RU2566244C2 - Chemical treatment method for inner surface of hydrocarbon pyrolysis reactor - Google Patents

Chemical treatment method for inner surface of hydrocarbon pyrolysis reactor Download PDF

Info

Publication number
RU2566244C2
RU2566244C2 RU2013158597/02A RU2013158597A RU2566244C2 RU 2566244 C2 RU2566244 C2 RU 2566244C2 RU 2013158597/02 A RU2013158597/02 A RU 2013158597/02A RU 2013158597 A RU2013158597 A RU 2013158597A RU 2566244 C2 RU2566244 C2 RU 2566244C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reactor
acid
coils
concentration
coke
Prior art date
Application number
RU2013158597/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013158597A (en
Inventor
Олег Николаевич Нестеров
Хамит Хамисович ГИЛЬМАНОВ
Анас Гаптынурович Сахабутдинов
Ильфат Габдулвахитович Шарифуллин
Валерий Павлович Погребцов
Владимир Михайлович Шатилов
Владимир Александрович Шепелин
Ильгиз Миннесалихович Яруллин
Алмас Айратович Якупов
Марат Марсович Гилязев
Original Assignee
Публичное Акционерное Общество "Нижнекамскнефтехим" (ПАО "Нижнекамскнефтехим")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное Акционерное Общество "Нижнекамскнефтехим" (ПАО "Нижнекамскнефтехим") filed Critical Публичное Акционерное Общество "Нижнекамскнефтехим" (ПАО "Нижнекамскнефтехим")
Priority to RU2013158597/02A priority Critical patent/RU2566244C2/en
Publication of RU2013158597A publication Critical patent/RU2013158597A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2566244C2 publication Critical patent/RU2566244C2/en

Links

Landscapes

  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: before start-up of the reactor its surface is treated by flushing with vapour-liquid acid solution at temperature of 100-200°C and further neutralisation with aqueous base solution 0.0001-1 wt %. Neutralisation is ceased when flow medium reaches value of pH 8-9.5 at the reactor output.
EFFECT: reduced coke formation at inner surface of the reactor.
4 cl, 3 tbl, 12 ex

Description

Изобретение относится к процессам обработки поверхности реакторов, для проведения высокотемпературных процессов, таких как трубчатые печи термического крекинга или пиролиза углеводородов, в которых возможно образование кокса, для снижения коксообразования и может быть использовано в химической и нефтехимической отраслях промышленности.The invention relates to surface treatment processes for reactors for conducting high-temperature processes, such as tube furnaces for thermal cracking or pyrolysis of hydrocarbons, in which coke formation is possible, to reduce coke formation and can be used in chemical and petrochemical industries.

Процессы крекинга и пиролиза, направленные на разложение углеводородного сырья, проводят в реакторах, представляющих собой трубчатые печи, изготовленные из жаропрочных сплавов, содержащих такие элементы, как никель, железо, хром и др. Кроме того, в ходе эксплуатации печей в реакторах происходит накопление различных металлов, которые могут содержаться в виде примесей в сырье или внесены с паром разбавления. Например, для поддержания щелочной среды пара разбавления используются растворы гидроксидов щелочных металлов, которые могут быть унесены в змеевики. Перечисленные металлы в условиях проведения термических процессов являются катализаторами образования кокса на внутренней поверхности змеевиков. В ходе проведения высокотемпературных процессов происходит нарастание кокса на поверхности (особенно в моменты пуска печей), что ухудшает теплопередачу через стенку змеевиков и приводит к необходимости остановки печей на проведение окислительного выжига кокса. Выжиг проводят путем подачи воздуха в змеевики совместно с паром, что требует дополнительных затрат на производство пара, расходования топливного газа для поддержания температуры в печи, потерям олефинов из-за простоя печи и в целом способствует удорожанию процесса. Кроме того, в присутствии каталитически активных металлов и водяного пара происходит газификация кокса с образованием оксида (СО) и диоксида углерода (СО2), которые загрязняют целевые продукты.Cracking and pyrolysis processes aimed at the decomposition of hydrocarbons are carried out in reactors, which are tube furnaces made of heat-resistant alloys containing elements such as nickel, iron, chromium, etc. In addition, during the operation of furnaces in reactors, various metals that may be contained as impurities in the feed or introduced with steam dilution. For example, solutions of alkali metal hydroxides, which can be carried into coils, are used to maintain the alkaline environment of the dilution vapor. The listed metals under the conditions of thermal processes are catalysts for the formation of coke on the inner surface of the coils. During high-temperature processes, coke grows on the surface (especially at the start-up times of the furnaces), which worsens the heat transfer through the wall of the coils and leads to the need for the furnaces to stop for oxidative coke burning. The firing is carried out by supplying air to the coils together with steam, which requires additional costs for the production of steam, the consumption of fuel gas to maintain the temperature in the furnace, the loss of olefins due to downtime of the furnace and generally contributes to the cost of the process. In addition, in the presence of catalytically active metals and water vapor, coke gasification occurs with the formation of oxide (CO) and carbon dioxide (CO 2 ), which pollute the target products.

