CN101903731A

CN101903731A - 壁的抗腐蚀涂层的形成方法、抗腐蚀涂层及其用途

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Publication number: CN101903731A
Application number: CN2008801221714A
Authority: CN
Inventors: 艾哈迈德·贝尔加齐; 路易斯·米格尔·莱亚尔; 雅克·拉帕吕
Original assignee: Total Raffinage Marketing SA
Current assignee: Total Marketing Services SA
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2028-12-12
Also published as: RU2010130416A; FR2925369A1; EP2225522A1; EP2225522B1; FR2925369B1; US8353976B2; US20110064625A1; ES2661764T3; WO2009081011A1; CN101903731B; EP2225522B9; RU2479811C2

Abstract

本发明涉及一种用于形成旋风分离器的壁的抗腐蚀涂层的方法，所述旋风分离器用于分离和回收流体中夹带的固体颗粒，其中将复合材料沉积在包括旋风分离器(13)的壁和适当形模(17)的模具中，用以在脱模后获得具有预定几何形状的压痕，在浇铸之前将用于将所述复合材料连接到旋风分离器的壁(15)上并且与所述壁相连的至少一个装置置于所述压痕的体内。本发明还涉及一种用于旋风分离器内壁的抗腐蚀涂层，其包含以连续层的形式提供在旋风分离器的内壁上的复合材料和在所述涂层的体内与所述旋风分离器的壁相连的至少一个连结装置，其中所述涂层尤其具有光滑的暴露表面。本发明还涉及一种包括这样的涂层的旋风分离器以及所述涂层的用途。

Description

壁的抗腐蚀涂层的形成方法、抗腐蚀涂层及其用途

本发明涉及壁的抗腐蚀涂层的形成方法，所述涂层通常包括固体材料。还涉及抗腐蚀涂层，尤其是用该方法获得的抗腐蚀涂层以及该涂层的用途。

本发明具体涉及旋风分离器的壁的抗腐蚀涂层的形成方法，所述旋风分离器为用于分离并回收被流体夹带的固体颗粒的设备。

更准确地，本发明涉及在金属壁上形成抗腐蚀涂层的方法、用该方法获得的抗腐蚀涂层，以及这样的涂层在其施涂于旋风分离器的内壁上时的用途，其通常用于精炼和石油化学领域，特别是用于流化床催化裂化(FCC)设备中。

在本说明书的下文中，将更具体地参考FCC的这种应用，但是作为本发明主题的所述方法适用于所有类型的固体壁而无论其形状如何，所述方法用于在所述固体壁上施加保护以避免例如由于流体夹带的固体颗粒高速撞击固体壁或者更一般地由于对固体壁的所有类型的撞击(不管其来源如何)而导致的破坏性腐蚀。

流化床催化裂化(FCC)是常用于炼油厂的化学工艺，其目的是将例如源自石油真空蒸馏的长链烃的重馏分转化为较轻的且更高级的馏分。与特定催化剂的存在相关的高温以及相对于大气压力的稍微过压使得可以裂化(破裂)大的烃分子，用以产生较小分子，这在例如石油产品生产链中代表质量显著提高。

通常使用的催化剂是具有保持在非晶氧化硅-氧化铝基质中的稀土阳离子取代的沸石。由于其粒子的极小尺寸(约50微米的数量级)，因此所述催化剂可以在FCC中处于“流体”或“准流体”运动中。

在FCC工艺中，将待处理的进料和催化剂一起引入温度可达数百摄氏度如500℃的反应器中。化学反应期间形成的流出物在位于反应器上部的一个或多个旋风分离器中除去所夹带的催化剂，然后进入分馏柱。

在FCC的反应器中发生的化学反应导致在催化剂上形成焦炭沉积物。这使得该催化剂有必要连续再生。为此，在FCC中向再生器连续提供结焦催化剂流，向所述再生器中吹入温度为约700℃的燃烧空气以烧掉焦炭。然后，可被归类为一种新催化剂的由此再生的催化剂在反应器进口处被再次注入新鲜进料中。

