乙烯裂解炉的结焦及其抑制技术

介绍了乙烯裂解炉的结焦机理(金属催化结焦、自由基结焦和焦油聚合结焦)、影响结焦的主要因素(原料性质和裂解深度、稀释蒸汽、停留时间和裂解温度)和抑制炉管结焦的主要技术(裂解原料的优质化、炉管表面处理和添加抑制剂),着重综述了近几年国内外炉管表面处理技术的研制情况和添加抑制剂技术的进展及其工业应用情况,提出炉管表面处理技术的工业应用有待发展和突破,结焦抑制剂的发展方向是复合的多功能抑制剂。     

结焦抑制技术的工业应用

介绍了乙烯裂解炉金属催化结焦、自由基结焦和非催化缩合结焦3种结焦机理以及国内外采用的添加结焦抑制剂、炉管涂覆及改变炉管表面的机械构件等结焦抑制技术。综述了国内外结焦抑制技术的工业应用情况。     

乙烯裂解炉炉管的熔融腐蚀破坏

熔融腐蚀是乙烯裂解炉辐射段炉管在使用中常发生的一种破坏形式,文章通过宏观检验、光谱分析、扫描电镜及能谱、金相组织、原料含硫量调查、结焦、烧焦工艺分析,得出了某乙烯装置裂解炉炉管的熔融失效原因：炉管表面局部产生结焦、碱金属盐等形成低熔点共晶物、碱金属离子催化燃烧作用加之烧焦过程空气流量和温度控制的影响,使炉管表面形成过热点,局部温度超高,保护膜破坏发生熔蚀,同时渗碳、氧化、蠕变以及介质冲刷共同作用,造成炉管短期内局部腐蚀损坏泄漏。防止熔融腐蚀破坏的措施是控制裂解炉烧焦时炉管出口温度COT,加强添加结焦抑制剂,控制原料、稀释蒸汽等物料中碱金属离子含量以及对裂解炉烧焦加强巡检。     

乙烯裂解炉管抑制结焦涂层技术的研究进展

乙烯裂解炉管的结焦速率决定了乙烯裂解炉的运行周期,抑制炉管结焦是乙烯生产中的研究重点。介绍了炉管内表面结焦对乙烯生产的不良影响及结焦形成的机理;重点分析了炉管内表面涂层技术(在线涂层技术和离线涂层技术)的研究现状,并对在线涂层技术与离线涂层技术的优缺点进行了分析和比较;展望了炉管内表面涂层技术的发展前景及今后研究的重点。     

乙烯裂解炉及急冷锅炉结焦抑制技术研究进展

在阐述乙烯裂解炉辐射段炉管及急冷锅炉结焦和渗碳机理的基础上,综述了目前工业上已使用或正在研究的结焦抑制方法,阐述了近年来国内外在该领域所取得的最新研究成果,重点介绍了改善炉管材质、使用结焦抑制剂、采用强化传热炉管及开发新型急冷锅炉等结焦抑制方法,并对今后结焦抑制技术的开发提出了建议。     

SiO2/S涂层和硫磷抑制剂的抑制结焦性能研究

采用常压化学气相沉积法（APCVD）在退役25Cr35Ni乙烯裂解炉管内表面制备了SiO2/S涂层,分别研究了表面涂层与裂解原料中添加结焦抑制剂的抗结焦性能;并对表面涂层与结焦抑制剂的联合抑制性能进行了研究。利用扫描电子显微镜（SEM）、能量色散谱仪（EDS）和Raman光谱对SiO2/S涂层形貌、成分和结构进行了分析,对焦层形貌进行了表征。结果表明,SiO2/S涂层粒子结合紧密,粒径大小约为6 ~10 μm,涂层厚度约为7 μm;涂层由Si-O-Si三节环结构和非晶态的Si-O-S结构构成;炉管内表面经过涂层处理后,结焦抑制率为65.07%;裂解反应原料中加入抑制剂的质量分数为200 μg/g时,结焦抑制率为69.20%,两种方法的抗结焦性能相当;表面涂层与结焦抑制剂联合使用时,抑制剂最佳质量分数约为50 μg/g,联合抑制率为98.50%。     

