[發(fā)明專利]一種抑制烴類蒸汽裂解爐結(jié)焦的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710098847.8
• 申請日: 2007-04-28
• 公開（公告）號: CN101294100A
• 公開（公告）日: 2008-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳碩;王紅霞;戴偉;張兆斌;吳慶鳳
• 申請（專利權(quán)）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
• 主分類號: C10G9/16
• 分類號: C10G9/16
• 代理公司: 北京思創(chuàng)畢升專利事務(wù)所
• 代理人: 韋慶文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種抑制烴類蒸汽裂解爐結(jié)焦的方法。

背景技術(shù)

在熱裂解法生產(chǎn)乙烯裝置中，裂解爐是最關(guān)鍵的核心設(shè)備，乙烯生產(chǎn)能耗 的60％左右消耗于裂解爐。裂解爐管是乙烯生產(chǎn)裝置中操作溫度最高的構(gòu)件， 在爐管內(nèi)進行烴的裂解反應(yīng)，由于發(fā)生聚合、縮合等二次反應(yīng)，因此不可避免 地會在裂解爐管內(nèi)壁和急冷鍋爐管內(nèi)壁生成焦垢。結(jié)焦使管壁熱阻增加，傳熱 系數(shù)降低，壁溫升高并出現(xiàn)局部過熱現(xiàn)象；結(jié)焦使裂解過程能耗升高，爐管內(nèi) 徑變小，流體壓降增加。因此，結(jié)焦降低了裂解爐管的使用壽命，縮短了裂解 爐的操作周期。

裂解爐的結(jié)焦問題每年給乙烯廠造成上百萬美元的損失。因此，人們提出 了很多方法以抑制焦碳在烴類蒸汽裂解爐管內(nèi)壁及急冷鍋爐換熱管內(nèi)壁上的沉 積，從而達到延長裂解爐運行時間的目的。

抑制裂解爐管結(jié)焦的技術(shù)主要包括以下幾類：1)在裂解原料中添加結(jié)焦抑 制劑；2)在裂解爐管內(nèi)表面涂敷防焦涂層；3)采用抗結(jié)焦新材料爐管；4)采 用有利于傳熱的爐管構(gòu)件。

采用向裂解原料或稀釋蒸汽中添加結(jié)焦抑制劑的方法，可降低結(jié)焦速度、 改變焦結(jié)構(gòu)，或?qū)⒔固即呋瑥亩_到減少結(jié)焦、延長裂解爐運行周期的 目的。由于添加結(jié)焦抑制劑的方法具有操作簡單、不需改變工藝條件、易于在 工業(yè)裝置上實施等特點，因此是目前石油化工領(lǐng)域抑制乙烯裂解爐結(jié)焦的首選 方法。

工業(yè)上采用的向裂解爐中添加結(jié)焦抑制劑的方法通常分為以下兩種：一種 稱為預(yù)處理方法，即在裂解爐燒焦后的熱備期間，向裂解爐中注入某種可鈍化 裂解爐管金屬表面的物質(zhì)，注入時間為1～20小時；另一種稱為持續(xù)注入方法， 即在裂解爐投油運行期間，向裂解爐中持續(xù)注入某種可抑制結(jié)焦的物質(zhì)，直至 裂解爐運行結(jié)束。上述兩種向裂解爐中添加結(jié)焦抑制劑抑制裂解爐結(jié)焦的方法， 雖具有一定的效果，但仍不能滿足工廠的需求，有待進一步改進和提高。

法國阿托菲納公司在CN1399670A中公開了一種減少裂解反應(yīng)器中結(jié)焦 的方法，采用含有至少一種硅化合物和至少一種硫化合物的水蒸氣氣流對裂解 反應(yīng)器進行預(yù)處理，提出Si:S的原子比為5:1至1:5，優(yōu)選為2:1至1:2，這種方 法認(rèn)為硫和硅之間存在協(xié)同作用，但此作用如何實現(xiàn)，并沒有披露，本領(lǐng)域公 認(rèn)的實際情況是，硫和硅在過程中所起的作用是不一樣的，將二者同時加入， 并不能達到最佳效果。

CN1236827A中公開了一種抑制和減緩烴類高溫裂解中焦炭形成與沉積的 方法，采用硫化氫、有機硫化合物、有機磷化合物及有機硫磷化合物的一種或 幾種的混合物對熱裂解設(shè)備進行預(yù)處理，但是抑制結(jié)焦的效果不很理想。

US4297246A中公開了一種在金屬基質(zhì)上提供涂層，以抑制暴露在氣流中 的金屬表面上炭層的沉積，使用高濃度的CeO₂、SiO₂、ZrO₂等溶膠以浸漬方式 處理試驗室的金屬樣片，但是，如果在裂解爐中使用高濃度溶膠，會給下游系 統(tǒng)造成影響，甚至?xí)廴鞠掠萎a(chǎn)品；此外，US4297246A中公開的方法工序多， 操作條件繁瑣，不僅成本高，技術(shù)復(fù)雜，不易掌握，而且在工業(yè)上無法實現(xiàn)。 該技術(shù)并未提供一種將上述溶膠應(yīng)用于處理高溫裂解爐管的方法。

高溫裂解爐管由于處于各種不同的高溫腐蝕環(huán)境中，當(dāng)不銹鋼爐管表面的 保護膜被破壞并不能重新生成時，氣相和基本金屬發(fā)生反應(yīng)會引起爐管材料滲 碳。滲碳造成爐管蠕變破裂，大大縮短了爐管使用壽命。

現(xiàn)有技術(shù)中已有的抑制結(jié)焦方法存在以下一些缺點：1)給下游系統(tǒng)造成影 響，使后系統(tǒng)操作困難；2)在裂解爐投油運行前對裂解爐進行預(yù)處理的時間過 長，使乙烯產(chǎn)量降低；4)加工、維修困難及成本較高；5)不能有效改善裂解 爐管的滲碳；6)抑制結(jié)焦和滲碳的效果不理想等等。

在乙烯裂解爐輻射段爐管中設(shè)置強化傳熱爐管如波紋管、梅花管、混合單 元輻射爐管(簡稱MERT爐管)或扭曲片管等，能夠提高爐管的傳熱效率，增 大原料處理量，不僅能夠有效增大傳熱面積，同時可以改善爐管內(nèi)物料的流動 狀況，使管壁溫度下降，特別是扭曲片管可使?fàn)t管中的物料旋轉(zhuǎn)前進，產(chǎn)生的 橫向流動對爐管的管壁形成強烈沖刷，使熱阻大的邊界層厚度減薄，減小管壁 對物料流動的阻力，從而強化傳熱過程。