乙烯裂解炉管抗结焦涂层的工业应用研究

摘要

乙烯是石化行业中的基础有机化工产品之一，目前由蒸汽裂解工艺生产的乙烯产量占世界总产量的95％左右。在蒸汽裂解工艺流程中，管式裂解炉辐射段炉管和废热锅炉的内部结焦是影响裂解炉运行周期的主要因素。据知，国内乙烯裂解炉运行周期约60天，每个运行周期后需3～4天停炉在线清焦。裂解炉在线清焦一方面消耗大量的燃料、蒸汽、电、压缩空气，大幅降低了裂解炉的有效生产时间，一方面裂解炉清焦过程加快了设备的损坏。因此，研究裂解反应结焦机理，开发新型抗结焦涂层或材料，对石化行业的发展具有重大的现实意义。
　　本文原位涂层技术就是根据催化结焦的原理，在特定的气氛条件下对炉管进行处理时，炉管中的Mn、Cr元素在炉管表面慢慢氧化成一层氧化物保护层，容易引起催结焦的Ni、Fe等元素在炉管中不易被氧化，铬锰尖晶石保护膜在炉管内表面原位形成，炉管材料中的Ni、Fe元素被屏蔽，炉管的抗渗碳性能得了有效的提高，从而抑制了裂解反应的整个结焦过程和催化结焦反应。氧化膜具有晶粒间致密、晶粒尺寸小、抗结焦性能好和与基体间的应力较低等特点，氧化处理不受样品形状的限制而且成本低，因此这是一种比较有前途的炉管合金表面处理及防结焦方法。
　　原位涂层抑制结焦技术在燕山石化公司乙烯装置一台SRT-Ⅳ-HC型6万吨/年乙烯裂解炉上进行了工业应用试验研究。结果表明:在产品收率没有显著变化的前提下，辐射段炉管管壁温度温升趋势降低较为明显，裂解炉平均运行周期由52天提高到了158天，平均运行周期延长2倍以上，同时经过六个周期的运行，原位涂层抑制结焦的效果未见减弱。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

第二章 文献综述

2．1 乙烯装置裂解炉介绍

2．2 裂解炉结焦机理

2．2．1 催化结焦

2．2．2 自由基结焦

2．2．3 缩聚结焦

2．2．4 裂解结焦过程小结

2．3 影响结焦的主要因素

2．3．1 裂解深度和原料的性质

2．4．1 采用结焦抑制剂

2．4．2 新型炉管材料

2．4．3 炉管内表面涂层技术

2．4．4 强化传热技术

2．4．5 原位涂层技术

2．5 本文研究的主要内容

第三章 工业试验部分

3．1 工业试验内容

3．2 工业试验原料

3．3 工业试验的仪器设备

3．4 工业试验流程

3．5 检测方法

3．6 工业试验条件

3．7 本章小结

第四章 试验结果与讨论

4．1 炉管内焦炭的组成分析与表征

4．2 裂解炉管原位涂层的分析与表征

4．2．1 第1程炉管表征结果

4．2．2 第2程炉管表征结果

4．2．3 第3、4程炉管表征结果

4．3 工业试验结果

4．3．1 裂解炉运行周期

4．3．2 裂解炉原料处理量

4．3．3 辐射段炉管管壁温度

4．3．4 废热锅炉出口温度

4．3．5 辐射段炉管压降

4．3．6 裂解产物收率

4．3．7 对裂解炉辐射段炉管结焦程度的影响

4．4 本章小结

第五章 结论与建议

5．1 结论

5．2 建议

参考文献

致谢

作者和导师简介