裂解炉用镍铬合金炉管的处理方法、由此得到的裂解炉用镍铬合金炉管以及生产乙烯的方法技术

本发明专利技术涉及乙烯生产领域，公开了裂解炉用镍铬合金炉管的处理方法、由此得到的裂解炉用镍铬合金炉管以及生产乙烯的方法，该方法包括：对镍铬合金炉管内表面进行清洗，在低氧分压气体气氛下，先以55‑150℃/h的速度将镍铬合金炉管升温至550‑700℃，保温5‑50h，接着以低于150℃/h的速度升温至750‑1100℃，保温5‑100h，再以低于150℃/h的速度进行降温；镍铬合金炉管内设置有强化传热构件。生产乙烯的方法包括：对裂解炉用镍铬合金炉管进行前述处理，在得到的裂解炉用镍铬合金炉管中进行烃类蒸汽裂解反应。通过使用本发明专利技术方法处理得到的裂解炉用镍铬合金炉管，能够显著延长裂解炉的运转周期。

【技术实现步骤摘要】
裂解炉用镍铬合金炉管的处理方法、由此得到的裂解炉用镍铬合金炉管以及生产乙烯的方法
本专利技术涉及乙烯生产领域，具体地，涉及一种裂解炉用镍铬合金炉管的处理方法、由此得到的裂解炉用镍铬合金炉管以及生产乙烯的方法。
技术介绍
乙烯是石油化工行业最重要的基础原料之一。目前生产乙烯的方法以管式炉裂解技术为主，在世界范围内得到了广泛应用。但是在乙烯的生产过程中一个无法避免的难题是裂解装置在服役过程中的结焦和渗碳。在裂解过程中的结焦会使炉管内径变小，管内压降增大，缩短裂解炉的运行周期；当管壁温度达到允许极限或压降达到一定程度时，需停炉进行清焦作业。炉管内壁结焦阻碍裂解反应的正常进行，影响乙烯收率，降低生产效率，而且高温下容易促使炉管内壁渗碳，导致炉管材料性能弱化。目前，为保证乙烯裂解炉管的高温强度，裂解炉辐射段炉管通常为镍铬合金管，所用材质主要由Fe、Cr、Ni等元素组成，同时含有Mn、Si、Al、Nb、Ti、W、Mo等微量元素。已有研究表明，在高温下，炉管表面的Fe、Ni元素对碳氢化合物在FeCrNi合金裂解炉管表面的结焦具有显著催化作用。另外，较重的烃类原料在裂解过程中也伴随着大量的自由基结焦和缩聚结焦。现有技术中，为了减少催化结焦，研究者尝试使用多种技术在裂解炉管内壁表面制备惰性涂层，减少烃类与裂解炉管内表面Fe、Ni活性组分的接触。加拿大NOVA化学公司公开了一系列在低氧分压气氛下处理裂解炉管内表面得到铬锰尖晶石氧化膜的专利申请，包括US5630887、US6436202、US6824883、US7156979、US7488392等。公开材料显示，该技术在以乙烷、丙烷等轻烃为原料的气体裂解炉展示了良好的抑制结焦效果，但是在液体原料(如石脑油)裂解过程中抗结焦效果较差。因为气体裂解炉的结焦以催化结焦为主，氧化膜会将炉管中具有催化结焦活性的Fe、Ni元素与烃类结焦源隔离。而对于以石脑油、柴油等为原料的液体裂解炉而言，虽然其结焦也是以催化结焦为基础，但是自由基结焦和缩聚结焦占总结焦量的50％以上，其中缩聚结焦能完全将氧化膜覆盖。因此，氧化膜在液体裂解炉管中只在炉管服役初期有效，因为这时的氧化膜还没有被缩聚结焦覆盖，而当裂解炉运行到中后期，氧化膜则不能发挥它的功效。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中的上述缺陷，提供一种裂解炉用镍铬合金炉管的处理方法、由此得到的裂解炉用镍铬合金炉管以及生产乙烯的方法。因此，为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种裂解炉用镍铬合金炉管的处理方法，该方法包括：对镍铬合金炉管内表面进行清洗，然后在低氧分压气体气氛下，先以55-150℃/h的第一升温速度将镍铬合金炉管升温至550-700℃，并保温5-50小时，接着以低于150℃/h的第二升温速度将镍铬合金炉管升温至750-1100℃，并保温5-100小时，再以低于150℃/h的降温速度对镍铬合金炉管进行降温；其中，所述镍铬合金炉管内设置有强化传热构件。第二方面，本专利技术提供了由上述方法得到的裂解炉用镍铬合金炉管。第三方面，本专利技术提供了一种生产乙烯的方法，该方法包括：对裂解炉用镍铬合金炉管进行处理，然后在处理得到的裂解炉用镍铬合金炉管中进行烃类蒸汽裂解反应，所述处理的方法为本专利技术上述的裂解炉用镍铬合金炉管的处理方法。根据本专利技术的方法，首先对镍铬合金炉管内表面进行清洗以除去残留在镍铬合金炉管内壁的切削液，然后通过在低氧分压气体气氛下进行两段升温处理、两段保温处理和降温处理，能够在镍铬合金炉管的内表面形成具有较高热稳定性的惰性保护膜，抑制或减缓催化结焦现象，同时，在炉管内部设置有强化传热构件，能够改变流体流动状态，提高热传导系数，减少自由基结焦和缩聚结焦。而且无论对气体烃类原料还是液体烃类原料的裂解过程均具有较好的抗结焦效果(较现有技术而言，能够明显提高在液体烃类原料裂解过程中的抗结焦效果)，能够明显延长裂解炉的运转周期。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。第一方面，本专利技术提供了一种裂解炉用镍铬合金炉管的处理方法，该方法包括：对镍铬合金炉管内表面进行清洗以除去残留在镍铬合金炉管内壁的切削液，然后在低氧分压气体气氛下，先以55-150℃/h的第一升温速度将镍铬合金炉管升温至550-700℃，并保温5-50小时，接着以低于150℃/h的第二升温速度将镍铬合金炉管升温至750-1100℃，并保温5-100小时，再以低于150℃/h的降温速度对镍铬合金炉管进行降温；其中，所述镍铬合金炉管内设置有强化传热构件。在本专利技术中，通过对镍铬合金炉管内表面进行清洗以除去残留在镍铬合金炉管内壁的切削液以及在低氧分压气体气氛下所进行的上述两段升温、两段保温和降温处理，使低氧分压气体中痕量的O2能够与清洗后洁净的管壁充分接触，使管壁被完整氧化，形成的氧化膜覆盖率比较高，这样低氧分压形成的氧化膜能充分发挥其功效，减少烃类与裂解炉管内表面Fe、Ni活性组分的接触，将炉管中具有催化结焦活性的Fe、Ni元素与烃类结焦源有效隔离，从而能够显著延长裂解炉的运转周期。在本专利技术中，镍铬合金炉管在内壁机加工过程中内表面存在残余的切削液，这些残余切削液的存在会对后续的低氧分压气体气氛处理造成不利影响，需要在低氧分压气体气氛处理前通过清洗以除去残留在镍铬合金炉管内壁的切削液。本专利技术的对镍铬合金炉管内表面进行的清洗方法包括以清洗镍铬合金炉管内壁残余的切削液为目的的任何清洗方法，优选情况下，清洗的方式为脱脂清洗法，进一步优选地，脱脂清洗法包括：对镍铬合金炉管内表面依次进行水洗除杂处理、脱脂处理、洗涤处理和氮气吹干处理。对于水洗除杂处理没有特别的限定，只要能够除去镍铬合金炉管内表面的杂质即可，例如可以用自来水冲洗掉镍铬合金炉管内表面的沙子等杂质。对于脱脂处理没有特别的限定，可以为各种常用的去除油脂尤其是镍铬合金炉管上油脂的方法，优选情况下，脱脂处理的方法包括：用脱脂用清洗液循环清洗镍铬合金炉管内表面至清洗废液的pH不变；进一步优选地，循环清洗的条件包括：温度为50-90℃，时间为6-12小时，脱脂用清洗液的流速为0.1-1m/s。其中，对于脱脂用清洗液没有特别的限定，可以为常用的各种用于除去镍铬合金炉管内表面残留油脂的清洗液，其可以自行配制也可以通过商购获得。其中，可以通过将中性清洗剂、分散剂、消泡剂和表面活性剂以质量比(3-6)：(0.8-1.2)：1：(0.8-1.2)混合制得。中性清洗剂、分散剂、消泡剂和表面活性剂可以分别为除油脂用尤其是去除镍铬合金炉管内表面残留切削液用的常用的各种中性清洗剂、分散剂、消泡剂和表面活性剂，例如中性清洗剂可以选自脂肪醇聚氧乙烯醚(也称烷基聚氧乙烯醚)、烷基酚聚氧乙烯醚和醇胺酯肪酰胺中的至少一种，分散剂可以选自本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种裂解炉用镍铬合金炉管的处理方法，其特征在于，该方法包括：对镍铬合金炉管内表面进行清洗，然后在低氧分压气体气氛下，先以55‑150℃/h的第一升温速度将镍铬合金炉管升温至550‑700℃，并保温5‑50小时，接着以低于150℃/h的第二升温速度将镍铬合金炉管升温至750‑1100℃，并保温5‑100小时，再以低于150℃/h的降温速度对镍铬合金炉管进行降温；其中，所述镍铬合金炉管内设置有强化传热构件。

