利要求5所述的系统，其中所述三至七排管是二程管、四程管、六程管或八程管。

8.根据权利要求5所述的系统，其中在各个相邻排的入口管之间的管间距为长度W，并且其中各个相邻出口管的管间距为不大于2W。

9.根据权利要求5所述的系统，其中在各个相邻排的入口管之间的管间距为长度W，并且其中各个相邻的出口管的管间距为不大于1.5W。

10.根据权利要求5所述的系统，其中各个相邻排的入口管之间的管间距为长度W，并且其中各个相邻出口管的管间距为不大于1.1W。

11.根据权利要求5所述的系统，还包括设置在所述加热器的所述对流段中的加热盘管，所述加热盘管流体连接至进料分配器，所述进料分配器被配置为将烃流分配到所述辐射盘管的每个入口管。

12.根据权利要求5所述的系统，其中歧管将第一组入口管流体连接至出口管，并且其中为每3至14组入口管提供出口管。

13.根据权利要求12所述的系统，其中每排的入口管和出口管分别线性布置。

14.根据权利要求12所述的系统，其中所述三排至七排管的入口管相对于所述出口管是非线性布置的。

15.根据权利要求14所述的系统，其中所述出口管相对于所述三至七排管的中部是线性布置的。