工业炉
石油化工设备技术，2017，38（4）·21， Petro-Chemical Equipment Technology
扭曲片管强化传热技术的改进研究
张利军
（中国石化北京化工研究院，北京100013）
摘要：对设计的第二代扭曲片管结构，通过其数值模拟的结果可以看出，第二代扭曲片管的结构更加合理，其传热特性与反应特性同第一代相比基本相当：用工业试验验证了数值模拟的结果，数据表明，第二代扭曲片管的传热效果不低于第一代扭曲片管，同时第二代扭曲片管降低了裂解炉异常情况下堵塞的概率，降低了扭曲片管的局部高温应力
关键词：裂解炉扭曲片管强化传热
doi.10.3969/i.issn.10068805.2017.04.005
裂解炉是乙烯工业的龙头装置，石油烃类原
料生产烯烃产物的裂解反应即发生在之烯裂解炉辐射段炉管内，高温、短停留时间和低烃分压等条件有利于生成乙烯、丙烯等目的产物，而实现该目的需要提高裂解炉管外到管内的传热效率。
一般股而言提高传热效率的方法很多，一是增加传热面积，自从20世纪60年代出现第一台立管式的裂解炉以来，研究人员推出了一代又一代的辐射段炉管构型，不断提高炉管的比表面积；二是增加传热温差，即提高炉管的耐温等级，自 20世纪60年代以来，裂解炉炉管的耐温等级不断提高，目前已经达到1250℃，继续提高的空间非常有限；三是增加炉管的传热系数，20世纪80 年代以来，各种强化传热过程的异型炉管相继出现，如lummus公司推出的梅花管、Kubota公司推出的MERT炉管等等。目前，增加炉管传热系数的强化传热技术已经成为提高裂解炉传热效率的主流技术。
由中国石化北京化工研究院和中国科学院金属研究所历经近十年的联合研究，成功研发了扭曲片管强化传热技术，推出了拥有自主知识产权的扭曲片管强化传热技术[1-2]。该技术经过专家鉴定结果表明：裂解炉辐射段炉管管壁温度下降 20以上，裂解炉的周期延长50%以上：在不降低目的产物收率的基础上，裂解炉的处理量可提高7%；燃料用量下降1%；和其他强化传热技术相比，扭曲片管增加的压力降明显减小；扭曲片管段只占整布警很小部分，炉管的制造成本增
加较低。
正是由于相对于国外技术的比较优势，中国
石化的扭曲片管强化传热技术自2006年开始推广应用以来，已经在120台裂解炉上获得应用，年乙烯生产能力超过800万t。为了进一步改善强化传热技术的应用效果，北京化工研究院开发了第二代扭曲片管强化传热技术，目的在于提高扭曲片管的通过性，降低扭曲片管的局部应力，延长扭曲片管的使用寿命
第二代扭曲片管的结构 1
第一代扭曲片管强化传热技术因有效延长运
行周期，其改造简单，得到了产大之烯生产厂广家议可。为了消除厂家在使用过程中2个疑虑： ①裂解炉在非正常操作状态或者大块焦剥落是否会发生堵塞；②在长时间的运行过程中或者烧焦过程中处于超温状态是否会热应力集中导致扭曲片强化传热管开裂，北京化工研究院研发了第二代扭曲片管，两代扭曲片管结构示意如图1和图2所示。
从图1和图2可以看出，第二代扭曲片管采用了不同于第一代扭曲片管的特殊结构，该结构
收稿日期：2017-06-06。
作者简介：张利军，男，1998年毕业于华东理工大学煤化工专业，工学学士，2011毕业于北京化工大学化学工艺专业，工学博士学位，主要从事乙烯研发工作，获得过多项中国石
化科技进步奖，已发表论文6篇，高级工程师， Email: zhanglj.bjhy@sinopec.com
基金项目：中国石油化工股份有限公司研究项目(11一13ZS0443）。