胡文學(xué)沈 健周如金黨迎喜

(1.遼寧石油化工大學(xué)石油化工學(xué)院,遼寧撫順113001;2.廣東石油化工學(xué)院石油化工學(xué)院,廣東茂名525000)

加氫尾油裂解爐結(jié)焦影響因素及抑制措施研究進展

胡文學(xué)1,2,沈 健1,周如金2,黨迎喜1

(1.遼寧石油化工大學(xué)石油化工學(xué)院,遼寧撫順113001;2.廣東石油化工學(xué)院石油化工學(xué)院,廣東茂名525000)

隨著我國經(jīng)濟和人口的增長,乙烯的需求量也隨之逐年增加,乙烯裂解原料供不應(yīng)求問題凸顯。加氫尾油作為乙烯裂解原料也越來越受到石化行業(yè)的重視。綜述了加氫尾油作為乙烯裂解原料的很多優(yōu)點和生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題,主要介紹了裂解爐結(jié)焦過程的影響因素(如原料性質(zhì)、裂解溫度、停留時間、烴分壓及金屬催化)。此外,還根據(jù)近些年國內(nèi)外在該領(lǐng)域的一些研究成果,著重介紹了原料及工藝條件優(yōu)化技術(shù)、添加結(jié)焦抑制劑技術(shù)、爐管表面預(yù)處理技術(shù)、新材料爐管技術(shù)和爐管強化傳熱技術(shù)等抑制裂解爐結(jié)焦的措施,為開發(fā)新的抑制結(jié)焦技術(shù)提供參考依據(jù)。

加氫尾油; 裂解爐; 結(jié)焦; 抑制結(jié)焦

乙烯是石油化工的主要代表產(chǎn)品,在石油化工中占主導(dǎo)地位。乙烯原料的費用約占總成本的70%左右,拓寬乙烯原料來源,很大程度上可以節(jié)約生產(chǎn)成本。我國乙烯原料主要以石腦油為主,輕柴油、輕烴和加氫尾油(HVGO)為輔,其中加氫尾油占15%左右,圖1為2014年國內(nèi)乙烯裂解原料結(jié)構(gòu)圖[1]。隨著我國乙烯生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量的快速增加和乙烯裝置規(guī)模的大型化,常規(guī)石腦油資源已經(jīng)不足以供應(yīng)煉廠的需求,乙烯裂解原料短缺問題日益突現(xiàn)。近幾年加氫裂化尾油(HVGO)作為乙烯裂解原料的比例也在逐年提高(如圖2所示)。目前,乙烯企業(yè)均采用管式爐蒸汽熱裂解法制乙烯。然而由于加氫尾油屬于重質(zhì)裂解原料油,裂解過程中容易形成結(jié)焦而縮短了裂解爐運行周期。因此,在以加氫尾油做裂解原料時,裂解爐爐管的結(jié)焦問題也成為影響企業(yè)正常生產(chǎn)的重要因素,與裂解爐爐管結(jié)焦問題相關(guān)的技術(shù)研究工作也備受重視。

圖1 2014年國內(nèi)乙烯原料構(gòu)成Fig.1 Raw material structure of ethylene in domestic for 2014

圖2 2008—2015年國內(nèi)加氫尾油占乙烯原料的比例Fig.2 The proportion of HVGO in domestic ethylene raw material in 2008—2015

1 加氫尾油做裂解原料的優(yōu)點

經(jīng)過大量實驗室試驗和近年來工業(yè)生產(chǎn)中的成功應(yīng)用,加氫裂化尾油做裂解原料具有以下優(yōu)點:

(1)密度低,硫和氮等雜質(zhì)含量很低,非烴類化合物含量少。

(2)飽和烴含量高、芳香烴含量低、芳烴指數(shù)(BMCI)低、乙烯收率較高。

(3)正構(gòu)烴類含量低,低溫流動性好。

2 加氫尾油做裂解原料的問題

在烴類熱裂解制乙烯的過程中伴隨脫氫、縮合等二次反應(yīng)的發(fā)生,因此在烴類蒸汽裂解過程中不可避免地會在裂解爐管壁以及傳輸管線和冷卻系統(tǒng)發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象。隨著生成的結(jié)焦量逐漸增加,焦層會越來越厚,導(dǎo)致爐管內(nèi)徑變小,管內(nèi)流體的流動阻力增大,流體壓降增大。這將削弱裂解爐的處理能力,并降低烯烴等裂解產(chǎn)物的收率。長期運行可能會嚴(yán)重結(jié)焦,導(dǎo)致爐管堵塞,迫使裂解裝置進行周期性停車清焦。此外,結(jié)焦還會增加管壁的熱阻,降低管壁傳熱系數(shù),導(dǎo)致輻射爐管表面和廢熱鍋爐出口溫度均升高,并出現(xiàn)局部過熱現(xiàn)象。長期操作將會縮短爐管的使用壽命[2-3]。中石化茂石化分公司2014年裂解爐因加氫尾油量增多而導(dǎo)致的停爐檢修比2013年增加了16次,2014年爐管更換次數(shù)增加,材料費及維修費均增加,所發(fā)生的生產(chǎn)故障多為結(jié)焦問題引起的爐管堵塞。

3 爐管結(jié)焦的主要影響因素

3.1 乙烯原料的性質(zhì)

在烴類裂解過程中結(jié)焦反應(yīng)速率與裂解原料的性質(zhì)有很大關(guān)系。裂解爐管壁上的結(jié)焦主要來自于乙烯原料中的芳烴化合物以及裂解氣體產(chǎn)物經(jīng)縮聚、脫氫形成的芳烴。通常乙烯原料主要包含烷烴和環(huán)烷烴,此外還可能有芳烴和極少量的烯烴化合物。

BMCI的大小表示裂解原料中芳香烴含量的高低。BMCI的計算公式為:

式中,t為加氫尾油的體積平均沸點,℃;d為15.6℃時加氫尾油的相對密度。

原料的裂解性能和結(jié)焦量多少與BMCI值有關(guān),BMCI值愈小,乙烯收率愈高,結(jié)焦也越少;反之,BMCI值愈大,乙烯收率愈低,而且結(jié)焦現(xiàn)象也會比較嚴(yán)重。圖3為乙烯收率隨加氫尾油的BMCI值的變化情況[4]。加氫尾油的BMCI值小于15,乙烯收率接近30%,因此加氫裂化尾油也是一種優(yōu)質(zhì)的裂解原料[5]。在有加氫裂化裝置的企業(yè),可以大量利用加氫尾油作為乙烯裂解原料來補充石腦油資源的緊缺。

圖3 乙烯收率隨加氫尾油BMCI值的變化Fig.3 The change of ethylene yield along with the BMCI of HVGO

3.2 裂解溫度

烴類裂解過程主要包括斷鏈和脫氫生成乙烯、丙烯等小分子烴類的反應(yīng)。這些反應(yīng)均為吸熱過程,必須對反應(yīng)體系提供足夠的熱量以斷開分子中的C—C和C—H,才能生成乙烯、丙烯等小分子烴類。從動力學(xué)的角度考慮,提高反應(yīng)溫度可增加一次反應(yīng)對二次反應(yīng)的相對速度,從而提高烯烴收率;從熱力學(xué)的角度考慮,提高反應(yīng)溫度能增大裂解深度,但同時也會加劇二次反應(yīng)速率,加快了結(jié)焦趨勢。另外在提高反應(yīng)溫度的同時還需要考慮裂解反應(yīng)的選擇性。加氫尾油的裂解產(chǎn)物分布隨裂解溫度的變化存在較大差異。因此,選擇合適的溫度既可以保證烯烴收率,又可以在一定程度上控制結(jié)焦速率。在加氫尾油作裂解原料時,尋求最佳裂解溫度為提高三烯收率及抑制爐管表面結(jié)焦提供了重要參考依據(jù),對企業(yè)的經(jīng)濟效益有直接影響。

