在一个方面，本技术包括一种换热装置，它包括：a）本体，该本体形成内部空腔，所述本体包括：第一表面和第二表面，该第一表面和第二表面确定了所述本体的至少一部分，其中，所述第一表面相对于内部空腔和相对于所述第二表面位于外部，且所述第二表面位于所述内部空腔外部，位于所述第一表面内部；b）第一导管，用于将流体传送给所述本体；c）第二导管，该第二导管与所述第一导管流体连通，其中，所述第二导管至少局部位于所述本体的所述内部空腔中；以及d）在所述第一导管和所述第二导管之间的接头，其中，所述接头根据在内部空腔中的温度而在第一位置和第二位置之间运动，其中，第一位置和第二位置中的至少一个在所述第一表面和所述第二表面的中间。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及换热装置，例如可以用于与被传送通过装置本体内的管形装置的流体进行直燃式换热(向流体供热或从流体吸热)，其中，本体包括另一换热介质、热源或冷源。在一个示例用途中，本技术涉及在管形系统内传送要加热的流体的装置，因此，这些管将来自一个温度系统(例如装置的外部)的流体传送至装置的相对不同(例如更高)温度部分中，例如送入燃烧室区域，以便加热流体。在另一示例实施例中，本技术涉及烃裂化炉。
技术介绍
在换热装置中，管相互流体连通，并用于传送流体通过装置，用于加热或冷却被传送的流体。在某些用途中，可能希望将位于装置的相对极端的热区域中的一个或更多个管与位于装置内或装置外的相对不那么极端的热区域中的一个或更多个管连接，这样，热膨胀和/或收缩可能使得管之间的接头运动，或者在该接头上施加相对较大应力。例如，在烃蒸汽裂化炉中，管布置成使得供料从燃烧室外部通入和经过燃烧室，然后从燃烧室出来通至骤冷系统。由于在处理中的温度差以及可能地管内的供料的内部压力，管受到热膨胀和热应力。因此，管被布置成尽可能减小在各处的热应力。连接这些管的接头可能特别容易受到应力损坏。因此，想要维持合适性能特征可能是一种挑战。对于接头的完整性，强度和/或防止意外破裂或泄露，可能需要专门的预防措施。这些管形连接件或接头也可能涉及专用连接装置，例如专用连接配件，或者包括冗余连接机制，例如螺纹和焊接。当泄露可能特别危险时，例如有起火或有毒物质释放的危险时，可能希望将接头定位在装置外壳的范围内，这样，任何可能的泄露都可以在高热区域(例如燃烧室或辐射加热部分)中消耗、氧化或者热解。一种示例换热装置是烃蒸汽裂化炉。蒸汽裂化热解是在乙烯和丙烯生产中使用的主要处理。蒸汽裂化通常在直燃式管形反应器中进行。挥发性烃供料(例如乙烷、石脑油、轻油和粗馏分)在存在蒸汽时将被快速加热，以便生产乙烯、丙烯和其它产品物质。蒸汽裂化处理通常包括将供料流体从低温区域(炉外部)传送至高温区域(炉内部)并通过该高温区域，然后从高温区域出来进入另一低温区域(炉外部)。在这种处理中的一个处理变量是反应器停留时间。例如，当在辐射盘管(例如管或多个管或管形件)中的反应时间保持尽可能短时，较大部分的烃供料被转变成乙烷和丙烷。停留时间的工业标准测量是经过辐射燃烧室中的管以及通向骤冷单元的排出管所需的时间。用于减少停留时间的一种普通方法是通过使用高强度钢，该高强度钢能够承受较高热通量，因此能够使用减小的盘管长度和表面面积。示例材料包括锻造或铸造高合金奥氏体不锈钢。另一普通方法是使用较短长度的炉盘管设计。为了避免超过辐射管热通量和/或温度限制，当盘管长度减小时，并行地使用较大数目的较小直径盘管，原因是较小直径盘管具有比较大直径管更大的表面面积-容积比。关于冶金的限制阻碍了炉停留时间的进一步减少。通常用于乙烯炉的辐射盘管和非燃烧绝热区域的奥氏体钢具有高达1100-1150°C的合理高温强度，并可使用已经很好证明的技术来焊接。不过，奥氏体钢的缺点是管和配件的内表面催化积碳沉积(例如积炭)。当生成这样的积炭层时，它绝热化处理气体，这导致管壁温度升高，以便提供足够热量用于进行反应。最终达到管壁温度极限，炉将停止使用以便进行除焦。因此，当给定材料能够在例如高达1100°C的温度下工作时，对于允许的温度升高，炉设计被限制为大约1020°c的“清洁盘管”管壁温度。