抑制乙烯装置裂解炉炉管结焦的措施

乙烯是石油化工生产中一种非常重要的原料,也是基本原料之一。乙烯主要是通过管式炉烃类裂解方式生产,但是如果操作不当,很容易出现严重的结焦现象。因此,本文针对乙烯装置裂解炉炉管结焦现象的抑制措施进行详细分析和研究,以期提高乙烯的生产质量,并且延长乙烯装置的运行周期。     

乙烯裂解炉结焦抑制技术的进展

阐述了近年来国内外乙烯裂解过程中结焦抑制技术的研究及工业应用进展,介绍了最新结焦抑制剂和新型炉管的应用,对国内乙烯装置开发结焦抑制技术具有借鉴作用.     

SiO2/S涂层抑制结焦性能的中试对比研究

为了抑制乙烯裂解炉管结焦,对SiO2/S涂层的抑制结焦性能进行了中试试验,并与未涂层炉管和加入结焦抑制剂炉管的结焦结果进行了对比。利用SEM和EDS表征了炉管出口部位结焦层的形貌及成分。结果表明,与未涂层炉管相比,SiO2/S涂层的结焦抑制率为39%,而结焦抑制剂的结焦抑制率为41%,两种工艺条件的抑制结焦效果相当。未涂层、涂层和加入结焦抑制剂的炉管出口结焦层均发生了片状剥落,剥落焦层主要由碳元素组成,且无丝状催化焦存在。涂层和加入结焦抑制剂的炉管剥落焦层厚度约为30 m,而未涂层炉管剥落焦层厚度约为50 m。焦层剥落后的未涂层炉管和加入结焦抑制剂炉管表面为粒状焦,而涂层炉管表面为松散的粉末状焦。     

兰州石化裂解炉结焦抑制剂项目投用

<正>2018年11月30日,兰州石化乙烯厂乙烯装置结焦抑制剂项目正式投用,整体生产运行平稳,将对裂解炉长周期运行和经济效益提升产生深远影响。乙烯厂在挖潜增效攻关中眼睛向内找问题,对标先进降成本,在走出去调研对标先进企业成功经验的基础上,积极推进裂解炉结焦抑制剂试用工作,迈出了向节能降耗要效益的关键一步。乙烯装置裂解炉炉管内壁材料对原料的裂解反应有较强的催化作用,加速生产焦炭导致炉管焦层厚度增加,制约了裂解炉运行周期。目前,乙烯车间在原料     

管式裂解炉辐射区裂解管结焦模型进展

介绍了管式裂解炉辐射区裂解管结焦模型研究的各种方法,阐述了管式裂解炉辐射区裂解管的结焦机理和结焦数学模型及其重要意义,并对管式裂解炉辐射区裂解管结焦模型的现状和发展进行了综述。     

乙烯装置气体原料裂解炉炉管异常分析

针对某乙烯装置乙烷裂解炉运行周期大幅缩短的问题,从生产工艺方面进行分析,发现上游富乙烷气原料将焦粉、胺液等杂质带入了裂解炉炉管。由于携带重组分,炉出口温度热电偶处易形成结焦,造成温度指示不准。对炉管进行机械分析发现,炉管表面金属分布异常。性能测试显示,炉管剩余使用寿命仅两年,从经济效益的角度分析,采用更新炉管的方案更好。炉管更新后裂解炉运行正常。     

