一种抑制烃类蒸汽裂解炉结焦的方法技术

技术编号:1674014 阅读:203 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术涉及一种抑制烃类蒸汽裂解炉结焦的方法,其包括在裂解炉的热备期间,用含有选自硅溶胶、铝溶胶和钛溶胶中的至少一种的溶胶组合物对烃类蒸汽裂解炉进行预处理,然后在裂解炉投油运行期间,将液态的结焦抑制剂持续注入裂解炉;且在所述的裂解炉辐射段炉管中包括至少一节强化传热管。本发明专利技术的方法,不仅抑制了非均相催化结焦及气相自由基结焦,而且在强化传热管作用下的物料对管壁产生的强烈冲刷,可进一步将已变得松软的焦迅速冲走,减少了焦碳在管壁沉积的机会和数量,从而非常有效地抑制了裂解炉的结焦,延长了裂解炉的使用寿命及运行周期,从而提高乙烯厂的经济效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种抑制烃类蒸汽裂解炉结焦的方法
技术介绍
在热裂解法生产乙烯装置中,裂解炉是最关键的核心设备,乙烯生产能耗的60%左右消耗于裂解炉。裂解炉管是乙烯生产装置中操作温度最高的构件,在炉管内进行烃的裂解反应,由于发生聚合、缩合等二次反应,因此不可避免地会在裂解炉管内壁和急冷锅炉管内壁生成焦垢。结焦使管壁热阻增加,传热系数降低,壁温升高并出现局部过热现象;结焦使裂解过程能耗升高,炉管内径变小,流体压降增加。因此,结焦降低了裂解炉管的使用寿命,缩短了裂解炉的操作周期。裂解炉的结焦问题每年给乙烯厂造成上百万美元的损失。因此,人们提出了很多方法以抑制焦碳在烃类蒸汽裂解炉管内壁及急冷锅炉换热管内壁上的沉积,从而达到延长裂解炉运行时间的目的。抑制裂解炉管结焦的技术主要包括以下几类:1)在裂解原料中添加结焦抑制剂;2)在裂解炉管内表面涂敷防焦涂层;3)采用抗结焦新材料炉管;4)采用有利于传热的炉管构件。采用向裂解原料或稀释蒸汽中添加结焦抑制剂的方法,可降低结焦速度、改变焦结构,或将焦碳催化汽化,从而达到减少结焦、延长裂解炉运行周期的目的。由于添加结焦抑制剂的方法具有操作简单、不需改变工艺条件、易于在工业装置上实施等特点,因此是目前石油化工领域抑制乙烯裂解炉结焦的首选方法。工业上采用的向裂解炉中添加结焦抑制剂的方法通常分为以下两种:一种-->称为预处理方法,即在裂解炉烧焦后的热备期间,向裂解炉中注入某种可钝化裂解炉管金属表面的物质,注入时间为1~20小时;另一种称为持续注入方法,即在裂解炉投油运行期间,向裂解炉中持续注入某种可抑制结焦的物质,直至裂解炉运行结束。上述两种向裂解炉中添加结焦抑制剂抑制裂解炉结焦的方法,虽具有一定的效果,但仍不能满足工厂的需求,有待进一步改进和提高。法国阿托菲纳公司在CN 1399670A中公开了一种减少裂解反应器中结焦的方法,采用含有至少一种硅化合物和至少一种硫化合物的水蒸气气流对裂解反应器进行预处理,提出Si∶S的原子比为5∶1至1∶5,优选为2∶1至1∶2,这种方法认为硫和硅之间存在协同作用,但此作用如何实现,并没有披露,本领域公认的实际情况是,硫和硅在过程中所起的作用是不一样的,将二者同时加入,并不能达到最佳效果。CN 1236827A中公开了一种抑制和减缓烃类高温裂解中焦炭形成与沉积的方法,采用硫化氢、有机硫化合物、有机磷化合物及有机硫磷化合物的一种或几种的混合物对热裂解设备进行预处理,但是抑制结焦的效果不很理想。US 4297246A中公开了一种在金属基质上提供涂层,以抑制暴露在气流中的金属表面上炭层的沉积,使用高浓度的CeO2、SiO2、ZrO2等溶胶以浸渍方式处理试验室的金属样片,但是,如果在裂解炉中使用高浓度溶胶,会给下游系统造成影响,甚至会污染下游产品;此外,US 4297246A中公开的方法工序多,操作条件繁琐,不仅成本高,技术复杂,不易掌握,而且在工业上无法实现。