抑制乙烯装置裂解炉炉管结焦的措施研究.pdf

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1、抑制乙烯装置裂解炉炉管结焦的措施研究陈军(中韩石化武汉乙烯，湖北武汉430000)摘要：在石油化工中，乙烯是非常重要的基本原料，通常是通过管式炉烃类热裂解的方式来生产的，而乙烯裂解炉在乙烯装置中是非常核心的部分，如果操作不当，则有可能出现严重结焦现象。因此，对乙烯装置裂解炉炉管结焦情况进行分析，提出抑制乙烯装置裂解炉炉管结焦的措施，对于提高乙烯的产量和延长裂解炉的运行周期等有着重要影响。关键词：抑制；乙烯装置；裂解炉炉管；结焦；措施对当前乙烯装置裂解炉炉管结焦的整体情况进行分析发现，烃类裂解结焦的过程主要包括两个部分：一是，初始结焦阶段；二是，稳态结焦阶段。

2、因此，对抑制乙烯装置裂解炉炉管结焦的措施有比较深入的了解，才能更好的减少其结焦现象，最终促进乙烯装置的整体效益不断增长有着极大作用。1乙烯装置裂解炉炉管结焦情况的分析一般情况下，裂解炉中烃类的结焦过程是非常复杂的，其主要途径有如下两个方面：一个是，在乙烯方面结焦；另一个是，芳烃方面结焦。总的来说，乙烯装置裂解炉炉管结焦情况主要分为如下几种：1。1气相方面在实践过程中，气相结焦主要指的是在气流主体中形成的焦，其中，烯烃聚合、环化形成的芳烃是非常重要的中间产物，最终在气相中脱氢、缩合成为炭黑微粒和稠环芳烃的缩聚物焦油小滴。在相关研究中，研究人员利用电子显微镜、显

3、微照相等多种手段来研究气相结焦的过程发现，芳烃是非常重要的产物，并且，它们会逐渐聚合形成褐色膜状、球状、黑色片状等多种形状的焦。通常情况下，上述气相结焦是在裂解重质化原料时出现的。1．2催化方面根据相关研究和分析可知，催化结焦主要指的是在反应器表面的Ni、Fe等多种金属的催化作用下，烃类气体成为细丝状的焦的这种现象。通常情况下，乙烯裂解炉的炉管材料基本都是cr、Fe、Ni等多种合金，在有碳存任的情况下，它们会形成稳定性不强的过度碳化物，从而在合适的条件下出现催化结焦现象，最终形成很多积炭。其中，不太饱和的烃类在Ni、Fe等金属的催化作用下，很容易由脱氢反应引

4、起生焦情况，并成为丝状的焦。目前，不同金属表面产生的催化作用按照弱到强的顺序来排列是：Cr、cu、zn、Fe、Ni。同时，金属表面的催化作用还与金属材质的结构有着极大影响，如果表面比较粗糙，则能更快结焦，但如果表面比较光滑，则有可能产生防治结焦的作用。1．3自由基方面在焦生成的过程中，焦表面的温度会逐渐提高，缩聚反应也会更加剧烈，根据相关分析发现，焦里面会产生很多的自由基，如乙基、甲基、丁基、丙基等，以在金属催化结焦、气相结焦的情况下，最终成为结焦母体。同时，结焦母体和低于100分子量的小分子会聚结成多环芳烃，并在脱氢缩合的情况下结焦，并形成更多的自由基，从

5、而在和小分子物资发生反应的基础上，使结焦母体急剧增大，最终成为焦炭颗粒。2抑制乙烯装置裂解炉炉管结焦的措施为了提高乙烯原料裂解后的收率，应采取的抑制乙烯装置裂解炉炉管结焦的措施主要有如下几个方面：2。1采用抑制剂目前，抑制剂的合理应用，可以有效防止乙烯装置裂解炉炉管结焦，是应用较多的一种方法。在实际应用时，炉管表面会被钝化，以达到抑制管壁发生催化效应的目的，并是自由基的反应过程发生变化，从而达到抑制结焦的目的。同时，水蒸气和焦层之间的气化反应也能被催化，从而减少炉管中的结焦量，是改变焦垢物理形态、便于清洁的重要途径。根据结焦抑制剂的应用情况来看，含硼化合物、

6、含硫化合物、碱金属与碱金属盐类、含磷化合物等都是比较常用的抑制剂类型。例如：在国外的相关研究中，有机、无机的硫化物都是效果很好的结焦抑制剂，可以达到钝化炉管表面的目的，从而抑制管壁金属发生催化效应。在实践过程中，硫化氢、硫酸盐、二甲基硫等是非常常见的硫化物；聚硅氧烷有着较强抗粘附性、疏水性，如苯甲基聚硅氧烷、二甲基聚硅氧烷等是应用较多的聚硅氧烷，可以大大减少金属表面与碳粒之间的粘附性，从而在气流的作用下将结焦生成的碳粒冲刷干净，对于有效控制裂解炉炉管中的碳量有着极大作用。另外，碱土金属与碱金属化合物、硫磷与含磷化合物、含硼化合物等在国91、很多企业的乙烯装置

7、裂解炉炉管结焦抑制处理中得到了广泛应用，对于有效解决烃类裂解炉被腐蚀、出现严重结垢等问题有着极大作用。与国外相比，我国针对乙烯装置裂解炉炉管结焦这个问题进行的研究在不断深人中，其中，大庆石油学院、中国石油辽化公司化工一厂一起研发出了含磷、硫的CRSI急冷锅炉结焦抑制剂，可以使结焦速率降低的范围在60％$H75％之间。同时，中国石化上海石化、华东理工大学共同研制的结焦抑制剂，可以大大延长裂解炉的运行周期，以从原来的45天到50天转变为130天左右。2．2涂层处理一般情况下，涂层是在炉管的表面进行，可以使其形成的氧化层有比较好的热稳性能、光滑度等，以有效降低炉管

8、表面的催化活性，从而避免结焦粘附情况出现、同时，通过