正是催化剂再生的这种连续的流体运动使得该工艺被命名为FCC工艺。

尽管在再生器的底部连续移出不含焦炭的催化剂，但是在所述再生器的顶部出口处存在由特别是含有二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)和一氧化碳(CO)的燃烧气体所夹带的不可忽略量的所述催化剂的固体颗粒。接着，在能量回收单元中通过各种手段处理这种燃烧气体以降低其温度，然后将其经由烟囱排出。极为重要的是，使催化剂颗粒几乎完全地、实际完全地从该燃烧气体中消失，这需要在再生器的顶部出口处存在适于分离和回收这些颗粒的设备。以与反应器中在裂化反应期间形成的流出物中分离催化剂颗粒相同的方式，在再生器中使用至少一个旋风分离器，优选与两个副旋风分离器串联安装的两个主旋风分离器，以分离和回收燃烧气体中含有的催化剂颗粒。

因此，这些旋风分离器在催化裂化过程中，特别是在离开反应区的流出液的质量和/或处理离开再生器的燃烧气体方面具有主要作用，从而在后一种情形中可以确保这种燃烧气体从烟囱排出时由催化剂造成的污染非常低或者甚至是零污染。

在FCC中，作为静态设备的某些旋风分离器可以分离和回收由气流夹带的催化剂的固体颗粒并且基于双涡流原理起作用，这可能存在受到腐蚀的问题。实际上，它们的金属壁持续遭受这些具有可观能量的颗粒的碰撞，因而可能发生腐蚀现象，并且在极端情况下，在旋风分离器的工作期间，导致构成其的钢例如不锈钢304H穿孔。

实际上，不希望受到该理论的限制，在该旋风分离器中，负载有颗粒的气体可能以可达到每秒钟几十米例如15m/s到30m/s的速度到达所述旋风分离器的进口(专业上称为“耳”或“口”)处，这是由于旋风分离器的几何形状形成为催化剂的固体颗粒对内壁的各种碰撞提供能量的涡流，从而造成不期望的腐蚀，特别是在旋风分离器的口中、在旋风分离器体上、灰斗以及甚至料腿处造成不期望的腐蚀。这种腐蚀可以导致一个或更多个穿孔。

旋风分离器的壁的穿孔可对FCC的运行造成重大扰乱，首先导致催化剂固体颗粒向大气的不期望的排放，这最后可能导致有必要停止FCC。

在现有技术中已经提出了解决方案，其目的是通过为这些内壁提供特定的抗腐蚀涂层，来延缓、尽可能减小或真正避免对旋风分离器内壁的这种腐蚀。

因此，US 4 943 544披露了一种高质量的难熔复合材料组合物，其具有低孔隙率、高密度和良好的机械强度以及高抗腐蚀性。拟用该材料来保护必须表现出高抗腐蚀性和低导热性的任何表面。在该文件中没有指出获得此种类型的保护的方法、特别是可以保护旋风分离器口和旋风分离器体、烟囱、灰斗或甚至料腿的方法。

在本领域中，特别是在WO 97/03 322、US 6 887 551、US 6 374 563、US 4 753 053、US 4 680 908、US 4 660 343和US 4 581 867中描述了许多由金属或复合材料制成的设备，用于将抗腐蚀涂层锚定在金属内壁上。所有这些锚定设备都具有它们特定的形状和功能特征，他们的一个相同的目标是确保将抗腐蚀涂层锚定在其载体(通常为金属壁)上。