Эффективными добавками, замедляющими образование кокса являются реагенты на основе фосфоросодержащих веществ (патенты США №№6368494, 6454995), фосфор-аминов или имидозалинов (патент США №4842716), трипиперидинфосфин-оксидов (патент США №5360531). Принцип действия этих веществ заключается в снижении активности каталитических центров на стенках змеевиков. Однако у этого направления достаточно большое количество недостатков, таких как: сложность равномерного дозирования, равномерного распределения по паросырьевому потоку, ограничение использования ингибиторов коксообразования при пиролизе сырья с содержанием серы (прямогонный бензин, атмосферный газойль). Кроме того, соединения фосфора приводят к образованию фосфина, который может дезактивировать катализаторы гидроочистки от ацетилена продуктов пиролиза.Reagents based on phosphorus-containing substances (US Pat. Nos. 6,368,494, 6454995), phosphorus amines or imidosalines (US Pat. No. 4,842,716), tripiperidine phosphine oxides (US Pat. No. 5,360,531) are effective coke inhibiting agents. The principle of action of these substances is to reduce the activity of catalytic centers on the walls of the coils. However, this direction has a rather large number of shortcomings, such as: the difficulty of uniform dosing, uniform distribution over the steam-feed stream, limitation of the use of coke formation inhibitors in the pyrolysis of raw materials with sulfur content (straight-run gasoline, atmospheric gas oil). In addition, phosphorus compounds lead to the formation of phosphine, which can deactivate hydrotreating catalysts from acetylene pyrolysis products.

Известен способ получения олефиновых углеводородов по АС СССР №482490, МПК 10G9/16, опубл. 30.08.75, согласно которому в пиролизуемый углеводород добавляется ингибитор коксообразования - кубовый остаток производства синтетических жирных кислот с числом углерода 19-26. Однако у этого способа есть серьезный основной недостаток - это дозирование ингибитора в сырье, что обязательно приведет к загрязнению продуктов пиролиза, а именно этилена и пропилена, примесями, которые образуются при разложении данного ингибитора.A known method of producing olefin hydrocarbons according to the USSR AS No. 482490, IPC 10G9 / 16, publ. 08/30/75, according to which a coke formation inhibitor is added to the pyrolyzable hydrocarbon - bottom residue of the production of synthetic fatty acids with a carbon number of 19-26. However, this method has a serious main drawback - this is the dosage of the inhibitor in the raw material, which will necessarily lead to contamination of the pyrolysis products, namely ethylene and propylene, with impurities that are formed upon decomposition of this inhibitor.

Описан способ, защищенный патентом РФ №2057784, MПK6 C10G 9/16; опубл. 10.04.1996, в котором в качестве добавок используют соли металлов IIА группы, фосфорсодержащие соединения и факультативно соли металлов IA и серосодержащие компаунды. В качестве полярного растворителя используют воду или спирт, а растворение добавок производят перед вводом в поток углеводородного сырья. Использование этих солей приводит к удалению кокса из змеевиков в результате его газификации с образованием оксида и диоксида углерода. Однако у этого способа есть недостаток - это дозирование ингибитора в сырье и, как следствие, загрязнение целевых продуктов СО и СО2. Кроме того, металлы IIА и IA группы накапливаются в змеевиках, что приводит к их щелочной коррозии.The method described by the patent of the Russian Federation No. 2057584, MPK is described.6 C10G 9/16; publ. 04/10/1996, in which metal salts are used as additives IIA groups, phosphorus-containing compounds and optional metal salts IA and sulfur compounds. As a polar solvent water or alcohol is used, and the dissolution of additives is carried out before introducing hydrocarbon feed into the stream. The use of these salts leads to the removal of coke from the coils as a result of its gasification with the formation of carbon monoxide and dioxide. However, this method has a drawback - it is the dosing of the inhibitor in the feedstock and, as a result, the contamination of the target products of CO and CO2. In addition, Group IIA and IA metals accumulate in the coils, which leads to their alkaline corrosion.