该技术并未提供一种将上述溶胶应用于处理高温裂解炉管的方法。高温裂解炉管由于处于各种不同的高温腐蚀环境中,当不锈钢炉管表面的保护膜被破坏并不能重新生成时,气相和基本金属发生反应会引起炉管材料渗碳。渗碳造成炉管蠕变破裂,大大缩短了炉管使用寿命。现有技术中已有的抑制结焦方法存在以下一些缺点:1)给下游系统造成影响,使后系统操作困难;2)在裂解炉投油运行前对裂解炉进行预处理的时间过-->长,使乙烯产量降低;4)加工、维修困难及成本较高;5)不能有效改善裂解炉管的渗碳;6)抑制结焦和渗碳的效果不理想等等。在乙烯裂解炉辐射段炉管中设置强化传热炉管如波纹管、梅花管、混合单元辐射炉管(简称MERT炉管)或扭曲片管等,能够提高炉管的传热效率,增大原料处理量,不仅能够有效增大传热面积,同时可以改善炉管内物料的流动状况,使管壁温度下降,特别是扭曲片管可使炉管中的物料旋转前进,产生的横向流动对炉管的管壁形成强烈冲刷,使热阻大的边界层厚度减薄,减小管壁对物料流动的阻力,从而强化传热过程。但是,仅在乙烯裂解炉辐射段炉管中设置强化传热炉管如扭曲片管等有其局限性,即采用强化传热炉管是通过物理作用来达到强化传热的目的,延长了裂解炉的运行周期,但在强化传热构件如扭曲片等与炉管内壁之间,仍存在结焦现象,裂解炉经过一段时间的运行后会因结焦严重而必须停炉烧焦。溶胶是胶体溶液,胶体颗粒的直径为1~100nm,因此,溶胶在超细粒子和纳米材料制备中具有重要使用价值。本专利技术的目的是提供一种在裂解炉辐射段炉管中设置强化传热炉管,及使用溶胶组合物对烃类蒸汽裂解炉进行预处理,并在裂解炉投油运行期间,将液态的结焦抑制剂持续注入裂解炉,从而抑制所述的裂解炉结焦的新方法。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人经过长期深入细致的研究,将硅溶胶、铝溶胶及钛溶胶作为防焦注剂用于石油化工领域乙烯生产装置,并提供了一种抑制烃类蒸汽裂解炉结焦的新方法。在本专利技术的方法中,所述的裂解炉的热备期间是指裂解炉在烧焦结束后、正式投油运行前,通入蒸汽并达到裂解所需温度,具备通入原料进行裂解的阶段;所述的裂解炉的投油运行期间是指裂解炉经热备达到裂解所需条件后通入裂解原料正式运行的阶段。-->具体的,本专利技术的抑制烃类蒸汽裂解炉结焦的方法,包括在所述的裂解炉的辐射段炉管中设置至少一节强化传热管,其中所述的强化传热管包括波纹管、梅花管、MERT炉管和扭曲片管;并包括以下步骤:1)在所述的裂解炉的热备期间,在压力0.1~0.8Mpa的条件下,向所述的裂解炉中注入一种溶胶组合物进行预处理,其中所述的溶胶组合物含有选自硅溶胶、铝溶胶和钛溶胶中的至少一种;2)在裂解炉投油运行期间,将液态的结焦抑制剂持续注入裂解炉,其中所述的结焦抑制剂为:硫化合物和磷化合物中的至少一种化合物、和/或至少一种硫磷化合物。在本专利技术的方法中,优选所述的强化传热管为扭曲片管;更优选所述的扭曲片管为包括内置扭曲片的热交换管,所述的扭曲片沿热交换管的轴向设置在所述的热交换管的内部,且所述的扭曲片与热交换管一体制成。CN1133862C公开了一种热交换管及其制备方法,其内容全部引入本专利技术作为参考。在本专利技术的方法中,在所述的裂解炉辐射段炉管中包括至少一节扭曲片管,且各节所述的扭曲片管以相互间隔的形式设置在所述的辐射段炉管中;优选,在所述的裂解炉辐射段炉管中两个相邻扭曲片管之间的距离至少为5个节距,更优选为15~20个节距,扭曲片扭曲180。的轴向长度为一节距。在本专利技术的一个优选方案中,在所述的裂解炉辐射段炉管中相邻两个所述的扭曲片管的间距至少为5个节距;以溶胶组合物重量计,所述的溶胶组合物中纯氧化物的质量浓度为0.1~10%;优选为0.5~5%。在本专利技术的方法中,优选所述的溶胶组合物选自氧化硅溶胶、氧化铝溶胶、氧化钛溶胶和硅酸铝溶胶的水溶液中的至少一种。