[发明专利]一种Si-Ce涂层及抑制铁铬镍合金裂解炉管结焦的方法

说明书

发明提出一种Si‑Ce涂层及抑制铁铬镍合金裂解炉管结焦的方法，从而有效地抑制裂解炉管内壁的结焦现象。本发明的涂层可以有效地隔离金属表面的催化活性位与结焦母体的接触，抗积碳性能优异，并且厚度适均，不影响热量传递，同时具有耐高温、与金属基底结合强度高、不易剥落以及制作成本低、方法简便的特点，适用于蒸汽热裂解法生产工艺的苛刻工况条件。

技术领域

本发明涉及防结焦涂层技术领域，尤其涉及一种Si-Ce涂层及抑制铁铬镍合金裂解炉管结焦的方法。

背景技术

乙烯的产量是衡量一个国家化工水平的重要指标。在石化工业中，乙烯主要通过蒸汽热裂解法生产。在裂解生产过程中，由于烃类热裂解的二次反应，会在裂解炉管管壁表面形成大量积碳。烃类热裂解结焦通过渗碳过程腐蚀金属炉管，而且积碳层随着裂解过程的进行不断增厚，使炉管内径减小，这不仅增加了炉管内部压力，导致烯烃选择性降低，而且使炉管内表面热阻增加，进而降低了裂解炉热效率。当积碳层达到一定厚度时，为了保证炉管出口产物产率，裂解炉必须停炉清焦，这将降低单元的运行时间，并增加额外的能量消耗。因此，抑制烃类热裂解过程中积碳的产生，是提高乙烯产率的重要方法。

目前，国内外主要的抑制结焦方法包括：在裂解原料中加入抑制剂、设计并开发具有优异抗积碳性能的炉管和在炉管内壁制备涂层等。其中，抑制剂方法需要随原料连续注入，成本较高；新型裂解炉管的制造需要复杂的冶炼工艺和制造装备，且只适合新裂解炉的建造安装或在役裂解炉的改造。通过化学处理法在裂解炉管内壁制备抗结焦涂层，不仅工艺简单，成本低廉，可利用裂解炉区已有公用工程设备，而且可对在役炉管进行反复涂覆，不影响产物分布和产率。

发明内容

本发明的目的在于提出一种可以有效抑制铁铬镍合金裂解炉管结焦，并且制作成本低的Si-Ce涂层及抑制铁铬镍合金裂解炉管结焦的方法。

为达到上述目的，本发明提出一种Si-Ce涂层，所述涂层通过将式样依次置于硅涂层溶液和铈涂层溶液后制备而成；其中，所述硅涂层溶液为正硅酸四乙酯、甲基三乙氧基硅烷与去离子水混合后，通过盐酸滴定完成；所述铈涂层为六水硝酸铈与乙醇的混合溶液混合至乙醇、盐酸和乙二醇的混合溶液中配置完成。

优选的，所述硅涂层溶液的制备工艺为：

步骤1：将正硅酸四乙酯、甲基三乙氧基硅烷与去离子水在35℃配成溶液，并静置20min；

步骤2：采用滴定管将上述混合溶液进行盐酸滴定；

步骤3：滴定完成后，将溶液静置12h，配置完成。

优选的，所述铈涂层溶液的制备工艺为：

步骤1：配置六水硝酸铈与乙醇的混合溶液；

步骤2：配置乙醇、盐酸和乙二醇的混合溶液；

步骤3：将上述两种混合溶液混合后搅拌1h后配置完成。

优选的，在所述硅涂层溶液中，正硅酸四乙酯与甲基三乙氧基硅烷的摩尔质量比为1:4-1:10；

在所述铈涂层溶液中，六水硝酸铈与乙醇的摩尔质量比为1：40；乙醇、盐酸与乙二醇的摩尔质量比为40:1:1。

本发明还提出一种抑制铁铬镍合金裂解炉管结焦的方法，步骤如下：

步骤1：取式样，并对式样进行预处理；

步骤2：制备硅涂层溶液，并将所述式样置于所述硅涂层溶液中进行反应，之后依次进行干燥、退火以及清洗处理；

步骤3：制备铈涂层溶液，并将所述式样置于铈涂层溶液中进行反应，之后依次进行干燥、退火以及清洗处理，完成制备。

优选的，在步骤1中，具体包括以下步骤：