Известен способ снижения образования кокса, СО и СО2, основанный на обработке стенки реакторов путем пропускания с паром серосодержащих соединений через змеевики во время процесса. Из этих веществ наиболее часто применяются диметилдисульфид и трет-бутилполисульфид. В присутствии серосодержащих добавок происходит образование сульфидов металлов, которые имеют меньшую каталитическую активность. В результате отложение кокса на стенках реактора снижается в 4÷20 раз (патент США №4116812 МПК C10G 9/16, опубл. 26.09.1978; патент США №8057707 МПК C10G 75/04, опубл. 19.11.2009). Непрерывный ввод этих соединений в змеевики сильно подавляет образование СО и СО2 и продлевает пробег печи. Недостатком этого способа является необходимость постоянного дозирования серосодержащих соединений, загрязнение продуктов разложения серосодержащими соединениями и протекание сероводородной коррозии змеевиков.A known method of reducing the formation of coke, CO and CO 2 based on processing the walls of the reactors by passing sulfur-containing compounds with steam through the coils during the process. Of these, dimethyldisulfide and tert-butyl polysulfide are most commonly used. In the presence of sulfur-containing additives, the formation of metal sulfides occurs, which have less catalytic activity. As a result, coke deposition on the walls of the reactor is reduced by 4–20 times (US Patent No. 4116812 IPC C10G 9/16, publ. 09/26/1978; US Patent No. 8057707 IPC C10G 75/04, publ. 11/19/2009). The continuous introduction of these compounds into the coils strongly inhibits the formation of CO and CO 2 and extends the mileage of the furnace. The disadvantage of this method is the need for continuous dosing of sulfur-containing compounds, contamination of decomposition products with sulfur-containing compounds and the occurrence of hydrogen sulfide corrosion of the coils.

Эти недостатки устраняются путем предварительной обработки внутренних поверхностей реакторов химическими реагентами перед проведением высокотемпературного процесса, например пиролиза.These disadvantages are eliminated by pretreating the inner surfaces of the reactors with chemicals before carrying out a high-temperature process, such as pyrolysis.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ пассивации стенок ректоров нанесением защитного покрытия из кремния. Пассивация внутренней поверхности реактора осуществляется путем разложения металлоорганического соединения кремния в паровой фазе. Для разложения используют соединение кремния, не содержащее кислород, и осаждение ведут в инертной или восстановительной атмосфере в трубе реактора до образования тонкого слоя керамического материала на ее поверхности. В результате образуется тонкое покрытие (патент РФ № 2079569, МПК6 С23С 8/28, C10G 9/16, опубл. 20.05.1997). Недостатком этого технического решения является недостаточная прочность этого покрытия, что приводит к разрушению слоя, загрязнению продуктов разложения соединениями кремния и интенсивного образования кокса на оголенных участках змеевика.Closest to the claimed technical solution is a method of passivation of the walls of the rectors by applying a protective coating of silicon. Passivation of the inner surface of the reactor is carried out by decomposition of the organometallic silicon compound in the vapor phase. For decomposition, an oxygen-free silicon compound is used, and the deposition is carried out in an inert or reducing atmosphere in the reactor tube until a thin layer of ceramic material forms on its surface. The result is a thin coating (RF patent No. 2079569, IPC 6 C23C 8/28, C10G 9/16, publ. 05/20/1997). The disadvantage of this technical solution is the insufficient strength of this coating, which leads to destruction of the layer, contamination of the decomposition products with silicon compounds and intensive coke formation on the exposed sections of the coil.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка эффективного способа обработки внутренней поверхности реакторов для проведения высокотемпературных термических процессах.The problem to which the invention is directed is the development of an effective method for processing the inner surface of reactors for conducting high-temperature thermal processes.

Техническим результатом заявляемого изобретения является снижение образования кокса за счет обработки внутренней поверхности реактора парожидкостным раствором кислоты, которая приводит к образованию каталитически неактивной пленки и, как следствие, увеличению межрегенерационного пробега реакторов, меньшим затратам на эксплуатацию реакторов, снижению образования СО и СО2 при высокотемпературных термических процессов.The technical result of the claimed invention is to reduce the formation of coke by treating the inner surface of the reactor with a vapor-liquid acid solution, which leads to the formation of a catalytically inactive film and, as a result, an increase in the interregeneration path of the reactors, lower operating costs of the reactors, and a decrease in the formation of CO and CO 2 at high temperature thermal processes.

