[發明專利]一種碳氫燃料管式裂解爐在線清焦方法

有效

• 申請號: 201710605465.3
• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN107418614B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 張香文;劉潔;袁華;劉國柱
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C10G9/16
• 分類號: C10G9/16
• 代理公司: 北京市領專知識產權代理有限公司 11590
• 代理人: 楊兵

本發明涉及一種碳氫燃料管式裂解爐在線清焦方法，所述方法包括向其內已經結焦的管式裂解爐中通入H₂O₂水溶液進行清焦，并將該管式裂解爐內的溫度設定為600～850℃。本發明中，燃料裂解后將清焦劑H₂O₂水溶液直接通入反應管中進行在線清焦，無需在反應管上配備其它管閥。本發明采用雙氧水清焦技術，通過高溫條件下雙氧水分解成水蒸氣和氧氣，進行管式爐的在線清焦，清焦后能迅速恢復裂解爐的使用。通過反應管壓差和壁溫對清焦效果進行評價，清焦效果明顯，能夠保證反應管的重復使用。

技術領域

本發明屬于石油化工產業中的管式加熱爐維護操作領域，具體涉及一種碳氫燃料管式裂解爐在線清焦方法。

背景技術

碳氫燃料、尤其是吸熱型碳氫燃料是實現高超音速飛行器的首選燃料，不僅具有優良的燃燒性能，而且能夠滿足高超音速飛行器的冷卻要求，目前已成為各航天大國燃料研究的重點和熱點。吸熱型碳氫燃料在高溫裂解時通過非催化和催化兩種方式在反應器內壁形成焦體。非催化結焦是指裂解產物中的結焦前驅體擴散到反應器表面，在高溫下經聚合、環化、稠環化和深度脫氫等反應形成結焦。催化結焦是指結焦前驅體育活性表面發生化學吸附，在催化作用下發生脫氫，產生結焦。這不僅會影響反應器的傳熱效率，同時會造成反應段壓差增大，使裂解處于一種極度不穩定狀態。

目前，在模擬高超音速飛行器燃料裂解的裝置中，以管式爐裂解技術最為成熟，具有結構簡單、傳熱能力大、運轉穩定等特點。但由于管式爐直徑較小，給清焦帶了一定的困難。管式裂解爐的清焦分為離線清焦和在線清焦兩種，前者需要在裂解反應結束后將反應管卸下放入燒炭爐中進行清焦，此方法不僅費時費力，還會對反應管外壁造成一定程度的損傷，優點是清焦時間充分，清焦徹底。在線清焦通過將水蒸氣和空氣按照一定比例與燃料混合后通入反應段爐管中進行清焦，其原理是利用焦碳在高溫條件下與水蒸氣和空氣的混合物進行反應生成CO_x(CO_x包括CO和CO₂，CO可進一步被氧化為CO₂)，達到除碳的目的。優點是清焦速度快、操作簡便，缺點是燃料中引入空氣后，其中的氧氣可與燃料分子發生反應生成烷基過氧化物。烷基過氧化物不穩定，容易生成自由基，通過奪氫和支鏈化反應，最終轉化為酮或醛沉積在反應管內壁形成膠質。

專利CN 101852557 B提供了一種尿素脫蠟裝置的管式加熱爐清焦方法，通過反復通入一定溫度的熱水和蒸汽，沖洗溶解尿素產生的縮二脲結焦達到徹底清焦的目的。專利CN 104353403 B提供了一種實現熱能回收與連續清焦耦合的系統，所述系統的熱能回收與連續清焦耦合的工藝是將熱等離子體炬和反應器壁面損失的熱量用于生產蒸汽，并將蒸汽用于反應器的連續清焦過程。這兩種專利的共性是在管式爐上自設熱水管、蒸汽管、冷水管、氣液分離器等清焦管路，使系統本身結構變得復雜，且操作步驟繁瑣。

專利CN 101872205 B提供了一種乙烯工業裂解爐輻射段在線快速清焦過程的自動控制方法，通過在線監測清焦尾氣中的一氧化碳、二氧化碳和氧氣濃度含量，自動調整水蒸氣、空氣流量以及爐管出口溫度。該方法能夠精確地控制清焦量，但對空氣與水蒸氣最大質量流速比例限制嚴格，且清焦時間需要6.5小時以上。清焦時間過長，易造成資源的浪費。

發明內容

本發明目的在于克服背景技術中的不足，提供一種節省原料、節省時間，同時不改變管式裂解爐本身構造的在線清焦方法。

本發明通過以下技術方案解決上述問題：

一種碳氫燃料管式裂解爐在線清焦方法，所述方法包括向其內已經結焦的管式裂解爐中通入H₂O₂水溶液進行清焦，并將該管式裂解爐內的溫度設定為600～850℃。

其中，所述H₂O₂水溶液的質量百分比濃度為15～30％。

優選地，清焦時間為10～60min。