烃类热裂解设备制造技术

在烃类热裂解管中反应流温度为７００℃－９５０℃的那段管子由双金属管制成，双金属包括一个由奥氏体耐热钢制成的外层，该耐热钢∴含有碳、硅、铝、铬、镍、氮和铁加上０．１－５．０％的从包括了钼、钨和铌的一组元素中选择出来的至少一种元素，该双金属管还包括一个厚度为０．３－５毫米、由合金制成的内衬层，该合金含有碳、硅、铝、铬、镍、铌、氮和铁，内衬层覆盖着外层的内表面．（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于烃类热裂解设备的改进，裂解过程可以产生含有烯烃的裂解产物，如乙烯和丙烯。更确切地说，本专利技术是关于烃类热裂解的设备，在这种设备中，热裂解物质加热至最高温度的那部分采用了一种改进了的列管。在目前采用的设备中，脂族饱和烃（以下简称烃类）如乙烷、石脑油等与蒸汽混合，所得的混合物被加热至高温，以便有效地进行热裂解从而生产出一种含有乙烯、丙烯和/或含有四个或更多碳原子的其它烯烃（以下简称为烯烃）的热裂解产物。这种设备被大规模地用来完成烃类的热裂化作用，烃的热裂化作用是生产诸如乙烯、丙烯、丁二烯等烯烃的过程中的第一步骤，这些烯烃是生产各种化学产品的有用的原料。烃类的热裂解过程，可采用下面的方法来完成：上述的混合物以较高的速度流过以并联流动方式连接起来的一组反应管（这股流体以下简称为反应流），当该反应流抵达反应管的出口时，被反应管外燃烧燃料所产生的热力加热至800-950℃。用作此用途的每根反应管都由一根预热管和一根裂解管组成。预热管安装在该设备中的对流加热区内，预热管中的反应流被燃烧燃料所产生的废气预热至450-550℃。裂解管安装在该设备中的幅射加热区内，在裂解管内，预-->热的反应流被燃烧燃料所产生的辐射热进一步加热至800-950℃。裂解管的直径和长度可随不同的热裂设备的设计而变动。可并联地使用适当数目的裂解管，每根管的内经为25-200毫米，长度为8-100米。反应流在进料温度下进入各根反应管内，先在预热管内慢慢地加热至450-550℃，然后，被引入到裂解管内，在此，反应流被进一步地加热慢慢升温，最后达到在800-950℃之间的最高温度。然后，该反应流从裂解管中流出，成为一种热裂化产物，该产物可再流至接着的处理步骤中。在上述的加热过程中，必须供应大量的热量给反应流，特别在裂解管的加热阶段中，须要快速地供应大量的热力，以使反应流达到所要求的高的热裂解温度，并可提供大量的热量，使得烃类的热裂过程可在很短的时间内产生，例如在短至1秒钟的时间内产生。相应地，裂解管的每一单位面积的内部表面必须能获得极大的热量，因此，裂解管的壁温通常要比流经裂解管的反应流的温度至少高100℃，所以，在裂解管的出口附近，裂解管本身的温度可达1000℃或更高一些。在预热管内，由于内部温度较低，烃类只有轻度的热裂解，因此在选择制造预热管的材料时，不会产生实质的问题。然而在裂解管中，该反应流必须加热至800-950℃，因此，裂解管必须加热到比上述温度更高的温度。烃的热裂化作用在裂解管中，烃类发生强烈的热裂解作用，其结果是一部分烃热裂解所形成的碳慢慢地沉积于裂解管的内表面上，因而阻碍了由裂解管至反应流的热量传递。因此，随着沉积的碳量的增加加，裂解管的温度不得不逐渐增加，直至增到该管的耐热温度限度为止，这样才能使反应流的温度维持在所需的水平上。-->虽然最好是让裂解设备连续不断地运转，但是为了清除裂解管中碳的沉积物，就不得不经常中断操作。在高温时，沉积了的碳分散于或渗入裂管的材料的显微结构内（这现象被称为粘固作用或渗碳作用），因而使制造裂解管的材料变坏。要克服渗碳作用，必须采用一种含有大量的镍的材料来制造管子。为克服碳的沉淀及渗碳作用，在先有技术中采用了一种用奥氏体耐热离心浇铸管作为裂解管，其成分包括（以重量计算）0.01-0.6%的碳、0.1-2.5%的硅、0.1-2.0%的锰、20-30%的铬、18-40%的镍、0.01-0.15%的氮，剩余的可以单独是铁或是铁加上至少一种纵钼、钨和铌中挑选出来的附加元素，这种附加元素代替了一部分铁，其含量在0.1-5.0%之间。使用这种管，要经常进行除焦操作、每当裂解管温度由于沉积于裂解管内表面的碳增厚而须增加至某一个预定的温度时（通常每隔30至120日发生），便须使设备暂时仃止运转，并只让蒸汽或空气或其混合物流过该裂解管，使沉积的碳气化，从而除去。本专利技术人中，有些人发现，一般裂解管中所含镍会以加速碳在裂解管内表面上的沉积。接着，在后来的研究中，本专利技术人研制出制造裂解管的一种新的合金组合物，这组合物含镍的比例很小。采用这种新的合金组合物制造的裂解管与采用传统合金制造的裂解管比较起来，在裂解管内表面上沉积的碳减少。尽管新的材料镍含量较少，但其渗碳倾向仍然较低。这种新的组合物可用离心浇铸法制成裂解管，还可用焊接的方法将这种管子与其它管子接合。另处，由于新材料的耐热性能比一般奥氏体耐热钢稍差，本专利技术人中，有些人已制出一种用于烃类热-->裂解的双金属裂解管或双层裂解管，在这种裂解管中，在用传统的奥氏体耐热材料离心浇铸成的裂解管的内表面上，用离心浇铸法覆盖一层上述的新材料（以下称为改进了的裂解管），明确地说，采用这种改进的裂解管，可以减少频繁的清焦操作，这个事实在日本专利申请公开第198587/1983号中已经叙述过了。本专利技术人进一步研究了上述的改进了的双金属裂解管在实际生产设备中的应用，因此得到了很多新的发现，这些发现将在下面加以描述。在这些新发现中包括观察到当反应流的温度高于700℃时镍对于加快碳在裂解管的内表面上沉积的影响，更为显著，这个事实下面将参考图4加以说明，图4说明用两种测试片所进行的测试结果，每块测试片的尺寸20毫米×20毫米×3毫米，是用两种不同的一般的裂解管材料制成的，其中一种含有25%重量的铬和20%重量的镍，而另一种则含有25%重量的铬和35%重量的镍，作为它们的主要成分。这些测试片安装在一个铝制的舟皿上，铝制的舟皿则放在一个置于电炉中的、型号为SUS-304的圆筒形反应器内，反应器的直径约为50毫米，长度为1200毫米。乙烷或乙烯与蒸汽的混合物流过加热至预定的温度的圆筒型反应器。假定测试片可模似裂解管的内表面，可测量由此而沉淀于测试片上的碳量。在图4中，横坐标代表反应流的温度（℃），而纵坐标则代表每小时在每平方厘米的测试片的表面上所沉积的碳量（毫克）。由图可见，反应流的温度在700℃以下时所沉积的碳量是如此之少，以致于无法测出，而当反应流的温度高于700℃时，沉积的碳量突然增加，当温度继续升高时，沉积的碳量逐渐增加。在700℃以下所沉积的碳假设是由通常的热烃的热裂解所产生的，而镍并没有加速-->碳的沉积，另一方面，当温度高于700℃时，上述的通常的碳的沉积随着温度的上升而增加，而且由于镍对碳的沉积有加速作用，所以碳的沉积进一步增加。因此产生了异乎寻常地快的碳的沉淀。换句话说，可以断定如果能消除镍对加速碳的沉积的影响，那就可基本克服由碳的沉淀所造成的上述先有技术所存在的缺点。但只是在反应流的温度为700℃至950℃的那段裂解管才有必要这样做。通常，反应流的温度不超过950℃，因为在这类的热裂化过程中，烯烃的产率会降低。在日本专利申请公开第198587/1983号中公开了一种改进的裂解管，这种裂解管中，与反应流接触的内表面采用了一种镍含量较低的合金，因此可在相当的程度上减小镍对碳在裂解管内表面上加速沉积的影响。不过，这种改进的双金属裂解管本身是很昂贵的，因需要两块离心浇铸片才能制造出一根管。另外，由于裂解管外层和内层所用的材料不相同，所以在装配实际的裂解设备时，必须采用焊接法把一组裂解管连接起来，因此与一般的焊接比较，这种焊接需要更多的工作。因此，在实际设备中本文档来自技高网...

