[发明专利]减缓结焦和渗碳的急冷锅炉及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及石油烃热裂解领域，公开了一种减缓结焦和渗碳的急冷锅炉及其制备方法与应用。所述方法包括：将低氧分压气体与急冷锅炉进行接触反应，即得所述减缓结焦和渗碳的急冷锅炉；其中，所述低氧分压气体的露点为‑20℃至20℃。该急冷锅炉的制备工艺简单，且能够显著降低急冷锅炉的结焦与渗碳，延长运行周期。

技术领域

本发明涉及石油烃热裂解领域，具体地，涉及一种减缓结焦和渗碳的急冷锅炉及其制备方法与应用。

背景技术

乙烯是石油化学工业的基础原料。乙烯的产量、生产规模和技术标志着一个国家石油化工的发展水平。目前生产乙烯的方法以管式炉石油烃蒸汽裂解技术为主，据统计，世界上大约99％的乙烯和50％以上的丙烯通过该方法生产。在管式炉石油烃蒸汽裂解制乙烯、丙烯过程中，高温裂解气在通过急冷锅炉回收热量过程中，会在急冷锅炉管程内壁上结焦，长时间的运行则可能会造成急冷锅炉内壁的渗碳，结焦和渗碳会降低急冷锅炉的传热效率并可能会影响急冷锅炉的在线时间。急冷锅炉过短的在线时间和频繁的水力或者机械清焦，增加较多的人工成本，消耗大量的能量，减少有效生产时间，缩短设备使用寿命。

急冷锅炉的管程炉管主要采用15Mo3材质，这种材质主要由Ni、Cr、Fe等金属元素组成。在高温下，石油烃与炉管金属中铁、镍相互作用而脱氢沉积碳，即铁、镍元素对石油烃在裂解炉管内表面的结焦具有显著催化作用。随着温度的降低(低于500℃)，缩合结焦又占据优势，在炉管内表面结焦，影响到传热效率。长期在结焦的情况下运行，则会造成炉管的渗碳。

目前主要采取两种方法来减缓急冷锅炉的结焦和渗碳：在裂解原料中添加结焦抑制剂和在急冷锅炉管程炉管内表面涂敷防焦涂层。采用添加结焦抑制剂钝化炉管内表面或使焦碳气化的方法，不仅会对下游产品带来污染，而且需要增加专用的注入设备，而且该方法对于低温结焦的效果较差；采用在炉管内表面涂敷防焦涂层的方法，目的是在炉管内表面形成一层力学性能和热稳定性能俱佳的隔离涂层，隔离石油烃物料与炉管内表面镍、铁金属的接触，从而降低炉管表面铁、镍金属的催化结焦活性，减缓急冷锅炉的整个结焦过程。具有防焦涂层的炉管，有两种不同的制备方式，一种是通过等离子喷涂、热溅射、高温烧结、化学气相沉积等手段，形成在内表面具有如氧化铬、氧化硅、氧化铝和氧化钛等金属或非金属氧化物保护层的炉管，缺点是保护层与炉管基体的结合不够牢固，容易剥落；另一种是通过一定温度下特定的气氛处理，在原位生成的内表面具有氧化物保护层的炉管，优点是保护层与炉管基体的结合力强，不易剥落。

加拿大NOVA化学公司提出了以氢气和水蒸汽混合气作为处理气氛，在低氧分压下处理裂解炉管内表面得到铬锰尖晶石氧化膜的技术方案，并以此申请了一批专利，包括US5630887A、US6436202B1、US6824883B1、US7156979B2、US7488392B2等。但上述专利公开的技术方案中，并未涉及如何控制混合气以获得低氧分压气氛。事实上，无论是在工程上还是在实验室中，低氧分压气氛是很难获得的，通过流量控制装置获得稳定的低氧分压气氛非常困难且难以实现。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的急冷锅炉结焦以及渗碳，且氧化膜制备困难的问题，提供一种减缓结焦和渗碳的急冷锅炉及其制备方法与应用，该急冷锅炉的制备工艺简单，且能够显著降低急冷锅炉的结焦与渗碳，延长运行周期。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种制备减缓结焦和渗碳的急冷锅炉的方法，其特征在于，所述方法包括：将低氧分压气体与急冷锅炉进行接触反应，即得所述减缓结焦和渗碳的急冷锅炉；

其中，所述低氧分压气体的露点为-20℃至20℃。

本发明第二方面提供一种由本发明所述的方法制得的减缓结焦和渗碳的急冷锅炉。

本发明第三方面提供一种本发明所述的减缓结焦和渗碳的急冷锅炉在石油烃热裂解中的应用。

通过上述技术方案，本发明所提供的减缓结焦和渗碳的急冷锅炉及其制备方法与应用获得以下有益效果：