【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石油化工领域，更进一步说，本专利技术涉及一种提高烃类裂解炉管合金性能的处理方法和应用。
技术介绍
1、乙烯是石油化学工业的主要产品之一，乙烯装置生产的三烯(乙烯、丙烯、丁烯)和三苯(苯、甲苯、二甲苯)是石油化学工业的基础原料。乙烯产量的高低是衡量一个国家石油化工发展水平的主要标志。目前生产乙烯的方法以管式炉裂解技术为主，它在世界范围内得到了广泛应用。
2、管式炉裂解炉辐射段炉管的结焦，是限制管式裂解炉生产周期的主要因素。烃类高温热裂解生产乙烯时，管式裂解炉辐射段炉管内表面伴随着焦炭的形成。这种高温条件下形成的焦炭是热的不良导体，会使炉管传热阻力增大、炉管内径变小，导致炉管外壁表面温度升高、炉管内流体压降增大，甚至堵塞管道，影响操作。炉管外表温度达到炉管材质所能承受的最高温度或者压降达到裂解炉的最大压降时，裂解炉必须进行清焦，清除管内的焦炭以后才能再次进行生产。清焦次数的增加，会对乙烯及副产品产量、燃料消耗、炉管寿命等带来不利因素。
3、在过去的50年中，人们采用多种不同的方式来抑制裂解炉辐射段炉管的结焦。如改变烃类热裂解的工艺条件(低烃分压、短停留时间等)，对裂解原料进行预处理(加氢、芳烃抽提等)，在辐射段炉管中导入强化传热构件(外钉头、扭曲片等)，向原料中添加结焦抑制剂(硫化物、磷化物等)，这些方法在一定程度上改善了辐射段炉管的结焦状况。
4、近20年，人们开始从炉管金属材料及其表面涂层技术的角度研究抑制结焦和渗碳。烃类裂解炉管合金一般由fe、cr、ni组成，在裂解工况下，炉管
5、从1997年至2006年，加拿大nova公司公开了一批预氧化裂解炉管内表面的专利，专利包括us5630887a、us6824883b1、us7156979b2、us6436202b1、us2004265604a1、us2005077210a1、us2006086431a1，预氧化后在炉管内表面形成了锰铬尖晶石mncr2o4保护层。2005年nova将该技术在美国、欧洲、亚洲、中东的8个乙烯生产厂推广，运行周期达到400多天，2007年nova将该技术得到进一步改进，在阿尔伯达省的joffre工业装置上的运行周期达到500多天。中国专利cn101565807、cn101565808公开了在裂解炉管内壁形成锰铬尖晶石mncr2o4保护层的专利。上述专利都是通过氢气和水蒸气的混合气体在高温下形成的低氧分压气体对新炉管内壁进行缓慢氧化得到了锰铬尖晶石，不同之处在于nova技术中的低氧分压气体中水蒸气含量更低。
6、这种低氧分压预氧化形成覆盖fe、ni元素的锰铬尖晶石氧化层的方法非常适合目前广泛采用的辐射段炉管材质(如hk40、hp40、3545)以及裂解工况条件。但是该氧化层的寿命不长，并不能完全满足长期使用、反复升降温等裂解工况的要求。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术在低氧分压处理前，增加在高纯氢气气氛中渗锰以及控制表面粗糙度的步骤，效果更好，得到的氧化层更加致密，不易剥落，能够满足长期使用的要求。
2、本专利技术的目的之一在于提供一种提高烃类裂解炉管合金性能的处理方法，包括：先将合金表面在高纯氢气的氛围中进行渗锰处理，之后经过打磨后在低氧分压气体氛围下进行氧化处理。本专利技术将渗锰处理后的合金表面进行打磨，降低合金表面的粗糙度，以便合金表面的金属元素更容易形成细小、致密、更强结合力的氧化层。
3、根据本专利技术的实施方式，所述合金表面在渗锰处理前需采用溶剂进行清洗；采用的溶剂没有特别限定，可以是常用的清洗溶剂，例如水、丙酮等，具体可将合金材料依次在丙酮、蒸馏水中超声波清洗。
4、根据本专利技术的实施方式，所述渗锰处理采用的渗锰剂包括：含锰粉末、活化剂和填充剂。具体地，所述的含锰粉末为锰粉或锰铁粉，其中，所述的锰铁粉中，锰含量为15～85wt％，优选为25～75wt％；所述含锰粉末、活化剂、填充剂的粒度分别为50～600目，优选为100～500目；所述的活化剂选自无机铵盐，优选自氯化铵、硫酸铵、氢氧化铵中的至少一种；所述的填充剂选自金属氧化物，优选自氧化铝、氧化镁、氧化锌中的至少一种；以所述渗锰剂的总重为100％来计，所述的含锰粉末为10～80％，优选为20～60％；所述的活化剂为1～20％，优选为1～10％；余量为填充剂。