Технический результат заявляемого изобретения достигается тем, что:The technical result of the claimed invention is achieved by the fact that:

1) в режиме простоя реактора без подогрева горелками в змеевики подается парожидкостной раствор кислоты при температурах 100-200°C;1) in the idle mode of the reactor without heating by burners, a vapor-liquid acid solution is supplied to the coils at temperatures of 100-200 ° C;

2) промывка змеевиков парожидкостным раствором кислоты проводится до обеспечения постоянной концентрации ионов металлов в отработанном растворе кислоты на выходе из реактора;2) washing the coils with a steam-liquid acid solution is carried out to ensure a constant concentration of metal ions in the spent acid solution at the outlet of the reactor;

3) после проведения кислотной промывки в змеевики подается водный раствор основания для нейтрализации среды в змеевиках;3) after acid washing, an aqueous solution of the base is supplied to the coils to neutralize the medium in the coils;

4) в качестве кислоты может использоваться как органическая, так и неорганическая кислота с концентрацией 0,1-15 мас. %;4) both organic and inorganic acid with a concentration of 0.1-15 wt.% Can be used as an acid. %;

5) в качестве основания может использоваться как органическое, так и неорганическое основание с концентрацией 0,0001-1 мас. %;5) as the base can be used both organic and inorganic base with a concentration of 0.0001-1 wt. %;

6) для исключения коррозии змеевиков в раствор кислоты может подаваться азотсодержащий ингибитор кислотной коррозии, например катапин, уротропин, гироксиламин и др.6) to exclude corrosion of the coils, a nitrogen-containing acid corrosion inhibitor, for example, catapine, urotropine, gyroxylamine, etc., can be fed into the acid solution.

Способ снижения образования кокса в реакторах для проведения высокотемпературных термических процессов по заявленному изобретению осуществляют следующим образом.A method of reducing the formation of coke in reactors for carrying out high-temperature thermal processes according to the claimed invention is as follows.

Перед кислотной промывкой реактор для проведения высокотемпературных термических процессов (печь пиролиза) подготавливают, для чего его змеевики подвергают стандартной процедуре окислительного выжига кокса, после чего отключают горелки и реактор охлаждают. Затем в змеевики подают пар с температурой 100-200°C и постепенно начинают подачу раствора неорганической (азотистая, сернистая и др.) или органической (лимонной, уксусной, щавелевой и др.) кислоты с концентрацией 0,1-15 мас. % и в количестве, обеспечивающем pH потока на входе в змеевики 0-6 единиц. В ходе проведения парожидкостной кислотной промывки осуществляется контроль содержания ионов металлов на выходе из реактора. В начальный момент кислотной промывки наблюдается повышенная концентрация ионов металлов в отработанном кислотном растворе. Это происходит в результате растворения солей, продуктов коррозии и поверхностного слоя сплава змеевика раствором кислоты. Для исключения коррозии змеевиков в раствор кислоты может подаваться азотсодержащий ингибитор коррозии (катапин, уротропин, гироксиламин и др). По мере проведения процедуры концентрация ионов металлов падает и достигает практически постоянного значения. После стабилизации концентрации ионов металлов подачу раствора кислоты прекращают и подают раствор основания, в качестве которого могут использоваться органические (моноэтаноламин, диэтаноламин, диэтиламин и др.) или неорганические щелочи (аммиачный раствор, гидроксида натрия и др.) с концентрациями 0,0001-1 мас. %. При достижении pH среды потока на выходе 8-9,5 единиц нейтрализацию прекращают. В результате проведенной процедуры на внутренней поверхности змеевиков образуется защитная каталитически неактивная пленка и удаляются соли и продукты коррозии.Before acid washing, a reactor for conducting high-temperature thermal processes (pyrolysis furnace) is prepared, for which its coils are subjected to the standard procedure of oxidative coke burning, after which the burners are turned off and the reactor is cooled. Then steam is supplied to the coils with a temperature of 100-200 ° C and gradually the flow of a solution of inorganic (nitrous, sulfurous, etc.) or organic (citric, acetic, oxalic, etc.) acids with a concentration of 0.1-15 wt. % and in an amount providing a pH of the flow at the inlet of the coils 0-6 units. During the vapor-liquid acid washing, the content of metal ions is monitored at the outlet of the reactor. At the initial moment of acid washing, an increased concentration of metal ions in the spent acid solution is observed. This occurs as a result of the dissolution of salts, corrosion products and the surface layer of the coil alloy with an acid solution. To exclude corrosion of the coils, a nitrogen-containing corrosion inhibitor (catapine, urotropine, gyroxylamine, etc.) can be fed into the acid solution. As the procedure proceeds, the concentration of metal ions decreases and reaches a practically constant value. After stabilizing the concentration of metal ions, the acid solution is stopped and the base solution is supplied, which can be used as organic (monoethanolamine, diethanolamine, diethylamine, etc.) or inorganic alkalis (ammonia solution, sodium hydroxide, etc.) with concentrations of 0.0001-1 wt. % When the pH of the flow medium reaches 8-9.5 units, neutralization is stopped. As a result of the procedure, a protective catalytically inactive film is formed on the inner surface of the coils and salts and corrosion products are removed.