如今，通常安置在催化裂化器中，更精确而言安置在旋风分离器的某些内壁上的抗腐蚀涂层是由称为

且由例如Causeway销售的以蜂巢形式配置的六边形金属网构成的。将由厚度为约1.5到3.0cm且其内尺寸可以为4到6cm的巢室构成的六边形网多点焊接到待保护的壁上，以包覆旋风分离器的整个内壁。因此，该网通过一系列巢室的焊接锚定到壁上，即一个巢室在网和壁二者中。通常在移除或部分移除的旋风分离器上由专业人员进行各种焊接。所述人员利用拇指用复合材料通常是混凝土手工填充巢室并且用抹刀抹平。由于需要在内壁和混凝土之间不夹存空气，因此这种手工操作是必须的。实际上，鉴于旋风分离器的工作温度，空气的存在会因膨胀而导致填充有混凝土的网在部分腐蚀后发生爆炸或者产生弹坑，易于产生对旋风分离器的良好功能不利的干扰。该状况如此重要，以致于有时要用气锤夯实底部的混凝土并将混凝土夯入其巢室中。

该涂覆技术的适宜时间一般介于每平方米1小时到每平方米3小时之间。

此外，鉴于旋风分离器的内部狭窄、焊接操作以及实际上在其中利用砂轮进行切割，因此该工艺复杂而困难，包括用混凝土填充巢室，特别是考虑到混凝土材料的腐蚀性。

尽管已有前述这种类型的抗腐蚀涂层，但旋风分离器(主旋风分离器)的金属壁仍有可能在混凝土和

在先全部腐蚀之后发生穿孔。这可能出现在连续运行4至5年之后。当设备中存在副旋风分离器时，这类穿孔事实上导致催化剂的固体颗粒在其它旋风分离器中超载，这可能导致这些副旋风分离器的穿孔。

在运行期间，也可能出现其它的腐蚀现象，例如由于

的金属网(厚度)上的催化剂固体颗粒导致的优先腐蚀，金属网的这种厚度位于填充有混凝土的两个巢室的接合处。这种腐蚀一旦形成，就会促进相邻巢室中混凝土的磨擦，并且可能导致混凝土的完全消失，然后在完全腐蚀后导致金属壁的穿孔。

在设备停机之后，需要替换混凝土和

这可以例如通过水力清拆混凝土、切除

用砂轮打磨壁并清洗、安装(焊接)新的

手工装载混凝土等来进行。也可以通过研磨来去除

但是该工作对于工作人员而言是危险的，特别是因为旋风分离器内部狭窄的缘故。

催化裂化装置中常见的从旋风分离器中移除受损的

的时间一般大于15天，而对于FCC装置中常见的平均尺寸的旋风分离器而言，安装新的

(包括其装填混凝土)的时间估计为约一个月。

因而，这种类型的涂层涉及诸多缺点，其中：

-由于需要进行大量焊接，导致难以在金属壁上安装

-难以将混凝土手工引入在

中形成的各个巢室中，

-专业人员进行上述任务的实施时间，

-在此类场所的人员的资格，

-可能移除在前一运行周期中受腐蚀的涂层而产生的费用，还必须加上安装新涂层的费用，以及

-除了更换抗腐蚀涂层所固有的支出之外，还必须增加大量的支出，即在操作员介入期间付给其收入所带来的损失。

除此之外，根据本领域的良好实践，由

和合适的填孔混凝土构成的抗腐蚀涂层的安装并不能保证长时间的性能，因为并非罕见地观察到对于某些旋风分离器，特别是副旋风分离器，金属壁在涂层局部完全腐蚀后可能发生穿孔，这出现在运行4或5年后，或者甚至3年后。

在该领域进行大量研究期间，本申请人已经尝试通过改变涂层的性质以及通过提出对于该类型安装并不常见的应用方法来完全或部分地解决上述问题。

根据一个方面，本发明的一个主题是一种用于形成旋风分离器的壁的抗腐蚀涂层的方法，所述旋风分离器用于分离和回收由流体夹带的固体颗粒，该方法的特征在于，将复合材料沉积在包括待保护以免受腐蚀的旋风分离器的壁和合适的壳体在内的模具中，用以随后在脱模后获得具有限定几何形状的压痕，并且其中在浇铸之前，将用于将所述复合材料连接到所述旋风分离器的壁上且与所述壁相连的至少一个装置置于所述压痕的厚度中。

