乙烯裂解装置结焦抑制技术新进展

摘 要：乙烯装置裂解炉炉管结焦是影响乙烯产量的核心因素，降低了热传导率，增加了炉管管壁阻，导致裂解过程耗能量不断增大，影响了炉管的使用。因此必须加强结焦抑制技术研究，提高裂解炉生产效力，节省成本。

关键词：乙烯裂解装置；结焦抑制；技术进展

受乙烯解炉结焦影响，降低了裂解炉收率，缩短了乙烯装置使用寿命，增加了能耗量，导致运行成本极具增加，产量直线下降，缩短了炉管使用寿命。所以必须及时研究结焦抑制技术，提高乙烯生产效率。

1 炉管表面处理技术

1.1 CoatAlloy技术

加拿大Westaim SEP公司使用的CoatAlloy技术主要进行三项操作：涂覆材料沉积；基地合金与表面合金稳定比；反应性气体处理涂覆体系。涂覆材料具有较强延展性和冲击性，可以在整个工件上经常涂抹，进而完成工件气体处理操作，提高了工艺厚度，具有较强的抗腐蚀、结焦等作用，延长了清焦周期。目前该技术已经进入到工业化发展中。近期，该公司还研发了新型CoatAlloy技术，扩展了原先技术的使用范围，可以应用到新型裂解装置中。

1.2 日本Daido Steel与Shell公司联合研究的炉管涂覆技术

该技术主要利用离子粉末焊接等技术形成金属合金层，阻止了炉管与热裂解石脑油的结合，抑制了焦炭。而且该技术还可以延长炉管使用寿命。Shell公司将会在三到五年内在市场上应用该技术。

1.3 AlcroPlex双扩散技术

美国研究的该项技术，延长了炉管使用期限，减少了清炉管次数。首先使用AlcroPlex工艺处理炉管；然后在处理后的炉管上扩散硅与铝，避免胶污粘。进行扩散时先给炉管中填入混合物，然后再对其进行加热。此种处理技术延长了清焦时间，提高了耐热温度，进而提高了乙烯回收率。该种技术目前已经应用了很长一段时间，效果较理想。

2 结焦抑制技术

2.1 阿托菲纳公司（Atofina）

Atofina与Technip公开的降低裂解反应器结焦的方式，可以利用水蒸气与含硅化合物进行处理。之后又开始研究减少热裂炉内生焦组合物，研究后发现金属表面钝化后含有硫化合物、自由基与甲基二硫。之后Atofinaa与Technip共同推出了CLX添加剂。可以将该添加剂表示为硫与硅的有机液体，降低了裂解炉管压降，提升了装置操作功能[1]。

2.2 纳尔科公司

纳尔科是最先进行机械能结焦抑制剂研究的公司，但是抑制效果不理想。随着研究力度的深入，该公司目前研发了磷酸脂与硫代磷酸脂结焦抑制剂，之后研究出一种可以降低热裂解炉焦的方式，主要借助含硫磷化物完成裂解炉操作，借助金属表面的钝化层抑制致焦炭，可以应用到气体与石脑油原料。此种操作提高了乙烯产量，延长了清焦周期。

2.3 菲利浦斯石油公司

磷、锡和锑三种物质均是该公司研究的结焦抑制剂。之后开始从硅化合物、錫等研究裂解装置抑制结焦，实现了裂解与抑制剂的结合。该公司所生产的CCA-500结焦抑制剂具有较强的催化活动[2]，可以结合炉管实际应用需求，提高裂解炉运行周期。该抑制剂还在不同地区进行了工业试验，提高了工业应用效率。

2.4 抑制结焦Ie催化剂

Ie催化剂是一张具有结焦性的产品，可以将其理解为一种微米尺度结构的水晶液体，一般以Ie晶体主要以载电方式存在，而且室温稳定，一般主要是原子簇形成，可以将I的晶体加入到裂解炉中，进而减少结焦。实验室小型裂解主要是石脑油，可以充分考虑Ie催化剂的抑制结焦性能，可以在很高温度下实现结焦，随着温度的升高，抑制结焦性能会越来越好，但是经过分析发现，给石脑油中加入催化剂后，会形成白色结晶，容易堵塞冷锅炉。

3 新材料炉管

美国SW公司主要使用烃裂解陶瓷浸渍管与管式反应器，此种炉管的主要特点是可以承受热负荷。目前该公司已经开始将陶瓷裂解炉向商业化发展。加拿大的Nova公司和法国的 IFP公司也正在合作研究陶瓷裂解炉，此种操作可以提升裂解乙烯转化率，而是裂解炉效率也得到了大幅度提升，此外还可以有效抑制焦炭生成，具有较高的应用效果。

4 改变炉管表面机械构件

第一，Sandxik材料技术公司纵翅管。该公司生产的乙烯裂解纵翅冷抛光炉管，延长了炉管自身寿命，可以使用高温奥氏钢制作翅片管的外径，内部含有铬和镍成分，具有氧化锌和抗渗炭性，提高了生产效率，抑制了结焦。目前该公司已经收到俄罗斯最大石油公司的订单，可以将其应用到新型乙烯装置上。

第二，久保田公司的MERT管。日本公司生产的MERT管的管壁表面有翅片，可以结合操作条件、传热和允许压降等决定轴向与翅片高度。同时可传热，提高了传热系数。该公司推出的混合元件辐射炉管技术延长了裂解炉运行周期，延长了运行周期，目前已经向商业化发展。

5 结束语

目前国外研究的结焦抑制技术较成熟，而且操作简单，不会改变选择性和使用工艺，已经成为抑制乙烯结焦的主要方法。而且不需要对其进行维护，使用寿命较长，提高了结焦速率，具有较广的应用意义。

参考文献：

[1]万书宝，汲永钢.抑制乙烯装置裂解炉炉管结焦的措施[J].石油炼制与化工，2012（02）.

[2]江林.乙烯裂解炉结焦抑制技术进展[J].当代石油石化，2010（05）.

作者简介：

张力（1968- ），男，现工作于大庆石化公司化工一厂调度室，助理工程师。