这种限制约束了盘管中的停留时间可以设计为多短以及在给定几何尺寸的盘管中能够处理多少供料。尽管积焦形成还有其它成因，但是表面催化积炭通常认为是积炭形成的主要原因，特别是对于轻气体供料，例如乙烷。当表面温度升高时，表面催化积炭率增大。因此，奥氏体不锈钢辐射管材料的温度限制和积炭(该积炭至少部分由于在管表面处产生的催化反应而形成)有效组合而防止设计人员将停留时间降低至低于大约0.10秒。这也设定了能够由炉获得的最大乙烯产量的限制。当积炭现象可以消除或大大降低时，炉可以被设计为用于更高的“运行开始”或“清洁壁”管金属温度，因此能够有更短的反应时间和因此更高的产品产量，还可以通过给定的辐射盘管设计而有更高的处理供料速率。这样的改进可以通过使用由内表面不会催化积炭的材料来制造的辐射管来实现。此外，当使用的辐射管材料可以在与当前的奥氏体不锈钢相比更高的温度下工作时，盘管长度和停留时间甚至可以被更加缩短，从而导致甚至进一步提闻乙稀广量。为了减少积炭的形成，可以使用抗表面催化积炭的陶瓷管。不过，陶瓷材料和形成氧化铝的一些金属(不是氧化铬层)有相对较低的延展性并且较脆，因此易于产生裂纹和泄露。而且，它们不能在没有开裂或破碎趋势的情况下承受极快的冷却。因此，使用这些材料只是在炉的辐射燃烧室内部可接受，在辐射燃烧室内部，任何泄露都将包含在内衬有耐火材料的外壳板内并被氧化。在炉的辐射部分的外壳板外部，这样的材料使用是不可接受的。在辐射部分外部(辐射部分进口或出口)的任何泄露都可能立即导致起火，因为烃材料在这些位置处的处于高于它的自燃温度的温度。因此，位于辐射燃烧室外部的辐射部分进口和辐射部分出口由延展性更好的材料来构成，例如现有的高合金奥氏体不锈钢，以便减少泄露和起火的危险。将低积炭催化辐射盘管与奥氏体的进口和出口连接是主要挑战。将氧化铝前体焊接在奥氏体不锈钢上(当可能时)经常导致与奥氏体材料的强度相比具有明显降低的高温应力破裂强度的焊接接头。这样的接头不能有足够强度来承受在热解炉的辐射部分内部经历的高温。因此，这些接头可能使用复杂螺纹接头来用于机械强度，同时使用密封焊接来用于气密。由于明显的热膨胀系数差，使得陶瓷与奥氏体不锈钢连接也有较大的工程挑战。这又导致使用并不很好地适用于辐射部分的高温的复杂机械接头或低强度铜焊技术。在一个方面，需要一种换热装置，它便于保持在装置的高热区域外壳内的敏感管接头连接，同时还防止该连接免受可能在操作状态下遇到的任何高温或极端温度的损害，该高温或极端温度可能损坏该连接接头。还需要一种烃蒸汽裂化炉，该烃蒸汽裂化炉包括辐射管，该辐射管由并不催化形成积炭的材料来制造，所述辐射管可靠和安全地与在辐射燃烧室外部的奥氏体不锈钢进口和/或出口部分连接。
技术实现思路
本专利技术的一个或多个实施例涉及换热装置，例如可以用于与通过管形装置传送的流体进行直燃换热(向流体供热或从流体吸热)，或者其它相对高温的用途。在一个示例用途中，本技术涉及用于在管形系统内传送要加热的流体的装置，因此，这些管将流体从一个温度系统(例如装置的外部或从装置的较低温度区域)传送至装置的相对较高温度部分中，例如送入燃烧室区域，以便加热流体。在另一示例实施例中，本技术涉及蒸汽裂化炉。在另一示例用途中，本技术涉及用于连接管系统的一部分的方法，而并不使得关键的管形接头暴露于高温区域的热中和暴露于环境中(在该环境中，泄露可能产生不希望的危险，或者以其它方式而不能容忍在其中存在连接)。在一个实例中，本技术涉及用于使得辐射管与奥氏体不锈钢部件连接的方法和设备，该辐射管具有不容易在管中催化积炭形成。在其它非限定实例中，本技术包括用于使得这些辐射部分管与其它相关管连接的方法和设备。在另一方面，本技术涉及蒸汽裂化设备及其制备方法，包括但不局限于蒸汽裂化炉、蒸汽裂化辐射部分装置、辐射裂化盘管、辐射盘管连接本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·B·斯派塞，J·P·琼斯，
申请(专利权)人：埃克森美孚化学专利公司，
类型：
国别省市：
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