提高合金的抗结焦性能的方法及合金材料技术

本发明专利技术涉及合金材料领域，公开了提高合金的抗结焦性能的方法及合金材料。所述方法包括：使用含硫化物蒸汽、水蒸气和还原性气体的混合气体对表面粗糙度为0.2‑10μm的合金进行表面处理，以合金的总重量为基准，所述合金含有Fe：96.5‑99.3wt％；Cr：0‑1.5wt％；Mn：0.3‑0.8wt％；Si：0.1‑0.4wt％；C：0.1‑0.2wt％；Mo：0.2‑0.6wt％。本发明专利技术还公开了上述方法处理得到的合金材料。本发明专利技术方法改性的合金材料具有显著提高的抗结焦性能。

Methods of Improving Coking Resistance of Alloys and Alloy Materials

The invention relates to the field of alloy materials, and discloses a method for improving the coking resistance of alloys and alloy materials. The method includes: surface treatment of an alloy with a surface roughness of 0.2 10 um by using a mixture of sulfide vapor, water vapor and reducing gas, based on the total weight of the alloy, the alloy contains Fe: 96.5 99.3wt%; Cr: 0 1.5wt%; Mn: 0.3 0.8wt%; Si: 0.1 0.4wt%; C: 0.1 0.2wt%; Mo: 0.2wt%. The invention also discloses the alloy material obtained by the above method. The alloy material modified by the method of the invention has remarkably improved anti-coking performance.

