新型乙烯裂解炉炉管材料及表面预处理技术研究进展.pdfVIP

2010年 9月 西安石油大学学报 (自然科学版) Sep．2010 第 25卷第 5期 JournalofXianShiyouUnive~ity(NaturalScienceEdition) V01_25No．5 文章编号 ：1673-064X(2010)05-0075-05 新型 乙烯裂解炉炉管材料及表面预处理 技术研究进展 袁比飞，卢贵武 (中国石油大学 (北京)机 电学院材料学与工程系，北京 102249) 摘要：综述了乙烯裂解炉结焦的机理及影响因素，并综述了现有的乙烯裂解炉结焦抑制技术和装 置，着重介绍了新型乙烯裂解炉炉管材料及炉管内表面预处理技术的国内外研究必威体育精装版进展． 关键词：乙烯裂解炉；结焦抑制；炉管材料；表面预处理 中图分类号 ：TE96 文献标识码 ：A 随着石化工业的迅速发展，乙烯裂解装置的关 为：Ni，Fe，zn，cu，Cr，石英．金属的表面催化作用不 键部件——裂解炉管的用量越来越大，裂解炉管长 但与金属材质有关 ，也与金属表面的结构有关．表面 期在较高温度的裂解气氛 (m(水蒸汽)：m(乙烷或 粗糙利于结焦的形成 ，而光滑的表面则有防止结焦 丙烷)=0．3～0．4，m(水蒸汽)：m(石脑油)=0．6～ 的作用，因此，改变与高温气流接触的炉管表面性 0．7下使用，炉管内壁会发生严重的结焦和渗碳现 质，就可在一定程度上抑制焦炭的生成． 象，这是 目前导致炉管失效的主要因素¨ ，延长两 1．2 气相结焦 次清焦操作之间的时间已经成为乙烯生产商所追求 气相结焦又称缩合结焦，是指在气流主体中生 的目标．因此，探索结焦机理和影响结焦的因素，开 成的焦．Abfight和 Marek利用电子显微镜及显微照 发有效的抑制结焦方法以提高裂解炉运转周期 ，具 像等先进手段对缩合结焦过程进行了详细的研 有重要 的现实意义． 究 ．在原料 中含有的少量芳烃和经过二次反应 生成的芳烃、多环芳烃，在气相 中能够形成焦油液 1 结焦机理 滴．部分焦油液滴撞击管壁表面时可 以黏附在管壁 表面并在高温下脱氢生焦．芳烃聚合形成的焦通常 目前被普遍接受 的结焦机理是 由Albdright、 为球状、褐色膜状或黑色片状 ．通常在裂解重质 Marek等提出的催化结焦，气相结焦 以及 自由基结 原料如常 、减压柴油时才有发生．有学者认为，非催 焦 ． 化的气相焦碳沉积能一定程度地抑制催化丝状焦炭 1．1 催化结焦 的形成和发展，从而可减轻管内壁的渗碳，防止炉管 目前使用的乙烯裂解炉管材料多为Fe、cr、 材料的迅速弱化． 合金，而Fe、Cr、Ni这3种主要过渡元素能够与碳形 1．3 自由基结焦 成不稳定的过渡态碳化物，在适合的条件下 (通常 随着焦的生成，焦表面温度升高，焦表面缩聚反 为 800℃以下)能引起催化结焦，造成大量积碳，烃 应加剧，在焦表面生成大量 自由基．气相裂解反应生 类尤其是不饱和烃在它们的催化作用下极易发生脱 成的大量 自由基 (乙炔、烯烃、甲基、乙基、苯基等) 氢反应而生焦，这类结焦多以丝状形式生长．有研究 与焦表面的自由基通过加成反应，进一步促进焦的 表明 ，各种金属表面的催化作用由强到弱的顺序