[发明专利]一种抑制油基钻屑热解结焦的复合方法

说明书

本发明涉及油基钻屑热解技术。一种抑制油基钻屑热解结焦的复合方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)裂解炉管内表面预氧化处理：在760℃～1200℃下，将裂解炉管置于烃类和水溶液气化后的混合气体气氛中处理10～100小时；混合气体中水蒸气的体积百分比为10％～70％；在热解过程中，向热解原料油基钻屑中加入结焦抑制剂来抑制炉管结焦，加入结焦抑制剂与热解原料油基钻屑重量之比为(10^‑5～2×10^‑3)：1。本发明是通过复合多种抗结焦技术来降低油基钻屑热解结焦速率，延长裂解设备运行周期。

技术领域

本发明涉及油基钻屑热解技术，特别是涉及一种抑制油基钻屑热解结焦的方法。

背景技术

常用处理油基钻屑的技术之一是油基钻屑热解技术。由于油基钻屑中含有大量烃类物质，在热解过程中会发生缩聚反应而产生结焦。焦会增大炉管传热阻力、升高炉管外表面温度，同时减小炉管内径、甚至造成炉管堵塞，影响热解装置的正常运行。为保证热解装置的正常运行，炉管必须进行清焦后才能再次投人生产，导致装置的运行周期变短，使装置的经济效益得不到充分发挥。针对油基钻屑热解结焦开发的抑制结焦技术，对于延长热解装置运行周期、降低装置能耗等具有重要的现实意义。

目前，解决结焦的方法主要有在炉管内表面涂覆抗结焦涂层和向热解原料中添加结焦抑制剂这两种。

加拿大NOVA化学公司发明了一种以氢气和水蒸气混合气体在低氧分压气氛下处理得到内表面具有金属氧化物保护层的裂解炉管的专利，包括US 5630887、US 6824883、US7156979、US 6436202等，其中的金属氧化物保护层主要是铬锰尖晶石，气氛处理中水蒸气含量较低，制备时间较长。且这种低分压预氧化炉管的方法一般离线进行，先分段在加热炉中低氧分压预氧化，焊接后再在裂解炉中应用，炉管成本高、工艺复杂且只该方法适用新炉管。

专利CN 105087044 A提供了一种在线处理烃类裂解炉内表面的方法，通过混合气体对裂解炉管内表面进行高温气化和氧化处理，形成抗结焦的氧化膜。其中混合气体为氢气和水溶液气化后的混合气体。裂解炉管内表面的碳在溶质催化作用下与水蒸气发生反应；水蒸气与炉管合金材料中的Cr、Mn元素的反应形成氧化膜。使用该方法可减少裂解炉管内表面结焦50％以上。

向裂解原料中添加结焦抑制剂具有操作方便、成本低廉的优点，其原理是结焦抑制剂使炉管表面钝化，减少了炉管表面铁、镍的催化结焦作用；改变自由基反应历程；催化水蒸气与焦炭进行气化反应，不断生成CO、CO₂；改变焦垢的物理形态，使之松散，易于清除。从总的研究成果来看，添加结焦抑制剂公认的较有效的办法。

专利CN 1236827 A、US 4900426、US 4842716、CA-A180861表明，单独使用预氧化处理炉管表面或者向裂解原料中添加结焦抑制剂可减少结焦量50％左右，结焦抑制率有待进一步提高。

发明内容

为进一步减少油基钻屑热解过程中焦炭的生成，本发明的目的在于提供一种抑制油基钻屑热解结焦的复合方法，可大幅度减少油基钻屑热解过程中结焦反应的发生。

为实现本发明的目的，采用以下技术方案：一种抑制油基钻屑热解结焦的复合方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)裂解炉管内表面预氧化处理：

在760℃～1200℃下，将裂解炉管置于烃类和水溶液气化后(水蒸气)的混合气体气氛中预氧化处理10～100小时；混合气体中水蒸气的体积百分比为10％～70％；

裂解炉管内表面的碳在混合气体中金属、碱土金属元素催化作用下与水蒸气发生反应可实现焦的气化；混合气体中水蒸气与裂解炉管合金材料中的Cr、Mn元素的反应可形成致密的氧化膜；