一种碳氢燃料管式裂解炉在线清焦方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107418614A(43)申请公布日2017.12.01(21)申请号201710605465.3(22)申请日2017.07.24(71)申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号(72)发明人张香文刘洁袁华刘国柱(74)专利代理机构北京市领专知识产权代理有限公司11590代理人杨兵(51)Int.Cl.C10G9/16(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种碳氢燃料管式裂解炉在线清焦方法(57)摘要本发明涉及一种碳氢燃料管式裂解炉在线清焦方法，所述方法包括向其内已经结焦的管式裂解炉中通入H2O2水溶液进行清焦，并将该管式裂解炉内的温度设定为600～850℃。本发明中，燃料裂解后将清焦剂H2O2水溶液直接通入反应管中进行在线清焦，无需在反应管上配备其它管阀。本发明采用双氧水清焦技术，通过高温条件下双氧水分解成水蒸气和氧气，进行管式炉的在线清焦，清焦后能迅速恢复裂解炉的使用。通过反应管压差和壁温对清焦效果进行评价，清焦效果明显，能够保证反应管的重复使用。CN107418614ACN107418614A权利要求书1/1页1.一种碳氢燃料管式裂解炉在线清焦方法，其特征在于，所述方法包括向其内已经结焦的管式裂解炉中通入H2O2水溶液进行清焦，并将该管式裂解炉内的温度设定为600～850℃。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述H2O2水溶液的质量百分比浓度为15～30％。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，清焦时间为10～60min。-24.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述H2O2水溶液的体积空速为0.05×10s-1～1.06×10-2s-1。2CN107418614A说明书1/4页一种碳氢燃料管式裂解炉在线清焦方法技术领域[0001]本发明属于石油化工产业中的管式加热炉维护操作领域，具体涉及一种碳氢燃料管式裂解炉在线清焦方法。背景技术[0002]碳氢燃料、尤其是吸热型碳氢燃料是实现高超音速飞行器的首选燃料，不仅具有优良的燃烧性能，而且能够满足高超音速飞行器的冷却要求，目前已成为各航天大国燃料研究的重点和热点。吸热型碳氢燃料在高温裂解时通过非催化和催化两种方式在反应器内壁形成焦体。非催化结焦是指裂解产物中的结焦前驱体扩散到反应器表面，在高温下经聚合、环化、稠环化和深度脱氢等反应形成结焦。催化结焦是指结焦前驱体育活性表面发生化学吸附，在催化作用下发生脱氢，产生结焦。这不仅会影响反应器的传热效率，同时会造成反应段压差增大，使裂解处于一种极度不稳定状态。[0003]目前，在模拟高超音速飞行器燃料裂解的装置中，以管式炉裂解技术最为成熟，具有结构简单、传热能力大、运转稳定等特点。但由于管式炉直径较小，给清焦带了一定的困难。管式裂解炉的清焦分为离线清焦和在线清焦两种，前者需要在裂解反应结束后将反应管卸下放入烧炭炉中进行清焦，此方法不仅费时费力，还会对反应管外壁造成一定程度的损伤，优点是清焦时间充分，清焦彻底。在线清焦通过将水蒸气和空气按照一定比例与燃料混合后通入反应段炉管中进行清焦，其原理是利用焦碳在高温条件下与水蒸气和空气的混合物进行反应生成COx(COx包括CO和CO2，CO可进一步被氧化为CO2)，达到除碳的目的。优点是清焦速度快、操作简便，缺点是燃料中引入空气后，其中的氧气可与燃料分子发生反应生成烷基过氧化物。烷基过氧化物不稳定，容易生成自由基，通过夺氢和支链化反应，最终转化为酮或醛沉积在反应管内壁形成胶质。[0004]专利CN101852557B提供了一种尿素脱蜡装置的管式加热炉清焦方法，通过反复通入一定温度的热水和蒸汽，冲洗溶解尿素产生的缩二脲结焦达到彻底清焦的目的。专利CN104353403B提供了一种实现热能回收与连续清焦耦合的系统，所述系统的热能回收与连续清焦耦合的工艺是将热等离子体炬和反应器壁面损失的热量用于生产蒸汽，并将蒸汽用于反应器的连续清焦过程。这两种专利的共性是在管式炉上自设热水管、蒸汽管、冷水管、气液分离器等清焦管路，使系统本身结构变得复杂，且操作步骤繁琐。[0005]专利CN101872205B提供了一种乙烯工业裂解炉辐射段在线快速清焦过程的自动控制方法，通过在线监测清焦尾气中的一氧化碳、二氧化碳和氧气浓度含量，自动调整水蒸气、空气流量以及炉管出口温度。该方法能够精确地控制清焦量，但对空气与水蒸气最大质量流速比例限制严格，且清焦时间需要6.5小时以上。清焦时间过长，易造成资源的浪费。发明内容[0006]本发明目的在于克服背景技术中的不足，提供一种节省原料、节省时间，同时不改变管式裂解炉本身构造的在线清焦方法。3CN107418614A说明书2/4页[0007]本发明通