SiO2/S涂层与结焦抑制剂抗结焦性能的实验对比

 在退役炉管内表面制备了 SiO₂/S 复合涂层,对涂层与结焦抑制剂的抗结焦性能进行了对比。采用扫描电子显微镜、X射线能谱分析了炉管内表面及截面的形貌和化学组成,表征了加入结焦抑制剂后的焦层形貌。结果表明,退役炉管内表面粗糙,呈刻蚀状形貌,并且分布着细小的孔洞及裂纹,丝状焦首先在这些部位成核与生长。提高复合涂层的涂覆效果与保持涂层的完整性可以有效地降低焦炭的沉积。结焦抑制剂由于其中含硫化合物与含磷化合物的协同作用,抗结焦性能优良。当加入结焦抑制剂质量分数为200 μg/g 时,结焦抑制率达到69.2%;而 SiO₂/S 复合涂层的结焦抑制率达到65%,前者效果略优。     

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。     

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%。     

预氧化HP40合金表面催化结焦的研究

为研究不同的表面状态对HP40合金表面催化结焦的影响,分别以水蒸气、空气为预氧化气氛,对HP40合金试样进行了不同温度的氧化处理以及氧化后结焦实验。利用XRD,SEM,TEM对氧化层和焦炭的形貌进行了表征,采用元素分析仪和拉曼（Raman）光谱仪对焦炭的碳氢比和结构进行了分析。结果表明：合金试样经水蒸气氧化后,表面形成了针状、富铁氧化物; 经空气氧化后,表面形成颗粒状、致密的富铬氧化物,随氧化温度升高部分试样的氧化层出现了剥落,剥落后的疏松、多孔表面对催化结焦有强烈的促进作用。焦炭主要为典型的催化丝状焦,焦丝的直径约80 nm,还含有少量的热裂解焦;焦炭缩合度较高,由有序状炭和无序状炭共同构成,且石墨化程度低。不同的预氧化气氛对合金表面氧化状态影响较大,但是对后续结焦过程,焦炭的形貌和结构无明显影响。     

HCHO-H2SO4缩合-萃取脱除汽油中噻吩硫化物

 缩合-萃取脱硫是利用 FCC 汽油中的噻吩类硫化物与 HCHO 在 H₂SO₄存在下发生缩合反应,生成的噻吩缩合物被抽提至水相,从而达到脱硫的目的。考察了 HCHO-H₂SO₄体系对 FCC 汽油缩合 萃取脱硫的效果。当 HCHO-H₂SO₄体系中 HCHO 占模拟汽油的体积分数为1.5%、H₂SO₄ (质量分数55%)占模拟汽油的体积分数为10%、反应温度70℃、反应时间60 min 时,缩合 萃取脱硫后模拟汽油的硫质量分数由1163 μg/g 降至139 μg/g,脱硫率为87.96%;但是对硫质量分数为652 μg/g 的 FCC 汽油的脱硫率仅为10.74%;固定 HCHO 与 H₂SO₄的体积比,增加二者的用量有助于提高 FCC 汽油的脱硫率。该体系对硫含量低的 FCC 汽油以及 FCC 重汽油脱硫效果较好,当 HCHO-H₂SO₄占 FCC 汽油的体积分数为40%时,FCC 中汽油硫质量分数由164 μg/g 降至65 μg/g,脱硫率达到60.37%。     

介孔CuO/SiO2用于汽油氧化-吸附脱硫

 利用[(C₁₆H₃₃) N(CH₃)₃]₃-[PW₁₂O₄₀]双亲催化剂与H₂O₂组成的催化氧化体系对汽油进行氧化后,以介孔SiO₂为载体等体积浸渍法制备的介孔CuO/SiO₂为吸附剂,采用固定床连续流动式吸附脱硫评价装置,考察了CuO/SiO₂的CuO负载量、焙烧温度、焙烧时间和吸附温度对汽油脱硫率的影响,并对介孔CuO/ SiO₂吸附剂性质进行了XRD表征。结果表明,采用在焙烧温度为400℃、焙烧时间为2.0 h、CuO负载量为2%制备的CuO/SiO₂, 在吸附温度为120℃时,汽油氧化-脱硫的脱硫效果较好,汽油脱硫率可达56.82%。     