延迟焦化深度裂解技术研究与工业应用

基于延迟焦化工艺本质与炉管结焦机理,采用焦化加热炉管内外过程模拟技术,以控制炉出口介质裂解深度为目标,对1.6 Mt/a延迟焦化装置焦化加热炉进行改造。在加热炉总体结构不变的条件下,采用多项创新专利措施对在役设备进行改造与操作参数优化,提高生焦反应焦化加热炉给热量,结合深度裂解技术,改善产品分布。设备改造后的工况过程模拟结果表明,介质炉出口裂解深度得到提高,生焦反应焦化加热炉给热也明显增加。工业应用结果表明,焦化加热炉采用深度裂解技术后,加热炉的处理能力提高了,达到1.85～1.90 Mt/a;改造后的炉管表面温度比改造前低约80 ℃;烧焦后运行周期从改造前的9个月延长到15个月以上;在原料残炭上升的情况下,石油焦收率和焦炭产率系数均下降,增加了液体产品收率,经济效益明显。改造后该装置可以适应因原料重质化,对扩大焦化装置处理能力和改善产品结构的要求。     

在线清焦技术在1.20Mt/a焦化加热炉上的应用

介绍了在线清焦技术在中国石油乌鲁木齐石化公司1.20Mt/a延迟焦化装置加热炉上应用的具体操作过程、操作中所遇到的问题、解决方法以及应用效果。应用在线清焦技术后,炉管表面温度下降80℃以上,燃料气用量减少500m3/h(标准状态),有效延长了加热炉运行时间,为全装置达到三年一修提供了有力保障。影响清焦效果的主要因素有:升降温温差、升降温速率、清焦操作时间、炉管结焦厚度等。恒温时瓦斯用量变化、各炉管表面之间温差、炉管表面与分支出口温差都可作为在线清焦成功与否的判定依据。     

航空燃料超临界热裂解过程中焦炭的形成

采用连续流动反应装置研究了国产航空燃料RP-3在超临界热裂解条件下焦炭形成的规律和性质,总结了焦炭的形成机理和形成过程。示差扫描量热仪测定结果显示,5MPa下RP-3燃料的起始裂解温度为471.8℃;程序升温氧化和扫描电子显微镜的分析结果显示,沉积焦炭中有3种不同的焦炭,分别为富氢吸附碳、无定形碳和纤维焦炭;超临界流体对焦炭前体和沉积的焦炭有较强的萃取及溶解能力,可携带90%以上的焦炭;用X射线能谱分析剥离下来焦炭的结果显示,焦炭中含有质量分数为17.09%和11.12%的铁、铬原子,说明金属发生了渗碳现象;用气相色谱-质谱联用仪对RP-3燃料及其裂解液的分析结果显示,裂解液中烷基苯和烷基萘含量的增加最为显著。     

不同炉管处理方式对热裂解结焦抑制情况的研究

考察了不同化合物和处理方式对裂解炉炉管表面处理的效果差异情况。试验结果表明,在炉管不做任何处理时,结焦比较严重,且裂解气中CO生成较多。仅使用含硅有机化合物处理炉管时,也能获得良好的抑制结焦效果,但抑制裂解气中CO生成的效果不理想。而对炉管表面相继使用含硅有机化合物和含硫有机化合物进行处理,能够较大幅度地降低结焦量和裂解气中CO的生成。     

渣油热效应对焦炭产率的影响

渣油的整体反应热效应不仅可以反映焦化原料的结构组成,而且能直接影响渣油焦化的产物分布,对于焦化生产过程优化起到十分重要的作用。基于渣油热反应评价仪,通过静态微反试验,定量测量渣油在不同温度条件下的反应热效应,考察渣油热效应对焦炭产率的影响,并根据焦化工业装置的试验数据对理论进行验证。结果表明：渣油热反应过程的吸热效应与焦炭产率呈负相关关系;渣油在460 ℃下裂解吸热强于在500 ℃下,渣油轻质化过程中炉管的供热方式宜采用长程低强度的加热方式;延长炉管内介质在低温区的停留时间,提高渣油供热量,可以适度提高渣油进入反应区前的转化程度,增加油品在焦炭塔内的裂解深度,降低焦炭产率,提高液体收率。