3.3 停留時間

對于特定的原料和裂解條件,如果原料在裂解爐管內(nèi)的停留時間過長,在提高裂解反應(yīng)深度的同時,一次、二次反應(yīng)速率也均增大,生成焦炭的幾率和結(jié)焦速率也會增大,結(jié)焦嚴(yán)重時將縮短裂解爐運行周期。如果原料在爐管內(nèi)的停留時間過短,裂解反應(yīng)不充分,原料轉(zhuǎn)化率降低,烯烴等目標(biāo)產(chǎn)物的收率也會大大降低。實踐證明,當(dāng)烴分壓較低時,停留時間對裂解選擇性的影響要遠(yuǎn)大于烴分壓的影響[6]。因此,在投入不同的裂解原料時,選擇合適的停留時間可以提高一次反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和減少結(jié)焦,對提高烯烴產(chǎn)品的選擇性和延長裂解爐運行周期有直接影響。

3.4 烴分壓

烴類的裂解反應(yīng)是一個大分子發(fā)生化學(xué)鍵斷裂生產(chǎn)小分子烴類的過程,主要是一些脫氫和斷鏈反應(yīng),因而烴類的裂解反應(yīng)是氣體分子數(shù)目增加的過程。根據(jù)化學(xué)平衡的理論,降低烴分壓時化學(xué)平衡向著氣體體積增大的方向移動,從而提高反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率,抑制了縮聚等二次反應(yīng)的發(fā)生,減少管壁結(jié)焦[7]。因此,降低烴分壓可以抑制裂解爐爐管的結(jié)焦速率。

向爐管內(nèi)注入水蒸汽可降低烴分壓和縮短停留時間。由于水蒸汽可以氧化爐管表面的Fe和Ni形成一種氧化物保護膜,避免爐管表面金屬的催化效應(yīng),從而抑制催化結(jié)焦過程。此外,水蒸汽對管壁上已形成的焦垢有脫除作用。因此,注入稀釋蒸汽量和方式對抑制結(jié)焦有重要影響。

3.5 金屬催化

裂解爐爐管材料一般含有Cr、Ni、Fe等金屬元素。在高溫下烴類裂解氣分子會發(fā)生縮合、脫氫等反應(yīng),在裂解爐爐管內(nèi)壁上形成結(jié)焦。而上述金屬元素會對結(jié)焦反應(yīng)產(chǎn)生催化效應(yīng),從而加速了爐管表面的結(jié)焦速率。管材中金屬元素對結(jié)焦反應(yīng)速率影響的強弱順序為:Ni＞Fe＞Zn＞Cu＞Ti＞Cr＞石英[8]。在裂解裝置運行初期,爐管表面大部分裸露在裂解氣中,管壁金屬催化效應(yīng)較強,結(jié)焦速率也較快,該結(jié)焦階段主要為催化結(jié)焦階段。隨著運行時間的延長,爐管內(nèi)壁上越來越多的結(jié)焦會大大降低爐管的傳熱及傳質(zhì)效果,結(jié)焦嚴(yán)重時可能會堵塞爐管,迫使裂解裝置停車清焦。這將降低裝置的運行周期,影響企業(yè)效益。因此,對爐管表面做特殊處理和開發(fā)應(yīng)用新材料爐管等抑制管壁結(jié)焦的辦法也越來越受到乙烯企業(yè)的青睞。

4 抑制結(jié)焦的措施

根據(jù)國內(nèi)外對裂解爐結(jié)焦抑制措施的研究,目前提出的抑制裂解爐管結(jié)焦的措施主要有:原料及工藝條件優(yōu)化技術(shù)、添加結(jié)焦抑制劑技術(shù)、爐管表面預(yù)處理技術(shù)、新材料爐管技術(shù)和爐管強化傳熱技術(shù)[9-11]。

4.1 乙烯原料及工藝條件優(yōu)化技術(shù)

為了減少結(jié)焦要首選優(yōu)質(zhì)的裂解原料。使用氫含量高、芳烴含量低的輕質(zhì)裂解原料,裂解過程中結(jié)焦量較少。優(yōu)質(zhì)的裂解原料不僅三烯(乙烯、丙烯和丁二烯)收率高,而且不容易形成結(jié)焦,裝置的運行周期較長,同時降低生產(chǎn)能耗和物耗。乙烯原料中的芳烴會發(fā)生脫氫、縮合等反應(yīng)形成結(jié)焦,而這些結(jié)焦會黏附在爐管內(nèi)壁及其后的管線系統(tǒng),影響裂解裝置的正常運行。因此,對裂解原料進行預(yù)處理,降低原料中芳烴含量、提高氫含量也是一種抑制爐管結(jié)焦行之有效的辦法。目前,工業(yè)上主要采用加氫處理和芳烴抽提工藝對裂解原料進行預(yù)處理,采用芳烴抽提可降低原料中芳烴含量,減少結(jié)焦。通過加氫處理可使烯烴、雙烯烴等轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡蜔N,提高原料分子中的氫含量,從而提高烯烴收率[12]。所以,優(yōu)化裂解原料可減緩爐管結(jié)焦速率,并提高烯烴收率。