【技术特征摘要】
1.一种裂解炉用镍铬合金炉管的处理方法，其特征在于，该方法包括：对镍铬合金炉管内表面进行清洗，然后在低氧分压气体气氛下，先以55-150℃/h的第一升温速度将镍铬合金炉管升温至550-700℃，并保温5-50小时，接着以低于150℃/h的第二升温速度将镍铬合金炉管升温至750-1100℃，并保温5-100小时，再以低于150℃/h的降温速度对镍铬合金炉管进行降温；其中，所述镍铬合金炉管内设置有强化传热构件。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述清洗的方式为脱脂清洗法，优选地，所述脱脂清洗法包括：对镍铬合金炉管内表面依次进行水洗除杂处理、脱脂处理、洗涤处理和氮气吹干处理。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述脱脂处理的方法包括：用脱脂用清洗液循环清洗镍铬合金炉管内表面至清洗废液的pH不变；优选地，循环清洗的条件包括：温度为50-90℃，时间为6-12小时，脱脂用清洗液的流速为0.1-1m/s。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述低氧分压气体为水蒸汽和选自CO2、CO、CH4、C2H6、C3H8、NH3、H2、N2、Ar和He中的至少一种的气体混合物，且水蒸汽占低氧分压气体的体积百分数为7.5％以下；优选地，所述低氧分压气体为水蒸汽和CH4的气体混合物、水蒸汽和CO2的气体混合物、水蒸汽和CO的气体混合物或者水蒸汽和H2的气体混合物；优选地，水蒸汽占低氧分压气体的体积百分数为2-7.5％，进一步优选为2-6％。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一升温速度为55-100℃/h，保温时间为5-20小时。6.根据权利要求1所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红霞，王国清，王申祥，郏景省，
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：北京,11