在本专利技术的方法中,优选所述的溶胶组合物中的溶胶含有选自硅溶胶、铝溶胶和钛溶胶中的至少两种,即硅溶胶和铝溶胶、硅溶胶和钛溶胶、铝溶胶和钛溶胶两两一起使用或者三种溶胶一起使用;其中,所述的氧化硅溶胶、氧化-->铝溶胶和氧化钛溶胶中纯氧化物氧化硅、氧化铝和氧化钛的用量摩尔比为x∶y∶z,当x=0时,y、z在y=0.2~10,z=0.2~10内选择;当y=0时,x、z在x=1~20,z本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种抑制烃类蒸汽裂解炉结焦的方法,其包括下列步骤:    1)在所述的裂解炉的热备期间,在压力0.1~0.8Mpa的条件下,用含有选自硅溶胶、铝溶胶和钛溶胶中的至少一种的溶胶组合物对所述的裂解炉进行预处理,以溶胶组合物重量计,所述的溶胶组合物中纯氧化物的质量浓度为0.1~10%;    2)在所述的裂解炉投油运行期间,将液态的结焦抑制剂持续注入裂解炉,其中所述的结焦抑制剂为:硫化合物和磷化合物中的至少一种化合物、和/或至少一种硫磷化合物;    其中,在所述的裂解炉辐射段炉管中包括至少一节强化传热管,其中所述的强化传热管包括波纹管、梅花管、混合单元辐射炉管和扭曲片管。

【技术特征摘要】
1、一种抑制烃类蒸汽裂解炉结焦的方法,其包括下列步骤:1)在所述的裂解炉的热备期间,在压力0.1~0.8Mpa的条件下,用含有选自硅溶胶、铝溶胶和钛溶胶中的至少一种的溶胶组合物对所述的裂解炉进行预处理,以溶胶组合物重量计,所述的溶胶组合物中纯氧化物的质量浓度为0.1~10%;2)在所述的裂解炉投油运行期间,将液态的结焦抑制剂持续注入裂解炉,其中所述的结焦抑制剂为:硫化合物和磷化合物中的至少一种化合物、和/或至少一种硫磷化合物;其中,在所述的裂解炉辐射段炉管中包括至少一节强化传热管,其中所述的强化传热管包括波纹管、梅花管、混合单元辐射炉管和扭曲片管。2、按照权利要求1所述的方法,其特征在于:所述的扭曲片管为包括内置扭曲片的热交换管,所述的扭曲片沿热交换管的轴向设置在所述的热交换管的内部,且所述的扭曲片与热交换管一体制成。3、按照权利要求2所述的方法,其特征在于:在所述的裂解炉辐射段炉管中包括至少一节扭曲片管,且各节所述的扭曲片管以相互间隔的形式设置在所述的辐射段炉管中;所述的溶胶组合物中的溶胶选自氧化硅溶胶、氧化铝溶胶、硅酸铝溶胶和氧化钛溶胶中的至少一种;所述的结焦抑制剂中的硫化合物选自二甲基二硫、二硫化碳、二甲基亚砜、噻吩和硫醇中的一种或多种;磷化合物选自磷酸酯和亚磷酸酯中的一种或多种;硫磷化合物选自甲基硫环磷、乙基硫环磷和硫代磷酸酯中的一种或多种。4、按照权利要求3所述的方法,其特征在于,在所述的裂解炉辐射段炉管中相邻两个所述的扭曲片管的间距至少为5个节距,其中所述的一个节距为所述的扭曲片扭曲180°的轴向长度;以溶胶组合物重量计,所述的溶胶组合物中纯氧化物的质量浓度为0.5~5%。5、按照权利要求4所述的方法,其特征在于:在所述的裂解炉辐射段炉管中相邻的两个扭曲片管的间距为15~20个节距。6、按照权利要求3所述的方法,其特征在于,在所述的结焦抑制剂中,硫元素与磷元素的原子摩尔比为S∶P=1~5∶1。7、按照权利要求3所述的方法,其特征在于,所述的硫醇选自丁硫醇、2,3-二巯基-1-丙醇、1,2-乙二硫醇和1,6-己二硫醇中的...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈硕王红霞戴伟张兆斌吴庆凤
申请(专利权)人:中国石油化工股份有限公司中国石油化工股份有限公司北京化工研究院
类型:发明
国别省市:11[中国|北京]

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