此外,對一定的裂解原料而言,選擇適宜的裂解溫度、停留時間和烴分壓等工藝條件對降低管壁結(jié)焦速率和提高烯烴收率也是至關(guān)重要的。降低裂解溫度、降低烴分壓和縮短停留時間可以有效抑制爐管的結(jié)焦速率。但反應(yīng)溫度過低和停留時間過短會導(dǎo)致原料裂解深度不夠,不利于提高烯烴的收率。因此,通常采用向爐管中注入水蒸汽的方式來降低烴分壓和減緩結(jié)焦趨勢。

4.2 結(jié)焦抑制劑技術(shù)

目前,在生產(chǎn)實踐中抑制爐管結(jié)焦有效的辦法是直接向原料或稀釋蒸汽中添加結(jié)焦抑制劑。使用結(jié)焦抑制劑后,在不改變工藝條件的情況下就可起到明顯的抑制結(jié)焦效果。目前已成功應(yīng)用的結(jié)焦抑制劑種類很多,主要為含硫、磷、硼的化合物、堿金屬及堿土金屬鹽類等[13]。

Nalco化學(xué)公司推出了Coke-less硫磷類結(jié)焦抑制劑,該結(jié)焦抑制劑可使?fàn)t管表面的鎳鈍化,抑制結(jié)焦反應(yīng)中金屬鎳的催化作用,且不會影響裝置的正常運行。試驗結(jié)果表明,將此結(jié)焦抑制劑加入裂解原料后,可將裝置運行周期延長為原來的兩倍。該結(jié)焦抑制劑現(xiàn)已應(yīng)用于國外多家乙烯企業(yè)。比利時根特大學(xué)經(jīng)過長期努力,深入研究了二甲基二硫和硅硫添加劑對裂解爐輻射段爐管結(jié)焦反應(yīng)的抑制作用,并將其用于工業(yè)裝置,結(jié)果顯示抑制劑可減少結(jié)焦量約70%。此外,他們還提出了蒸汽裂解過程中結(jié)焦動力學(xué)模型和裂解爐對流段結(jié)焦模型,并深入研究了急冷鍋爐結(jié)焦的情況[14-18]。

國內(nèi)科研機構(gòu)在結(jié)焦抑制劑方面也取得了較好的成果。北京化工研究院開發(fā)了含有機硫磷類化合物或復(fù)合物的結(jié)焦抑制劑,工業(yè)試驗證明其有良好的抑制裂解爐管結(jié)焦的效果,加入結(jié)焦抑制劑后可使裂解裝置運行周期延長50%以上[19-20]。華東理工大學(xué)和上海石化共同研發(fā)了HY-99系列復(fù)合結(jié)焦抑制劑,該抑制劑在上海石化乙烯裝置上進行工業(yè)試驗,證明其抑制結(jié)焦效果明顯,可使裂解爐運行周期由原來的50天延長至130天,并提高裝置處理能力[21]。

然而,添加結(jié)焦抑制劑需要在進料系統(tǒng)增加專門的加注設(shè)備,并需要專人操作和維護,這樣會增加裝置的運行成本。而且加入抑制劑可能會給后續(xù)系統(tǒng)或環(huán)境帶來有害影響。因此,開發(fā)應(yīng)用爐管表面處理和新材料爐管等更加方便操作和節(jié)能環(huán)保的抑制結(jié)焦新技術(shù),可避免由結(jié)焦抑制劑技術(shù)帶來的一些對操作和環(huán)境不利的影響。

4.3 爐管表面處理技術(shù)