Пуск реактора и дальнейшее разложение углеводородов протекает без значительного образования кокса и СО и СО2.The start-up of the reactor and the further decomposition of hydrocarbons proceeds without significant formation of coke and CO and CO 2 .

Пример 1 (сравнительный без проведения обработки змеевика).Example 1 (comparative without processing the coil).

Эксперименты проводили на лабораторной установке пиролиза, описанной в патенте РФ №32490, МПК7 C10G 1/00, опубл. 20.09.2003, патентообладатель ОАО Нижнекамскнефтехим. Вместо кварцевого реактора, как описано в патенте, использовался металлический, изготовленный из стали марки 12Х18Н10Т. Так как на этиленовом производстве основным металлом, загрязняющим змеевики печей, является натрий, то первоначально имитировалось загрязнение реактора пиролиза натрием. Для этого в нагретый до 800°С реактор с расходом 1 мл/мин подавали водный раствор ацетата натрия с концентрацией 1000 мг/дм3 в течение 2 часов. После этого провели серию из 3 параллельных опытов по пиролизу н-бутана без обработки внутренней поверхности реактора. Подачу газообразного н-бутана осуществляли с расходом 0,5 л/мин при нормальных условиях, подачу воды для разбавления углеводородов при нормальных условиях проводили с расходом 1,0 мл/мин. Температура пиролиза составила 850°С, время проведение одного опыта - 30 мин. Количество образовавшихся СО и СО2 определяли через 10 мин после начала опыта хроматографическим методом. По окончании опыта осуществлялся окислительный выжиг кокса путем подачи воздуха с расходом 0,1 л/мин, что приводило к горению кокса с образованием СО2, который сорбировался в установленной на выходе из реактора трубке, заполненной аскаритом. По привесу аскарита с учетом молекулярных масс диоксида углерода и углерода рассчитывали выход кокса на пропущенное сырье. Опыты показали, что при необработанной внутренней поверхности реактора содержание СО и СО2 в продуктах пиролиза, в среднем, составило 1,10 мас. % и 0,09 мас. % соответственно. Выход кокса на пропущенное сырье составил 0,23 мас. %.The experiments were carried out on a laboratory pyrolysis unit described in RF patent No. 3290, IPC 7 C10G 1/00, publ. 09/20/2003, patent holder of OAO Nizhnekamskneftekhim. Instead of a quartz reactor, as described in the patent, a metal reactor made of steel grade 12X18H10T was used. Since sodium is the main metal polluting the coil of furnaces in ethylene production, pollution of the pyrolysis reactor was initially simulated with sodium. For this, an aqueous solution of sodium acetate with a concentration of 1000 mg / dm 3 was supplied to the reactor heated to 800 ° C at a flow rate of 1 ml / min for 2 hours. After that, a series of 3 parallel experiments was conducted on the pyrolysis of n-butane without treatment of the inner surface of the reactor. Gaseous n-butane was supplied at a flow rate of 0.5 l / min under normal conditions; water was supplied to dilute hydrocarbons under normal conditions at a flow rate of 1.0 ml / min. The pyrolysis temperature was 850 ° C; the time spent on one experiment was 30 minutes. The amount of CO and CO 2 formed was determined 10 minutes after the start of the experiment by chromatographic method. At the end of the experiment, oxidative burning of coke was carried out by supplying air with a flow rate of 0.1 l / min, which led to the burning of coke with the formation of CO 2 , which was sorbed in a tube filled with ascarite installed at the outlet of the reactor. Based on the weight gain of ascarite, taking into account the molecular weights of carbon dioxide and carbon, the yield of coke on the missed feed was calculated. The experiments showed that, with the untreated inner surface of the reactor, the content of CO and CO 2 in the pyrolysis products averaged 1.10 wt. % and 0.09 wt. % respectively. The yield of coke on the missed feed was 0.23 wt. %

Пример 2 (по изобретению с проведением кислотной промывкой).Example 2 (according to the invention with acid washing).