复合SiO2-WO3催化剂的制备、表征及氧化脱除苯并噻吩性能

 采用溶胶-凝胶法制备了SiO₂-WO₃催化剂,并采用XRD、FT-IR、BET、TG-DTA等方法对催化剂进行表征。以苯并噻吩(BT)为模型化合物,H₂O₂为氧化剂,考察了催化剂的活性元素、制备方法、n(W)/n(Si)和焙烧温度对其催化氧化脱硫活性的影响。结果表明,W的引入降低了SiO₂的比表面积,SiO₂-WO₃催化剂中W的主物相为WO₃。在以W为活性组元,且n(W)/n(Si)为0.1时,500℃焙烧得到的SiO₂-0.1WO₃催化剂具有最好的催化脱硫活性。在模拟油20 mL、催化剂SiO₂-0.1WO₃用量0.04 g、n(H₂O₂)/n(S)为15.9、乙腈/模拟油体积比0.3、65℃反应60 min的条件下,苯并噻吩模拟油脱硫率可达99.3%。     

HP40合金试样氧化表面催化结焦的研究

以石脑油为裂解原料, 在850℃下进行了HP40合金试样氧化表面的催化结焦实验。采用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)和拉曼光谱表征了HP40合金试样的氧化层和结焦层。结果表明,HP40合金试样表面氧化层疏松、多孔,主要由(Cr, Fe)尖晶石和少量的Fe2O3组成。在结焦初始阶段,结焦速率较大,然而随着结焦实验时间的增加,结焦速率开始降低,最后趋于稳定值0.0084 mg/(cm2.min)。在形核阶段,结焦层的粒子直径约为1μm,在催化结焦的后期,丝状焦直径约为0.2μm,当结焦机理为热裂解结焦时,丝状焦直径又增加到0.5μm。     

HP40合金试样氧化表面的催化结焦

以石脑油为裂解原料,在850℃下进行了HP40合金试样氧化表面的催化结焦实验.采用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)和拉曼光谱表征了HP40合金试样的氧化层和结焦层.结果表明,HP40合金试样表面氧化层疏松、多孔,主要由(Cr,Fe)尖晶石和少量的Fe2O3组成.在结焦初始阶段,结焦速率较大,然而随着结焦实验时间的增加,结焦速率开始降低,最后趋于稳定值0.0084 mg/(cm2·min).在形核阶段,结焦层的粒子直径约为1μm,在催化结焦的后期,丝状焦直径约为0.2μm,当结焦机理为热裂解结焦时,丝状焦直径又增加到0.5 μm.     

微量TiO2对Ni/SiO2催化剂催化顺酐加氢制γ-丁内酯的促进作用

 采用等体积浸渍法分别制备了Ni/SiO₂和含TiO₂的Ni/SiO₂催化剂,采用XRD、TPR、XPS、N₂吸附-脱附技术对催化剂进行了表征,并将催化剂应用于顺酐液相加氢制γ-丁内酯反应中,考察了Ni含量、TiO₂添加量、催化剂还原温度对催化剂活性的影响。结果表明,Ni/SiO₂催化剂对顺酐液相加氢制γ-丁内酯反应具有很高的催化活性, γ-丁内酯选择性很高;Ni/SiO₂添加微量助剂TiO₂,可以提高该反应的γ-丁内酯选择性。推测可能是由于TiO₂促进了催化剂的还原,产生更多的活性中心,并且在400℃还原时,Ni和TiO₂之间产生了强金属-载体相互作用（SMSI效应）,TiO₂富集到Ni的表面,将电子转移到Ni上,产生了更多有利于吸附羰基的活性中心,从而提高了γ-丁内酯选择性。     

HP40合金试样氧化表面催化结焦

以石脑油为裂解原料,在850℃下进行了HP40合金试样氧化表面的催化结焦实验。采用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)和拉曼光谱表征了HP40合金试样的氧化层和结焦层。结果表明,HP40合金试样表面氧化层疏松、多孔,主要由(Cr, Fe)尖晶石和少量的Fe2O3组成。在结焦初始阶段,结焦速率较大,然而随着结焦实验时间的增加,结焦速率开始降低,最后趋于稳定值0.0084mg/(cm2.min)。在形核阶段,结焦层的粒子直径约为1μm,在催化结焦的后期,丝状焦直径约为0.2μm,当结焦机理为热裂解结焦时,丝状焦直径又增加到0.5μm。     

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。     

微型裂解方法研究金属表面的结焦和结焦抑制

提出一种用微型裂解炉与气相色谱仪并联的高灵敏试验系统，采用脉冲进料，裂解后的微量焦炭用Ｏ２脉冲燃烧转化成ＣＯ２，并由热导检测器检测，碳的最小检测量为３．５×１０－８ｇ。其结果可有效反映裂解原料在金属表面上最初的结焦行为。考察在脉冲条件下不同金属表面（铁、镍、铜、镍－铬合金和不锈钢）对裂解原料催化生焦的相对活性；金属表面氧化后的催化生焦活性；沿炉管轴向金属表面催化生焦的分布；硫化物对裂解原料在金属表面结焦的抑制作用等     

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。     

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。