[发明专利]减少在气体烃热裂解过程中结焦的方法

说明书

本发明涉及含烃气流的热裂解过程。在这类过程中，热裂解炉使含烃类气流裂解而热交换器使裂解炉流出的气流冷却。本发明提出降低热裂解炉管和热交换器结焦的方法。本发明同时提供了降低在上述部位结焦的独特抗结垢剂。

裂解炉是很多化工生产过程的中心装置。裂解炉的操作性能通常是整个生产工艺在经济上是否合算的关键。因此必须使裂解炉保持在最佳的操作特性水平上。

在生产过程中，例如生产乙烯，进料气体-乙烷和/或丙烷和/或石脑油通入裂解炉。原料进炉前与稀释剂如蒸汽相混，含有稀释剂的物料在炉中转化为含有氢、甲烷、乙烯、丙烯丁二烯和少量重质物的气态混合物。在炉子的出口外，产物被冷却以除掉大部的重质物，然后被压缩。

加压的混合物通过一系列分馏塔可使各种烃类，例如乙烯被提纯并分离出来。在分离的产品中，乙烯是主要产物，这些产品离开乙烯装置而被用于生产各种二次产品的许多其它工艺过程中。

裂解炉的主要作用是将原料转化为乙烯和/或丙烯。裂解过程同时在炉中产生了半纯的炭-“焦炭”。焦炭也在冷却裂解产物的换热器中生成，焦炭一般是由于在气相中发生的均相热反应（热焦化）以及气相烃类与裂解炉管、换热器壁的金属间的非均相催化反应（催化焦化）而产生的。

焦炭通常是指在与进料接触的裂解管的金属表面和与裂解炉出来的物料接触的热交换器的金属表面上产生的焦炭。但是，很清楚，焦炭也可在高温下与烃接触的连结导管及其他金属表面上产生，因而，“金属”这个术语在这里是指在裂解过程中与烃接触的，并有焦炭在其上沉积的所有金属表面。

裂解炉通常操作步骤之一是定期停炉时积炭烧掉。停炉就会造成大量减产。此外，焦炭是优良的热绝缘体，当炉管结了焦，就要升高炉温才能使在裂化区的气体温度维持在原定参数水平。升温增加了燃料消耗并缩短裂解炉管的寿命。

焦炭带来的第二个问题是腐蚀金属。金属腐蚀有两种方式。首先，在催化生焦过程中，金属催化剂颗粒脱离或被置换出金属表面而进入焦炭中。这种现象导致金属迅速损耗，最终金属被破坏了。第二种腐蚀的方式是由脱离管壁进入气流的焦炭颗粒所造成。这些炭粒的磨损作用在炉管的回弯头部分是很严重的。

焦炭更不利的影响是它会渗入炉管的合金固体溶液。碳与合金中的铬反应生成碳化铬沉淀。这种渗炭现象使合金失去原有的抗氧化安定性而易受化学侵蚀，炉管的机械性能降低了。除铬以外合金中的铁和镍也会发生渗炭现象。

本发明的目的是提供减少金属表面积炭的方法。本发明的另一个目的是提供减少金属表面生炭数量的独特抗结垢剂。

本发明的抗结垢剂是锡和磷的复合物，磷和锑的复合物或锡、锑和磷的复合物。金属表面经抗结垢剂予处理或将其加入烃类原料中或同时采用这两种办法可以明显降低金属表面的生炭量，因而显著减少积炭所带来的不利后果。

本发明的其它目的和效益从上述发明的简述，权利要求中和下述 的对附图的详细说明可以看出是很明显的。

图1是测试本发明中抗结垢剂的设备的图解说明;

图2列出锡磷复合剂的效果;

图3列出磷锑复合剂的效果;

本发明是用生产乙烯的裂解炉进行描述的。但本发明的应用范围能扩大到其他工艺过程，即凡是用裂解炉裂解原料得到目的产物，但应解决在裂解炉或其他金属表面的生焦问题的其他工艺。

可以应用任何适宜形态的磷来制备含磷抗结垢剂-磷锑复合物抗结垢剂，锡磷复合物抗结垢剂或锡磷锑复合物抗结垢剂。单质磷、某些无机磷化合物和有机磷化合物以及它们的两种或两种以上的混合物都是提供磷的合适原料。“磷”通常是指任何一种上述含磷的原料。

可以采用的无机磷化合物的例子有：P₂O₃，P₂O₄，P₂O₅，P₄S₃，P₄S₇，P₄S₁₀，PH₃和P₂H₄。带有卤素的含磷化合物不能采用。

可以采用的有机磷化合物有下列分子式：

P（R₁R₂R₃）和O（PR₁R₂R₃）