Опыт осуществлялся в лабораторной установке, описанной в примере 1. После проведения окислительного выжига кокса осуществлялась обработка поверхности реактора. В качества кислоты использовалась органическая кислота - лимонная. Для этого в охлажденный до комнатной температуры реактор подавалась нагретая до температуры 110-150°С обессоленная вода с pH среды, равной 7 единицам, и расходом 1 мл/мин. По истечении 30 мин вода заменялась на водный раствор органической лимонной кислоты с концентрацией 5 мас. % при аналогичных температурах и расходе. Через 5 мин после подачи раствора кислоты была отобрана проба отработанного раствора на выходе из реактора для анализа на содержание ионов Na, Fe, Ni, Cr. Анализ повторяли каждые 30 мин. При стабилизации концентрации ионов металлов, как показано в таблице 1, водный раствор кислоты через 215 минут заменили на обессоленную воду с pH=7 для удаления кислоты из реактора и через 120 мин при достижении pH среды на выходе из ректора 6,5 единиц водную промывку закончили.The experiment was carried out in a laboratory setup described in example 1. After the oxidative burning of coke, the surface of the reactor was processed. Organic acid - citric acid was used as the acid. For this purpose, demineralized water heated to a temperature of 110-150 ° С was supplied to a reactor cooled to room temperature with a pH of 7 equal to 1 unit and a flow rate of 1 ml / min. After 30 minutes, the water was replaced with an aqueous solution of organic citric acid with a concentration of 5 wt. % at similar temperatures and flow rates. 5 minutes after the acid solution was supplied, a sample of the spent solution was taken at the outlet of the reactor for analysis of the content of Na, Fe, Ni, Cr ions. The analysis was repeated every 30 minutes. When the concentration of metal ions was stabilized, as shown in Table 1, the aqueous acid solution was replaced after 215 minutes with demineralized water with pH = 7 to remove acid from the reactor and after 120 minutes when the pH of the reactor outlet reached 6.5, the water washing was completed .

Figure 00000001
Figure 00000001

После проведенной обработки поверхности реактора провели серию из 3 опытов по пиролизу н-бутана при аналогичных условиях, описанных в примере 1. Опыты показали, что содержание СО и СО2 в продуктах пиролиза н-бутана, в среднем, составило 0,12 мас. % и 0,01 мас. % соответственно. Выход кокса на пропущенное сырье составил 0,08 мас. %. Таким образом, предварительная подготовка поверхности реактора способствует снижению образования СО, СО2 и кокса при пиролизе углеводородов на порядок. При этом не наблюдалось увеличения образования этих веществ из опыта к опыту и расхождение значений между опытами не превышало 10% отн., что свидетельствует о том, что эффект от обработки поверхности реактора сохраняется длительное время.After the surface treatment of the reactor was carried out, a series of 3 experiments was carried out on the pyrolysis of n-butane under the same conditions described in Example 1. The experiments showed that the content of CO and CO 2 in the pyrolysis products of n-butane averaged 0.12 wt. % and 0.01 wt. % respectively. The coke yield on the skipped feedstock was 0.08 wt. % Thus, preliminary preparation of the reactor surface helps to reduce the formation of CO, CO 2 and coke during the pyrolysis of hydrocarbons by an order of magnitude. In this case, there was no increase in the formation of these substances from experiment to experiment, and the discrepancy between the experiments did not exceed 10% rel., Which indicates that the effect of treating the surface of the reactor remains for a long time.