【技术实现步骤摘要】
提高合金的抗结焦性能的方法及合金材料
本专利技术涉及合金材料领域，具体地，涉及提高合金的抗结焦性能的方法及合金材料。
技术介绍
在乙烯裂解装置中，急冷锅炉担负着将裂解气迅速冷却以终止二次反应和利用裂解气的热量产生高压蒸汽的双重作用。换热管内结焦是急冷锅炉运行过程中的一个突出问题。尤其是，裂解原料为重质油(重质AGO、VGO等)时，急冷锅炉的结焦更加严重，并且构成了裂解装置运转周期的主要制约因素。为保证物流的畅通，不得不使裂解炉不定期停车，以对急冷锅炉进行清焦(机械或水力清焦)。这不但影响了裂解炉的开工率，而且使裂解炉的使用寿命缩短。另外，急冷锅炉的结焦，使其阻力降增加，上游的压力升高辐射炉管中的烃分压上升，从而使裂解炉管对烯烃的选择性下降，烯烃的收率降低；又因急冷锅炉中焦垢的导热系数非常小，急冷锅炉出口温度的上升不仅使高温位热能的回收量减小，而且也同时增加了油洗系统的热负荷，给油洗系统的平衡操作带来困难。因此，如何抑制或减缓急冷锅炉的结焦就成了一个迫切需要解决的课题。US20030183248A1公开了一种加速烧焦反应的方法，即在烧焦过程中向急冷锅炉注入少量包括K2CrO4和K2Cr2O7等ⅠA或ⅡA族铬酸盐或重铬酸盐及碳酸盐的水溶液等复合清焦促进剂，不仅加快了烧焦速率，还延长了锅炉运行周期，因为烧焦更干净，残留焦炭层变薄。但是，其使用的复合清焦促进剂具有强氧化性，长期使用对急冷锅炉的腐蚀较大，而且，额外引入复合清焦促进剂使得烧焦过程更加复杂，而且K+容易腐蚀炉管。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术的存在的问题，提供一种提高合金的抗结焦性能的方法及合金材料。为了实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种制备具有抗结焦性能的合金的方法，该方法包括：使用含硫化物蒸汽、水蒸气和还原性气体的混合气体对表面粗糙度为0.2-10μm的合金进行表面处理，以合金的总重量为基准，所述合金含有以下元素：Fe：96.5-99.3wt％；Cr：0-1.5wt％；Mn：0.3-0.8wt％；Si：0.1-0.4wt％；C：0.1-0.2wt％；Mo：0.2-0.6wt％。本专利技术第二方面提供了由上述方法处理得到的合金材料。通过上述技术方案，本专利技术显著提高了合金的抗结焦性能，使用本专利技术的合金材料制备的急冷锅炉无需引入对锅炉本身亦具有腐蚀作用的清焦试剂即可有效延长运行周期，简化了清焦工艺。具体实施方式本专利技术提供了一种提高合金的抗结焦性能的方法，该方法包括：使用含硫化物蒸汽、水蒸气和还原性气体的混合气体对表面粗糙度为0.2-10μm(优选为0.4-8μm或0.4-6.3μm)的合金进行表面处理，以合金的总重量为基准，所述合金含有以下元素：Fe：96.5-99.3wt％；Cr：0-1.5wt％；Mn：0.3-0.8wt％；Si：0.1-0.4wt％；C：0.1-0.2wt％；Mo：0.2-0.6wt％。其中，所述表面粗糙度用轮廓算术平均偏差Ra表征，可以通过比较法测得，也即在显微镜下将待测样品与标有确定Ra数值的样板比较来确定待测样品的Ra；也可以通过触针法借助表面粗糙度测量仪测得Ra。本专利技术中涉及的合金的元素组成均为表面处理之前的元素组成。本专利技术中，使用所述混合气体对合金进行表面处理从而使合金表面的元素被氧化或硫化，特别有利于改善合金的抗结焦性能。对混合气体中各组分的含量没有特别的限制，但优选情况下，硫化物蒸汽、水蒸气与还原性气体的体积比为0.1-3：0.1-1000：1000，更优选为0.2-2：50-1000：1000。本专利技术中，在未作相反说明的情况下，气体的体积是指标准状况(0℃、101kPa)下的体积。本专利技术对所述硫化物蒸汽中的硫化物的种类没有特别的限定，可以为本领域常见的无机硫化物和/或有机硫化物，例如，所述硫化物蒸汽中的硫化物可以为H2S、SO2、SF6、COS、CS2、CH3SH、CH3CH2SH、CH3SCH3、CH3CH2SCH2CH3、CH3S-SCH3和CH3CH2S-SCH2CH3中的至少一种。本专利技术中，所述还原性气体可以为各种低氧分压气体(氧分压是指气体中存在的氧气所占的压力)，也即难以分解产生氧气的气体，通常为不含氧元素的还原性气体，优选为H2、CH4、C2H6、C3H8、C2H4、C3H6、C2H2、C3H4和NH3中的至少一种。本专利技术中，即使在氧分压较高的情况下也可以有效提高合金的抗结焦性能。因此，所述混合气体的氧分压可以大于10-16Pa，优选为1.2×10-16Pa至10-9Pa。根据本专利技术，所述混合气体还可以含有非活性气体，优选地，所述非活性气体与还原性气体的体积比为1-100：100。所述非活性气体可以为各种不易发生化学反应的气体，如氮气和/或惰性气体。所述非活性气体优选为氮气、氩气和氦气中的至少一种。本专利技术对所述混合气体的获得方式没有特别的限定，例如可以将上述气体直接混合获得，也可以将还原性气体(和任选的非活性气体)通过含有可溶于水的硫化物的水溶液获得，还可以将还原性气体(和任选的非活性气体)依次通过液体状态的硫化物和水获得。根据本专利技术，对表面处理的条件没有特别的要求。优选地，混合气体提供的压力为0.05-0.2MPa。优选地，所述表面处理的温度为600-1000℃。优选地，所述表面处理的时间为5-100h，更优选为10-60h。在本专利技术中，所述压力均指表压。本专利技术的方法特别适用于改善含有上述元素的合金的抗结焦性能。根据本专利技术的合金可以任选地含有Cr，只要控制其用量在上述范围内即可实现本专利技术的目的，但优选情况下，以合金的总重量为基准，Cr的含量为0.5-1.3wt％。根据本专利技术的合金含有Mn，只要控制其用量在上述范围内即可实现本专利技术的目的，但优选情况下，以合金的总重量为基准，Mn的含量为0.45-0.75wt％。根据本专利技术的合金含有Si，只要控制其用量在上述范围内即可实现本专利技术的目的，但优选情况下，以合金的总重量为基准，Si的含量为0.15-0.37wt％。根据本专利技术的合金含有C，只要控制其用量在上述范围内即可实现本专利技术的目的，但优选情况下，以合金的总重量为基准，C的含量为0.14-0.2wt％。根据本专利技术的合金含有Mo，只要控制其用量在上述范围内即可实现本专利技术的目的，但优选情况下，以合金的总重量为基准，Mo的含量为0.21-0.55wt％。根据本专利技术的合金的主要成分为Fe，其含量在上述范围内或可以根据其它元素的含量算得，即，在一种特别的实施方式中，本专利技术的合金除含有上述元素外，余量为Fe。控制各个成分的含量在上述优选范围内能够进一步改善本专利技术的合金的抗结焦性能。本专利技术使用的合金可以通过常规的方法获得，只要控制其成分在上述范围内即可。例如，本专利技术使用的合金的制备方法可以包括：将合金原料进行熔炼，冷却后得到合金，如果其表面粗糙度不在本专利技术的前述范围内，则通过额外的机加工的方式对其进行处理。其中，所述合金原料的组成使得得到的合金为如前所述的合金。选择合金原料的组成从而得到具有预期组成和表面粗糙度的合金的方法是本领域技术人员所公知的，本文不再详述。本专利技术中，所述方法还包括将得到的合金进行铸造，以得到特定形状的合金材料。本专利技术还提供了上述方法处理得到的合金材料。本专利技术改性的合金具有较佳的抗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高合金的抗结焦性能的方法，其特征在于，该方法包括：使用含硫化物蒸汽、水蒸气和还原性气体的混合气体对表面粗糙度为0.2‑10μm的合金进行表面处理，以合金的总重量为基准，所述合金含有以下元素：Fe：96.5‑99.3wt％；Cr：0‑1.5wt％；Mn：0.3‑0.8wt％；Si：0.1‑0.4wt％；C：0.1‑0.2wt％；Mo：0.2‑0.6wt％。

【技术特征摘要】
1.一种提高合金的抗结焦性能的方法，其特征在于，该方法包括：使用含硫化物蒸汽、水蒸气和还原性气体的混合气体对表面粗糙度为0.2-10μm的合金进行表面处理，以合金的总重量为基准，所述合金含有以下元素：Fe：96.5-99.3wt％；Cr：0-1.5wt％；Mn：0.3-0.8wt％；Si：0.1-0.4wt％；C：0.1-0.2wt％；Mo：0.2-0.6wt％。2.根据权利要求1所述的方法，其中，硫化物蒸汽、水蒸气与还原性气体的体积比为0.1-3：0.1-1000：1000。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述硫化物蒸汽中的硫化物为H2S、SO2、SF6、COS、CS2、CH3SH、CH3CH2SH、CH3SCH3、CH3CH2SCH2CH3、CH3S-SCH3和CH3CH2S-SCH2CH3中的至少一种；和/或，所述还原性气体为H2、CH4、C2H6、C3H8、C2H4、C3H6、C2H2、C3H4和NH3中的至少一种；和/或，所述混合气体的氧分...

【专利技术属性】
技术研发人员：王申祥，郏景省，王红霞，王国清，
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