作为本发明主题的方法适用于任何壁的抗腐蚀涂层，特别是旋风分离器的抗腐蚀涂层，并且更具体而言，适用于其表面必须不受侵蚀剂、尤其是机械侵蚀剂侵蚀的任何金属壁上的抗腐蚀涂层。该方法尤其关注于旋风分离器的、特别是安装在用于烃类的流化床催化裂化装置中的旋风分离器的、至少一个内壁的涂层。

在本发明意义上的复合材料优选是指由至少两种具有强粘附能力的不混溶材料的组合产生的材料。优选地，复合材料为复合建筑材料，例如混凝土，更加优选自流动混凝土。

该自流动混凝土可以具有按煅烧主成分计算为9～12并且优选10～11的Al₂O₃/SiO₂比例以及使其自然流入模具而无需使用振动系统就能确保其流入所述模具的不同部分中的物理化学性质，即使所述模具包括有必要在与重力相反的方向上进行非强迫填充的特定位置亦可。

例如，这样的混凝土是由Dramicon分销的ACTCHEM 85Trueflow混凝土，在本说明书的下文中也称为“自流动混凝土”。该自流动混凝土根据标准ASTM 704/A 704M-06给出的机械性能结果比抗腐蚀涂层中常用的其它混凝土要好1至3倍。

根据一个优选实施方式，该复合建筑材料还包含金属针以增强其机械性能并限制在其内的任何微小裂缝。所述金属针可以是相同或不同的，例如是直的或ω-形的，所述针的总长度可以为所述抗腐蚀涂层厚度的30％～80％，优选50％～80％，并且直径可以为0.1mm～1.0mm，优选0.2mm～0.7mm。

在本发明的意义上，“针”应理解为是指由钢、优选不锈钢制成的细金属棒，或多或少指向其末端，例如由IRIS分销。

优选地，将针以相对于混凝土的总重为0.1重量％～5.0重量％并且优选0.1重量％～3.0重量％的比例与混凝土、尤其是自流动混凝土进行混合。

计算模具的形状并实施为在脱模后优异地或甚至完美地获得最终产品。换言之，在本发明情况下，具有抗腐蚀涂层的期望形状和厚度的模具的一个面由待涂覆的壁构成。

抗腐蚀涂层的厚度，即模具的两个平行面分开的距离，为10～100mm，优选10～50mm。

具有实际全部知识的本领域技术人员将改变该模具的各种构造限制，尤其是其几个元件的构成，以易于脱模。

模具可由任意的硬质材料制成，所述硬质材料优选金属，更加优选钢。

通过产生特定模具可以提供任意形状的抗腐蚀涂层，其可在脱模后获得合适的压痕，这可以简单地改变旋风分离器的内部形状而不妨碍其初始的构造外形。

连接装置可以呈现多种形状，具有2、3、4、5、6或更多个末端，例如为X、V、T、Y等形状。

在本发明的一个实施方案中，连接装置即将抗腐蚀涂层锚定在待保护的壁上的装置，为V形，其弯曲部分通常通过焊接而固定在壁上，在倾倒混凝土尤其是自流动混凝土之前，将该V放置在模具的厚度中，从而其最终将位于涂层的厚度中。

优选地，该连接装置V是金属的并且由不锈钢304H型的钢制成，并且垂直于内壁测量的其高度可以为抗腐蚀涂层的厚度的50％～80％并优选60％～75％。其直径可以为4～10mm，并优选4～8mm。

至少一个连接装置V必需将抗腐蚀涂层锚定在待保护的壁上，但是在浇铸之前，优选在每单位面积的待保护的壁上放置数个V。因此，V的数量可以为10～100个/m²并且优选10～60个/m²。

