苯乙烯加熱爐及其在化工領(lǐng)域的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種苯乙烯加熱爐，該苯乙烯加熱爐包括輻射段，該輻射段具有換熱管（10），其中，該換熱管（10）中設(shè)置有強化傳熱元件，該強化傳熱元件包括扭曲片，該扭曲片上具有孔。本發(fā)明還提供該苯乙烯加熱爐在化工領(lǐng)域中的應(yīng)用。通過上述技術(shù)方案，在苯乙烯加熱爐的輻射段的換熱管中設(shè)置根據(jù)本發(fā)明的強化傳熱元件，改變了換熱管內(nèi)的流體流動形態(tài)，加劇了湍流的劇烈程度，減薄了傳熱的原有邊界層，使苯乙烯加熱爐的傳熱性能得以提高，提高苯乙烯加熱爐的整體性能。
【專利說明】苯乙烯加熱爐及其在化工領(lǐng)域的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，具體地，涉及一種苯乙烯加熱爐及其在化工領(lǐng)域的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]苯乙烯是一種重要的基本有機化工原料，是苯用量最大的衍生物。目前，生產(chǎn)苯乙烯主要采用乙苯氣相催化脫氫工藝，以乙苯為原料，加入過熱蒸汽，在氧化鐵鉻或氧化鋅等催化劑的作用下，采用絕熱床(工業(yè)上應(yīng)用較多)或者管式等溫床反應(yīng)器進行脫氫反應(yīng)來制得苯乙烯。
[0003]苯乙烯生產(chǎn)需要大量的過熱水蒸氣，這些水蒸氣通過加熱爐來提供。苯乙烯加熱爐輻射段通常采用立式排列，設(shè)有底部燃燒器，通常通過對爐管加裝強化傳熱裝置，不但能夠提高效率，而且能夠節(jié)約燃料。
[0004]現(xiàn)在應(yīng)用的很多強化傳熱技術(shù)都是對于強化對流傳熱進行研究，以提高爐管管壁到爐管內(nèi)物料的總傳熱系數(shù)K和對流傳熱熱強度q，公式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種苯乙烯加熱爐，該苯乙烯加熱爐包括輻射段，該輻射段具有換熱管(10)，其特征在于，該換熱管(10)中設(shè)置有強化傳熱元件，該強化傳熱元件包括扭曲片，該扭曲片上具有孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的苯乙烯加熱爐，其特征在于，所述換熱管(10)中設(shè)置有第一強化傳熱元件、第二強化傳熱元件、第三強化傳熱元件、第四強化傳熱元件和第五強化傳熱元件中的至少一種，其中， 該第一強化傳熱元件包括第一扭曲片(1)，所述第一扭曲片(I)具有沿所述換熱管(10)的軸向方向從所述第一扭曲片(I)的上側(cè)邊至下側(cè)邊貫穿形成的豎孔； 該第二強化傳熱元件包括所述第一扭曲片(I)和設(shè)置在所述第一扭曲片(I)之中的第一套管(3)，該第一扭曲片(I)的內(nèi)邊緣與所述第一套管(3)的外表面相連； 該第三強化傳熱元件包括第二扭曲片(2)，所述第二扭曲片(2)具有貫穿所述第二扭曲片(2)的表面而形成的邊緣閉合的橫孔； 該第四強化傳熱元件包括在橫截面上相互垂直設(shè)置的所述第一扭曲片(I)和/或第二扭曲片(2)； 該第五強化傳熱元件包括在橫截面上相互垂直設(shè)置的兩個所述第一扭曲片(I)和設(shè)置在該兩個第一扭曲片(I)之中的第二套管，該兩個第一扭曲片(I)中至少一個的內(nèi)邊緣與所述第二套管的外表面相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的苯乙烯加熱爐，其特征在于，所述第一強化傳熱元件和/或第二強化傳熱元件和/或第三強化傳熱元件和/或第四強化傳熱元件和/或第五強化傳熱元件關(guān)于所述換熱管(10)的中心線對稱。`
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的`苯乙烯加熱爐，其特征在于，所述第一套管(3)和/或第二套管為圓柱形管，并且該圓柱形管的中心線與所述換熱管(10)的中心線重合。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的苯乙烯加熱爐，其特征在于，在所述橫孔中心處做所述第二扭曲片(2)的切面，所述橫孔在該切面上的投影為圓形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的苯乙烯加熱爐，其特征在于，所述換熱管(10)中設(shè)置的所述強化傳熱元件的個數(shù)為1-24個，優(yōu)選為2-10個。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的苯乙烯加熱爐，其特征在于，所述換熱管(10)中設(shè)置多個所述強化傳熱元件，相鄰所述強化傳熱元件之間的軸向距離為大于等于MD且小于等于75D，優(yōu)選為大于等于2?且小于等于50D。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的苯乙烯加熱爐，其特征在于，所述第一強化傳熱元件的豎孔的直徑為大于等于0.05D且小于等于0.95D，優(yōu)選為大于等于0.05D且小于等于0.8D。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的苯乙烯加熱爐，其特征在于，所述第二強化傳熱元件豎孔的直徑和/或所述第一套管(3)和/或所述第二套管的直徑為大于等于0.05D且小于等于0.95D，優(yōu)選為大于等于0.05D且小于等于0.8D。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的苯乙烯加熱爐，其特征在于，所述橫孔的面積與整個所述第二扭曲片的面積的比值為大于等于0.05且小于等于0.95，優(yōu)選為大于等于0.05且小于等于 0.8。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的苯乙烯加熱爐，其特征在于，所述強化傳熱元件的沿所述換熱管(10)的軸向長度和所述換熱管(10)的直徑之間的比例為1-10，優(yōu)選為1-6。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的苯乙烯加熱爐，其特征在于，所述強化傳熱元件的旋轉(zhuǎn)角度為 90-1080。，優(yōu)選為 120-360°。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的苯乙烯加熱爐，其特征在于，所述強化傳熱元件與所述換熱管(10)為鑄造或焊接或鍛造而成。
14.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的苯乙烯加熱爐，其特征在于，所述強化傳熱元件與換熱管(10)的管體的材料相同，或者所述強化傳熱元件的材料比所述換熱管(10)的管體的材料導(dǎo)熱性更好。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14`所述的苯乙烯加熱爐在化工領(lǐng)域中的應(yīng)用。
【文檔編號】F22B37/10GK103791483SQ201210424587
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月30日
【發(fā)明者】周先鋒, 王國清, 張利軍, 劉俊杰, 杜志國, 張永剛, 張兆斌, 周叢 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院