爐管表面處理技術(shù)主要是指在爐管表面形成一層保護層,以避免裂解氣與管壁Fe、Ni等金屬直接接觸,從而有效抑制爐管內(nèi)壁上金屬對結(jié)焦反應(yīng)的催化作用。此外,保護層還可防止生成的焦垢黏附在爐管內(nèi)表面上,進而減少了自由基結(jié)焦的有效表面積,使自由基表面結(jié)焦速率大大降低,達(dá)到抑制結(jié)焦的目的[22]。爐管內(nèi)壁形成保護層有兩種方法:一種是在高溫下,管壁被氧化而形成氧化物層,這種保護層不易脫落,例如加拿大Nova公司的ANK400技術(shù);另一種是采用噴射、燒結(jié)及化學(xué)處理法在管壁上形成氧化物層,這種氧化層容易剝落,例如Westaim SEP公司的COATALLOY技術(shù)、Quantiam&Nova公司的CAMOL技術(shù)。

Nova公司開發(fā)的ANK400技術(shù)是在氧氣氛圍中,在爐管內(nèi)表面形成了一層MnxCR3-xO4(x=0.5～2.0)納米尖晶石結(jié)構(gòu)的涂層。由于在高溫下Mn、Cr與氧氣反應(yīng)的活性要大于Fe和Ni的活性。這樣在氧氣氣氛下對爐管做些特殊處理,就可使管內(nèi)壁上形成的鉻錳尖晶石薄膜而覆蓋爐管內(nèi)壁,從而屏蔽了管壁上Fe、Ni的金屬催化效應(yīng),達(dá)到抑制生焦的目的[23-26]。WestaimSEP公司在開發(fā)出“Coatalloy1060”涂層后,又推出了在1 130℃的高溫下仍可保持穩(wěn)定性的“Coatalloy1100”涂層,該涂層中的氧化物具有很好的耐高溫和抗氧化性能。該涂層技術(shù)在抗結(jié)焦和滲碳方面性能良好,已經(jīng)應(yīng)用于多家裂解裝置[27-30]。加拿大Quantiam公司和Nova公司一起研發(fā)的CAMOL技術(shù)是一種用于生產(chǎn)烯烴的輔助催化技術(shù)。該技術(shù)在爐管內(nèi)壁上涂覆了一層有催化和抑制生焦作用的納米陶瓷材料。這種方法除了減少結(jié)焦外,還可降低管壁溫度50～100℃,減少裂解生成的溫室氣體量,所以能降低20%的能耗。工業(yè)試驗結(jié)果表明,此技術(shù)可使石腦油裂解爐運行周期延長100～400天[31-32]。

在爐管涂層技術(shù)研究方面,國內(nèi)多家科研單位也取得了一定的成果。例如,由華東理工大學(xué)研發(fā)的復(fù)合擴散涂層,這種復(fù)合擴散涂層主要是由一種南稀土-Al-Cr-Si組成。將其涂敷在KHR45A鋼裂解爐管上并進行試驗,結(jié)果表明,此涂層可使裂解爐的運行周期延長21%以上,裝置的處理能力提高約9%[33-34]。中國科學(xué)院金屬研究研發(fā)了一種主要含SiO2、BaO、CaO、Al2O3無機材料的抑制結(jié)焦涂層,在高溫下這些涂層組分對催化結(jié)焦和碳化反應(yīng)物無任何影響。用這些材料可制出光滑的玻璃涂層試樣,該涂層對抑制結(jié)焦反應(yīng)和滲碳現(xiàn)象的發(fā)生具有明顯效果[35-36]。

4.4 新材料爐管技術(shù)

乙烯裝置裂解爐管通常為主要含Ni、Cr、Fe等金屬元素的耐高溫型合金鋼管,管材中的Ni、Cr、Fe元素對裂解過程中爐管表面的結(jié)焦反應(yīng)有很強的催化作用。此外,管壁的表面結(jié)構(gòu)對結(jié)焦過程也有很大影響。因此,采用新材料爐管能夠明顯減少爐管表面的結(jié)焦量,達(dá)到抑制結(jié)焦的目的。同時還提高了管內(nèi)的傳熱及傳質(zhì)效率,降低生產(chǎn)能耗。