本发明还涉及一种用于旋风分离器的壁的抗腐蚀涂层，所述抗腐蚀涂层包括以连续层置于旋风分离器的内壁上的复合材料和在涂层的厚度中与所述旋风分离器的壁相连的至少一个连接装置。特别地，暴露的表面是光滑的。

当然，所述涂层可以按照上述实施方法和/或构成组件来获得。

在使用

时，在填充有复合材料的不同巢室之间存在中断，这些中断是由于构成

的金属的厚度造成的，与之不同的是，根据本发明的抗腐蚀涂层是通过浇铸以连续层放置的，没有任何中断。因此，以及由于该成型技术，因此暴露于固体颗粒的混凝土的表面是平坦的，并优选是光滑的。

根据另一方面，本发明的一个主题是一种包含根据本发明的涂层的旋风分离器。

特别地，所述旋风分离器在内部几乎完全地，即至少95％、优选至少99％或者甚至至少99.9％的内表面，涂覆有本发明的涂层。

本发明因此涉及该涂层用于涂覆主旋风分离器或副旋风分离器的至少一个内壁，特别是炼油厂的流化床催化裂化装置中的主旋风分离器或副旋风分离器的至少一个内壁的用途。

通过图1至2更详细地解释本发明，图1至2示出用于旋风分离器的内壁、特别是FCC旋风分离器体和FCC烟囱的内壁的抗腐蚀涂层的一种实施方式。

在本说明书中，将参考以下附图，其中：

图1是根据本发明的用于FCC中的旋风分离器的一般示意图。

图2是在浇铸过程中，示于图1的旋风分离器的部分2、3和8的涂层的示意图。

图1是根据本发明的FCC旋风分离器的一般示意图。旋风分离器1包括用于固体颗粒(此处为催化剂颗粒)和气体的混合物的进口3和旋风分离器体，所述旋风分离器体确切地说为8，基本上为圆筒形，与向上张开的圆锥形的下部4相连。该圆锥形部分4通向灰斗5，灰斗5基本上也为圆筒形，其本身与向上张开的圆锥形的下部6相连。该第二圆锥形部分与基本为圆筒形的下部7(料腿)相连，这使得其可以回收固体颗粒。旋风分离器体8包括气体通过其从上部排出的烟囱部2。旋风分离器的工作原理在于，以非常高的速度经由进口3到达的颗粒和气体的混合物在旋风分离器体8中开始非常迅速的旋转运动，所述运动一直扩展至部分4、5、6和7中。由此，在旋风分离器中产生两股涡流，其中一股使低密度的气体升起，另一股使较高密度的颗粒下沉。这些颗粒然后落入料腿7中，而气体则经由烟囱2排出。

在本专业领域中，通常将：

-部分3、8和4称为“旋风分离器体”，

-部分2称为“烟囱”，

-部分5和6称为“灰斗”，以及最后

-部分7称为“料腿”。

图2为根据本发明的用于自流动混凝土的浇铸操作的模具的一种设置的示意图。在此情况下，旋风分离器的结合了部分2和3的部分8已被分解(未焊接)、倒置，然后放置在平面上。该模具由至少一个外部组合件17(图2中只示出与待涂覆的壁互补的模具的内表面)构成，使之可以形成期望的压痕，即它的形状和其厚度18在此处等于25mm。待保护的内壁13上设置V，并将其用于将混凝土连接(锚定)到壁13上。这里，所有的V都相同，并各自包括两个基本为圆柱形的实心部分，相互形成基本上等于90°的角。V的高度介于15～20mm之间，两个基本上为圆柱形的部分各自的直径介于5～8mm之间。通过在它们的弯曲部分处焊接，将它们与壁13连接，其数目为50个/m²。使用自流动混凝土，本文为已加入0.5重量％的ω形针的Actchem 85 Trueflow，可以在浇铸过程中逐渐地填充由模具沿着旋风分离器的部分8的内壁、然后是底部以及最后通过混凝土上升沿着烟囱2的壁所产生的空间。