Пример 3Example 3

Опыт осуществлялся в условиях примера 2, только для снижения коррозии реактора использовали ингибитор кислотной коррозии, а для удаления кислоты после обработки использовали аммиачный раствор. В связи с тем, что эффект от обработки сохраняется длительное время, реактор заменили на новый с аналогичными размерами и марки стали. После замены реактор загрязнили натрием путем подачи в нагретый до 800°C реактор с расходом 1 мл/мин водного раствора ацетата натрия с концентрацией 1000 мг/дм в течение 2 часов. Кислотную промывку проводили при аналогичных, приведенных в примере 2, условиях, но концентрация органической лимонной кислоты составляла 10 мас. % и был добавлен ингибитор коррозии - катапин в количестве 0,1 мас. %.The experiment was carried out under the conditions of example 2, only to reduce the corrosion of the reactor an acid corrosion inhibitor was used, and an ammonia solution was used to remove acid after treatment. Due to the fact that the processing effect remains for a long time, the reactor was replaced with a new one with the same dimensions and steel grades. After replacement, the reactor was contaminated with sodium by feeding an aqueous solution of sodium acetate at a concentration of 1000 mg / dm for 2 hours into a reactor heated to 800 ° C with a flow rate of 1 ml / min. Acid washing was carried out under similar conditions described in example 2, but the concentration of organic citric acid was 10 wt. % and a corrosion inhibitor was added - catapine in an amount of 0.1 wt. %

Использование ингибитора коррозии позволило снизить количество вымываемых с поверхности реактора металлов, как показано в таблице 2.The use of a corrosion inhibitor allowed to reduce the amount of metals leached from the surface of the reactor, as shown in table 2.

Figure 00000002
Figure 00000002

После проведения кислотной промывки водный раствор кислоты заменили на 0,1%-ный аммиачный раствор, в качестве неорганического основания, для нейтрализации среды и удаления кислоты из реактора. Через 10 мин при достижении рН среды на выходе из ректора 8-9,5 единиц промывку аммиачным раствором закончили.After the acid wash, the aqueous acid solution was replaced with a 0.1% ammonia solution, as an inorganic base, to neutralize the medium and remove acid from the reactor. After 10 minutes, when the pH of the medium at the outlet of the rector reached 8–9.5 units, washing with ammonia solution was completed.

Пример 4Example 4

Аналогичен примеру 3, но концентрация органической лимонной кислоты взята в количестве 0,1 мас. %, а в качестве нейтрализующего реагента взято основание - моноэтаноламин с концентрацией 1 мас. %.Similar to example 3, but the concentration of organic citric acid was taken in an amount of 0.1 wt. %, and as a neutralizing reagent taken base - monoethanolamine with a concentration of 1 wt. %

Пример 5Example 5

Аналогичен примерам 2 или 3, но для кислотной промывки взята органическая кислота - уксусная с концентрацией 15 мас. %. В качестве нейтрализующего агента используют неорганическое основание - гидроксид натрия с концентрацией 0,0001 мас. %.Similar to examples 2 or 3, but for acid washing was taken organic acid - acetic acid with a concentration of 15 wt. % As a neutralizing agent, an inorganic base is used - sodium hydroxide with a concentration of 0.0001 wt. %

Пример 6Example 6

Аналогичен примерам 2 или 3, но для кислотной промывки взята неорганическая кислота - азотистая с концентрацией 0,5 мас. %. В качестве нейтрализующего агента используют неорганическое основание - гидроксид натрия с концентрацией 0,01 мас. %.Similar to examples 2 or 3, but for acid washing was taken inorganic acid - nitrous with a concentration of 0.5 wt. % As a neutralizing agent, an inorganic base is used - sodium hydroxide with a concentration of 0.01 wt. %

Пример 7Example 7

Аналогичен примерам 2 или 3, но для кислотной промывки взята неорганическая кислота - азотистая с концентрацией 15 мас. %. В качестве нейтрализующего агента используют органическое основание - диэтаноламин с концентрацией 0,5 мас. %.Similar to examples 2 or 3, but for acid washing was taken inorganic acid - nitrous with a concentration of 15 wt. % As a neutralizing agent, an organic base is used - diethanolamine with a concentration of 0.5 wt. %

Пример 8Example 8

Аналогичен примерам 2 или 3, но для кислотной промывки взята неорганическая кислота - сернистая с концентрацией 0,1 мас. %. В качестве нейтрализующего агента используют органическое основание - диэтаноламин с концентрацией 0,01 мас. %.Similar to examples 2 or 3, but for acid washing was taken inorganic acid - sulfur dioxide with a concentration of 0.1 wt. % As a neutralizing agent, an organic base is used - diethanolamine with a concentration of 0.01 wt. %

Пример 9Example 9

Аналогичен примерам 2 или 3, но для кислотной промывки взята неорганическая кислота - сернистая с концентрацией 5 мас. %. В качестве нейтрализующего агента используют органическое основание - диэтиламин с концентрацией 0,0001 мас. %.Similar to examples 2 or 3, but for acid washing was taken inorganic acid - sulfur dioxide with a concentration of 5 wt. % As a neutralizing agent, an organic base is used - diethylamine with a concentration of 0.0001 wt. %

