抑制乙烯装置裂解炉炉管结焦的措施

部分 在炉 管 内进 一 步脱 氢 ， 而 形 成 焦 炭 附 着 在 从 炉管 表 面 ， 这个 途 径 的反应 主要 在 ９ ０ １１ ０℃ ０ ～ ０ 的高 温下 进行 ； 是通 过 芳 烃 途 径 结 焦 ， 二 即裂解 过 程 中 的乙烯 、 丙烯 与 高碳 二 烯 烃 环 化 后 生成 苯 ， 或
关键 词 ： 解炉 裂
抑制
结 焦 乙烯
乙烯 是 石 油 化 工 的基 本 原 料 ， 乙烯 装 置 是 石 油 化工 生产 的核 心 。当今 世 界 ９ 以上 的 乙烯 是 Ｏ 通 过管 式炉 烃类 热 裂解 的方 式 生 产 的 。裂解 炉 是 乙烯装 置 最关 键 的核 心 设 备 ， 炉 管 是 乙 烯 装 置 其 中操作 温度 最 高 的构 件 。在 裂 解 炉 炉 管 内进 行 的 烃 类裂 解反 应 ， 由于二 次 反 应 生成 焦 炭 ， 可避 免 不 地存 在 着结 焦现 象 。结 焦 会 增 加 裂 解 炉 炉 管 的管
缩合 、 氢形 成 稠 环 芳 烃 的缩 聚 物 焦 油 小 滴 和炭 脱
黑微 粒＿ 。Ａｌｒ ｈ 和 Ｍａ ｅ ４ ］ ｂｉ ｔ ｇ ｎ ｋ利用 电子显 微 镜及
显微 照像 等先 进 手段 对 气 相 结焦 过 程 进 行 了详 细
的研 究 ， 果认 为 芳 烃 是 气 相 结 焦 非 常 重 要 的 中 结 间物 质 ， 些 芳 烃 （ 的来 自原 料 本 身 ， 的是 通 这 有 有 过 三聚化 反应 生 成 的） 合形 成 的焦 一 般 为球 状 、 聚 褐色 膜状 或 黑 色 片 状 ， 常 在 裂 解 重 质 原 料 时才 通
摘 要 ： 绍 烃 类 在 裂 解 炉 中裂 解 的结 焦 机 理 及 影 响 结 焦 的 因素 ， 述 近 年 来 国 内外 烃 类 裂 解 制 乙烯 过 程 介 综
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中抑 制 裂 解 炉 炉 管 结 焦 的措 施 。 以 结 焦 机 理 为 依 据 ， 解 和 抑 制 炉 管 结 焦 的 措 施 和 技 术 主 要 有 乙烯 原 料 及 工 艺 缓 条 件 优 化 、 乙烯 原 料 或 稀 释 蒸 汽 中添 加 结 焦 抑 制剂 、 管 表 面 预处 理 、 材 料 炉 管 和 炉 管 强 化 传 热 等技 术 。 在 向 炉 新 裂解 系 统 中添 加 结 焦 抑 制 剂 的方 法 不 受 高 温 限 制 ， 不 改 变 现 有 工 艺 ， 易 在 工 业装 置 上 实 施 ， 较 为有 效 的 方 也 容 是 法 之 一 ； 炉 管 表 面 进 行 涂 覆 处 理 的技 术 在 国外 研 究 较 多 ， 技 术 不 需 要 专 门 维 护 ， 理 后 炉 管 寿 命 长 ， 对 该 处 随着 能 承 受 １１ ０℃ 以上 温度 涂层 技 术 的 推 出 ， 技 术 越 来 越 具 有 竞 争 力 。 ０ 该
原料 中的芳 烃 发 生 脱 氢 缩 合 反 应 形 成 多 环 芳 烃 ，
最后 形成 类 似 焦 炭 的物 质 ， 个 途 径 的反 应 主要 这 在 ５ ０ ９ ０℃ 的较 低 温度 下进行 Ｌ 。但 具体 的结 ０ ０ ３ Ｊ
壁热阻， 降低 传 热 系数 ， 致 壁 温 升 高 ， 出现 局 导 并 部 过热 现象 ， 而会 缩 短 炉 管 寿命 ， 加 裂解 过 程 从 增 的能耗 。焦 层 也 会 使 炉 管 内径 变 小 ， 而 增 加 流 从 体 压 降 ， 少烃 类 处 理 量 ， 低 烯烃 收率 口 。结 焦 减 降 ］ 严 重 时会 堵 塞 炉 管 ， 乙烯 装 置 被 迫 停 工 。长 期 使 以来 ， 们 一 直 在 努 力 探 索 乙烯 装 置 裂 解 炉 的结 人
发生 。
１ 结 焦 机 理
烃类 裂 解结 焦过 程 分 为 初 始 结 焦 阶段 和稳 态
１ ２ 催化 结 焦 ． 催化 结 焦 是 指 烃 类 气 体 在 反 应 器 表 面 的铁 、
结 焦 阶段 。反 应 初 期 结 焦 速 率 较 大 ， 着 反 应 的 随
进行 ， 炉管表 面逐 渐 被 焦 炭 覆 盖 而钝 化 ， 结焦 速 率
焦 机理 ， 开发 抑制 结 焦 的 方 法 ， 以期 能 够有 效 地 延 长 裂解 炉 的运转 周期 ， 加 烯烃 产 量 ， 增 这对 提高 裂 解 炉生 产能 力 和 乙烯装 置 的经 济 效 益 具 有 重要 的 现 实意 义 。本文 主要 介 绍 烃 类 在 裂 解 炉 中裂 解 结 焦 的机 理及 影 响 结 焦 的 因 素 ， 述 近 年 来 国 内外 综 抑 制裂 解炉 炉管 结焦 的各 种技 术 和措施 。
下 降 ， 后趋 于稳 定值 口 。 最 ］
烃类 在 裂解 炉炉 管 中 的裂 解结 焦 过程 十分 复
收稿 日期 ：２ １ － ５２ ；修 改 稿 收 到 日期 ： ０ １０ — １ ０ １ ０ —７ ２ １ － ８０ 。
作 者 简 介 ：万 书 宝 （ ９ ２ ） 男 ， 士 ， 从 事 乙 烯裂 解 方面 的 １７ 一 ， 硕 现
石
综 述
油
炼
制
与
化
工
２１ Ｏ ２年 ２月
ＰＥＴＲ ０ＬＥＵ Ｍ ＰＲＯＣＥＳＳＩ Ｇ Ｎ Ｄ Ｎ Ａ ＰＥＴＲ ０ＣＨ ＥＭ Ｉ ＣＡＬＳ
第 ４ ３卷 第 ２期
抑 制 乙烯 装 置 裂 解 炉 炉 管 结焦 的 措 施
万 书宝 ，张永 军 ，汲 永 钢 ，刘 剑
（ 国石 油 大 庆 化 工 研 究 中 心 ，黑 龙 江 大 庆 １ ３ １ ） 中 ６ ７ ４
焦机 理 目前仍 有争 论 ， 般 认 为 有 ３种 结 焦机 理 ： 一
气相 结焦 、 属催 化结 焦 和 自由基结 焦 。 金
１ １ 气 相结 焦 ．
气 相 结 焦 是 指 在 气 流 主 体 中生 成 的焦 ， 要 主 是烯 烃 聚合 、 化 而 生 成 的芳 烃 在 气 相 中进 一 步 环