脱模后，根据本领域的良好实践，对自流动混凝土进行烘烤，以在其最终安装到FCC中之前将其在FCC旋风分离器的工作周期中常见的温度条件下进行放置。

尽管专业人员曾经需要约一个半月来重建平均尺寸的受腐蚀的FCC旋风分离器的抗腐蚀涂层，以及由于在受限的空间内(旋风分离器的内部)使用特定设备、焊接和砂轮所涉及的风险，但使用本发明可以将所述旋风分离器的固定时间至少减少一半，同时将所述人员的上述风险减至最小。

而且，根据本发明，因为不存在需要安装的

因此本发明在可能取代根据本发明的抗腐蚀涂层方面很感兴趣。

Claims

1.一种用于形成旋风分离器(1)的壁的抗腐蚀涂层的方法，所述旋风分离器(1)用于分离并回收由流体夹带的固体颗粒，所述方法的特征在于：

-将复合材料置于包括所述旋风分离器的壁(13)和合适的壳体(17)的模具中，用以在脱模之后获得具有限定几何形状的压痕，以及

-在浇铸之前，将用于将所述复合材料连接到所述旋风分离器的壁上且与所述壁相连的至少一个装置(15)置于所述压痕的厚度中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述壁(13)为所述旋风分离器的内壁。

3.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述复合材料为复合建筑材料，优选为混凝土。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述混凝土为自流动混凝土。

5.根据权利要求3和4所述的方法，其特征在于，所述自流动混凝土中的Al₂O₃/SiO₂之比为9～12，优选为10～11。

6.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，在所述自流动混凝土中添加金属针。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述金属针在所述混凝土中的比例为0.1重量％～5.0重量％，优选为0.1重量％～3.0重量％。

8.根据权利要求6和7所述的方法，其特征在于，所述针的长度为所述抗腐蚀涂层的厚度的30％～80％，优选为50％～80％。

9.根据权利要求6到8所述的方法，其特征在于，所述针的直径为0.1mm～1.0mm，优选为0.2mm～0.7mm。

10.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述抗腐蚀涂层的厚度(18)为10mm～100mm，优选为10～50mm。

11.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，通过置于所述涂层的厚度(18)中的至少一个连接装置，例如至少一个金属V(15)，将所述抗腐蚀涂层锚定到所述金属壁上。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述V(15)的高度为所述抗腐蚀涂层的厚度的50％～80％，优选为60％～75％。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述V(15)的数量为每平方米10～100个，优选为每平方米10～60个。

14.一种用于旋风分离器的内壁的抗腐蚀涂层，所述抗腐蚀涂层包含以连续层位于所述旋风分离器的内壁上的复合材料和在所述涂层的厚度中与所述旋风分离器的壁连接的至少一个连接装置，所述复合材料为所含Al₂O₃/SiO₂的比例为9～12的自流动混凝土，所述涂层尤其具有光滑的暴露表面。

15.根据权利要求14所述的抗腐蚀涂层，其特征在于，所述涂层由以连续层位于所述旋风分离器的内壁上的复合材料和在所述涂层的厚度中与所述旋风分离器的壁连接的至少一个连接装置构成，所述复合材料为所含Al₂O₃/SiO₂的比例为9～12的自流动混凝土，所述涂层尤其具有光滑的暴露表面。

16.根据权利要求13或14所述的抗腐蚀涂层，其特征在于，所述抗腐蚀涂层是由根据权利要求1到13中任一项所述的方法获得的。

17.一种旋风分离器(1)，其特征在于，其包含根据权利要求14～16中任一项所述的涂层。

18.根据权利要求17所述的旋风分离器(1)，其特征在于，其内部几乎完全地，亦即至少95％、尤其是至少99％或至少99.9％或者全部的内表面，涂覆有根据权利要求14或15所述的涂层。

19.根据权利要求14到16中任一项所述的涂层用于涂覆主或副旋风分离器(1)的内壁的用途，尤其是用于流化床催化裂化中的用途。