國外在新材料爐管方面取得的成果較為突出。例如美國Oak Pidge國家實驗室與Exxon Mobil共同研發(fā)了一種鋁化物材料,用這種材料制成的裂解爐管在爐管表面形成了比普通爐管涂層更厚的鋁化物層,這層鋁化物層對抑制管壁結(jié)焦反應(yīng)和滲碳現(xiàn)象發(fā)生有較好的效果[37]。德國Schmidt-Clemens公司研發(fā)的Centralloy60HT是一種新型鑄造Ni基合金爐管,該爐管中添加了微量元素Al,可以在爐管表面形成一層能耐高溫的Al2O3層,此氧化層可避免裂解氣與管壁金屬直接接觸而抑制金屬的催化結(jié)焦。經(jīng)過工業(yè)試驗,該爐管可顯著降低裂解過程中結(jié)焦速率,并具有良好的耐高溫和抗?jié)B碳性能[38]。Stone&Webster公司研制了抑制結(jié)焦陶瓷裂解爐管,該陶瓷爐管表面很難形成結(jié)焦,并在很大程度上提高裂解的苛刻度。在乙烷制乙烯的裂解爐上采用陶瓷爐管后,能有效地抑制管壁的結(jié)焦速率,并使原料轉(zhuǎn)化率高達(dá)90%,大大提高了裂解效率[37]。

國內(nèi)在爐管新材料方面的研究起步晚,成果較少,且尚停留在實驗室階段,其中具有代表性的是中國科學(xué)院金屬研究所研發(fā)的新型抗結(jié)焦復(fù)合爐管,其抑制結(jié)焦的能力比目前使用的爐管提高了近1倍。

4.5 爐管強化傳熱技術(shù)

爐管強化傳熱技術(shù)是通過改進爐管幾何構(gòu)型或在爐管中導(dǎo)入強化傳熱構(gòu)件,迫使管內(nèi)流體改變其流動方向和流動狀態(tài)。這樣可增大流體的湍流程度,提高爐管導(dǎo)熱速率,達(dá)到強化傳熱的效果。同時還可以提高原料的傳質(zhì)速率,縮短原料在爐管內(nèi)的停留時間,從而減緩管壁上結(jié)焦趨勢。

國外在爐管強化傳熱技術(shù)方面起步較早,成果頗多,例如日本久保田公司研發(fā)的MERT管技術(shù)和瑞典Sandvik材料技術(shù)公司開發(fā)的縱翅管技術(shù)等。日本久保田公司研發(fā)了一種混合單元輻射爐管(MERT爐管),在管內(nèi)壁上焊接了螺旋翅片,這些構(gòu)件可改變管內(nèi)流體的流動方向和流動狀態(tài),增加流體的湍流程度,從而提高了管內(nèi)流體的傳熱及傳質(zhì)速率。這樣不僅可以降低爐管表面溫度,同時還減緩了管壁的結(jié)焦趨勢,達(dá)到強化傳熱和延長裂解爐運行周期的目的。MERT爐管已應(yīng)用于全球上百臺裂解裝置,與普通圓管相比,可提高傳熱系數(shù)20%～50%,增大管內(nèi)壓降2.0～3.5倍,延長裝置運行周期約2倍[39-41]。瑞典Sandvik材料技術(shù)公司研發(fā)的新型裂解爐管內(nèi)部帶有一種縱向翅片,這些縱向翅片增大了爐管內(nèi)表面積,改善了傳熱和傳質(zhì)效果。管材中少量的Si可形成一層SiO2保護層,以防止Fe、Ni對結(jié)焦反應(yīng)的金屬產(chǎn)生催化作用,起到抑制結(jié)焦的作用。此外,微量的Ce可提高氧化層在管壁的黏附性,防止其脫落,微量的氮可提高管材的抗蠕變性能[39-41]。

國內(nèi)在爐管強化傳熱技術(shù)方面主要是由北京化工研究院和中國科學(xué)院沈陽金屬研究所合作,共同研發(fā)了一種帶扭曲片的裂解爐管。這種扭曲片可通過改變邊界層流體的流動方向來增大流體的湍流程度、減少邊界層層流,從而起到強化傳熱、降低爐管表面溫度的作用。同時這種扭曲片還能有效抑制管壁上結(jié)焦反應(yīng),延長乙烯裝置的清焦周期[42]。由于加氫尾油在裂解過程中結(jié)焦嚴(yán)重,故煉廠在加氫尾油裂解裝置爐管內(nèi)安裝扭曲片可在很大程度上起到抑制結(jié)焦和強化傳熱的效果。