5、根据本专利技术的实施方式，所述渗锰处理的条件为：
6、处理温度为800～1200℃，优选为900～1100℃；
7、处理时间为1～20h，优选为1～10h；
8、升温速率为1～20℃/min，优选为1～15℃/min；
9、降温速率为0.1～10℃/min，优选为0.5～8℃/min；
10、高纯氢气中氢气的纯度不低于99.9％，优选不低于99.999％。
11、本专利技术的合金材料在经过渗锰处理后，进行打磨，打磨方式可以采用本领域常用的打磨手段来实现，例如采用400～1000目的砂纸来打磨合金表面降低合金表面的粗糙度，优选地，经过打磨后，合金表面的粗糙度ra为0.1～14.4μm，优选为0.2～8.0μm。
12、根据本专利技术的实施方式，所述的低氧分压气体包括氮气、氩气、氦气中的至少一种与氢气、水蒸气的组合。具体地，所述低氧分压气体中，氢气与水蒸气体积比为1～12，优选为2～9；以体积百分数来计，所述氮气、氩气、氦气中的至少一种占低氧分压气体总体积的0.1～80％，优选为0.1～60％。
13、本专利技术对合金材料进行渗锰处理后，能够更容易地控制低氧分压气体中氢气与水蒸气在容易操作的比例范围内，使得合金表面在低氧分压处理过程中能够有效地生成铬锰尖晶石(mncr2o4)氧化层，提高处理后合金的抗结焦性能。
14、根据本专利技术的实施方式，所述氧化处理的条件为：
15、氧化处理温度为750～1150℃，优选为850～1100℃；
16、氧化处理时间为1～100h，优选为10～50h；
17、升温速率为1～8℃/min，优选为0.5～5℃/min；
18、降温速率为0.1～5℃/min，优选为0.5～2℃/min。
19、根据本专利技术的实施方式，所述裂解炉管合金可以是石油化工领域中任何工艺下的裂解炉合金材料，优选地，以裂解炉管合金总重为100％来计，所述裂解炉管合金中包括：
20、铬10～60％，优选12～50％；
21、镍15～60％，优选20～50本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种提高烃类裂解炉管合金性能的处理方法，包括：先将合金表面在高纯氢气的氛围中进行渗锰处理，之后经过打磨后在低氧分压气体氛围下进行氧化处理。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述渗锰处理的条件为：
5.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述的低氧分压气体包括氮气、氩气、氦气中的至少一种与氢气、水蒸气的组合。
7.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，
8.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述氧化处理的条件为：
9.根据权利要求1～8任一项所述的制备方法，其特征在于，
10.一种权利要求1～9任一项所述的处理方法在烃类裂解炉中的应用。
【技术特征摘要】
1.一种提高烃类裂解炉管合金性能的处理方法，包括：先将合金表面在高纯氢气的氛围中进行渗锰处理，之后经过打磨后在低氧分压气体氛围下进行氧化处理。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述渗锰处理的条件为：
5.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，
<...【专利技术属性】
技术研发人员：王申祥，王红霞，郏景省，王国清，张利军，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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