【技术保护点】
烃类热裂化的一种设备，其中含烃的反应流流过一根管子并被装于该管外的热源加热至高温，从而经受热裂化过程，其改进部分包括：反应流的温度在７００℃至９５０℃之间的上述那部分管子是由金属属管制成的，该双金属管包括了一个用奥氏体耐热钢制成的外层，耐热钢的成分包括（按重量计）０．０１－０．６％的碳、０．１－２．５％的硅、０．１－２．０％的锰、２０－３０％的铬、１８－４０％的镍和０．０１－０．１５％的氮，其余的是铁或铁加上０．１至５．０％的从包括了钼、钨和铌的一组元素中选出来的至少一种元素，该双金属管还包括了一个厚度为０．３至５毫米由合金制成的内衬层，该合金的成分包括（按重量计）０．３－１．５％的碳、０．１－３．０％的硅、６－１５％的锰、２０－３０％的铬、０．１－１０％的镍、０－３．０％的铌和０．０１－０．１５％的氮，余下的是铁，这个内衬层覆盖了上述的外层的内表面。

【技术特征摘要】
1、烃类热裂化的一种设备，其中含烃的反应流流过一根管子并被装于该管外的热源加热至高温，从而经受热裂化过程，其改进部分包括：反应流的温度在700℃至950℃之间的上述那部分管子是由金属属管制成的，该双金属管包括了一个用奥氏体耐热钢制成的外层，耐热钢的成分包括(按重量计)0.01-0.6%的碳、0.1-2.5%的硅、0.1-2.0%的锰、20-30%的铬、18-40%的镍和0.01-0.15%的氮，其余的是铁或铁加上0.1至5.0%的从包括了钼、钨和铌的一组元素中选出来的至少一种元素，该双金属管还包括了一个厚度为0.3至5毫米由合金制成的内衬层，该合金的成分包括(按重量计)0.3-1.5%的碳、0.1-3.0%的硅、6-15%的锰、20-30%的铬、0.1-10%的镍、0-3.0%的铌和0.01-0.15%的氮，余下的是铁，这个内衬层覆盖了上述的外层的内表面。2、按照权利要求1所述的设备，其特征是上述的双金属管由上述的管的排出端朝着其入口端延伸10至50米。3、按照权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：濑俊彦，原孝顺，杉谷纯一，土田公司，梅村铁男，
申请(专利权)人：东洋工程公司，久保田铁工株式会社，大阪石油化学株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]