隨著乙烯原料逐年重質(zhì)化,原料在裂解爐中裂解所需的操作條件也越來越苛刻,這必將增加裂解過程的能耗和生產(chǎn)操作成本。然而向裂解原料或稀釋蒸汽中注入結(jié)焦抑制劑(如二甲基二硫),雖然可以在一定程度上抑制結(jié)焦,卻給后續(xù)系統(tǒng)或環(huán)境帶來有害影響。因此,從未來長遠(yuǎn)的角度考慮,開發(fā)應(yīng)用爐管表面處理和新材料爐管技術(shù),不但抑制結(jié)焦效果明顯,而且可避免由結(jié)焦抑制劑技術(shù)帶來的一些對操作和環(huán)境不利的影響,是抑制乙烯裂解爐結(jié)焦較為經(jīng)濟和環(huán)保的措施。

5 結(jié)束語

乙烯裂解爐及其后續(xù)系統(tǒng)的結(jié)焦因素和相關(guān)抑制結(jié)焦措施的研究已經(jīng)十分普遍,但這些研究主要集中在使用石腦油和輕柴油及輕烴等裂解原料過程中。有關(guān)使用加氫尾油作為裂解料的結(jié)焦規(guī)律和抑制結(jié)焦技術(shù)的系統(tǒng)研究還不足。加氫尾油屬于重質(zhì)裂解原料,是對乙烯裂解原料的一個重要補充,隨著加氫尾油作為乙烯裂解原料的使用越來越受到人們的重視,開展加氫尾油結(jié)焦規(guī)律及相應(yīng)抑制結(jié)焦措施的研究,為企業(yè)生產(chǎn)實踐提出合理有效的指導(dǎo)方案,以促進企業(yè)長周期平穩(wěn)生產(chǎn),為企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益。

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(編輯 宋官龍)

Research Progress on Influence Factors and Suppression Measures of the HVGO Cracking Furnacecoking

Hu Wenxue1,2,Shen Jian1,Zhou Rujin2,Dang Yingxi1
(1.School of Petrochemical Engineering,Liaoning Shihua University,Fushun Liaoning113001,China;2.School of Petrochemical Engineering,Guangdong Institute of Petrochemical Technology,Maoming Guangdong525000,China)

With the increasing of the economy and population,the demand of the ethylene cracking raw material increased year by year,and the problem that the competing demands for ethylene cracking raw materialin our country became more obvious. As the ethylene cracking raw material,the hydrogenation tail oil was also becoming more and more valued.Advantages and problems in production of the hydrogenation tail oil as cracking raw material of the ethylene were summarized.The influence factors(such as raw material property,pyrolysis temperature,residence time,hydrocarbon pressure,metal catalysis)of coking process were introduced mainly.Besides,according to some domestic and overseas research achievements in this field in recent years,the corresponding inhibition measure which included raw materials and process conditions optimization technology,adding coking inhibitor technology,furnace tube surface pretreatment technology,new material furnace tube and enhancement of heat transfer in the furnace tube furnace tube technology during the process of cracking furnace coking were introduced especially.The measures will provide a reference for the invention of new inhibiting coking technology.

Hydrogenation tail oil;Crackingfurnace;Coking;Inhibiting coking

TE624

:A

10.3969/j.issn.1006-396X.2017.01.001

1006-396X(2017)01-0001-07投稿網(wǎng)址:http://journal.lnpu.edu.cn

2016-10-17

:2016-12-13

中國石油化工股份有限公司茂名分公司技術(shù)攻關(guān)項目(31750000-15-ZC0607-0006)。

胡文學(xué)(1989-),男,碩士研究生,從事石油加工研究;E-mail:1098122811@qq.com。

沈健(1959-),男,碩士,教授,從事輕質(zhì)油品改質(zhì)、介孔分子篩在石油化工中的應(yīng)用研究;E-mail:13942372218@ qq.com。