Пример 10Example 10

Аналогичен примерам 2 или 3, но для кислотной промывки взята органическая кислота - щавелевая с концентрацией 1 мас. %, В качестве нейтрализующего агента используют неорганическое основание - аммиачный раствор с концентрацией 1 мас. %.Similar to examples 2 or 3, but for acid washing was taken organic acid - oxalic with a concentration of 1 wt. %, As a neutralizing agent, an inorganic base is used - an ammonia solution with a concentration of 1 wt. %

Пример 11 (сравнительный на промышленной печи пиролиза без проведения обработки змеевика).Example 11 (comparative on an industrial pyrolysis furnace without processing a coil).

Испытания проводили на печи пиролиза прямогонного бензина типа SRT-VI фирмы Lummus. Провели сравнительный пиролиз прямогонного бензина без кислотной обработки змеевиков. Процесс провели при температуре пиролиза 835°C, времени контакта 0,20 сек, массовом соотношение водяной пар:сырье = 0,5:1,0. Оценку коксообразования производили по скорости изменения температуры наружной стенки змеевиков, измеренной при помощи оптического пирометра. Данный показатель характеризирует скорость образования кокса при пиролизе, т.к. нарастание кокса на внутренней поверхности змеевиков приводит к ухудшению теплопередачи и увеличению температуры наружной стенки змеевиков. После пуска печи замерили температуру наружной стенки змеевиков печи пиролиза, которая в среднем составила 958°С. Через 3 часа замеры повторили и значения температуры стенки составило 1015°С. Скорость увеличения температуры стенки составила 19 град/час, что свидетельствует о быстром закоксовывании внутренней стенки змеевиков. Содержание СО и СО2 в продуктах пиролиза, определенное хроматографическим способом, через 3 часа после пуска составило 1,21 мас. % и 0,12 мас. % соответственно. Дальнейшие замеры температуры стенки змеевиков и содержания СО и СО2 проводили 1 раз в сутки. Рост температуры наружной стенки составил в среднем 0,16 град/час, содержание СО и СО2 в продуктах пиролиза, в среднем, составил 0,25 и 0,04 мас. % соответственно. Повышенное образование СО и СО2 привело к необходимости дополнительной очистки полученного продукта - этилена, а пробег печи оказался пониженным и составил 853 часа.The tests were performed on a straight-run gasoline pyrolysis furnace type SRT-VI from Lummus. Comparative pyrolysis of straight-run gasoline without acid treatment of the coils was carried out. The process was carried out at a pyrolysis temperature of 835 ° C, a contact time of 0.20 seconds, the mass ratio of water vapor: raw materials = 0.5: 1.0. Coke formation was estimated by the rate of change of the temperature of the outer wall of the coils, measured using an optical pyrometer. This indicator characterizes the rate of coke formation during pyrolysis, because an increase in coke on the inner surface of the coils leads to a deterioration in heat transfer and an increase in the temperature of the outer wall of the coils. After starting the furnace, we measured the temperature of the outer wall of the coils of the pyrolysis furnace, which averaged 958 ° C. After 3 hours, the measurements were repeated and the wall temperature was 1015 ° C. The rate of increase in wall temperature was 19 deg / h, which indicates the rapid coking of the inner wall of the coils. The content of CO and CO 2 in the pyrolysis products, determined by chromatographic method, 3 hours after starting, amounted to 1.21 wt. % and 0.12 wt. % respectively. Further measurements of the wall temperature of the coils and the contents of CO and CO 2 were carried out once a day. The increase in the temperature of the outer wall averaged 0.16 deg / h; the content of CO and CO 2 in the pyrolysis products averaged 0.25 and 0.04 wt. % respectively. The increased formation of CO and CO 2 led to the need for additional purification of the obtained product, ethylene, and the mileage of the furnace was reduced to 853 hours.

Пример 12 (по изобретению с проведением кислотной промывкой).Example 12 (according to the invention with acid washing).

После проведения стандартной процедуры окислительного выжига на печи типа SRT-VI фирмы Lummus осуществили кислотную обработку змеевиков. Для этого горелки отключили, печь охладили и в змеевики был подан пар с температурой 110-150°С и расходом 12000 кг/час. Пропарку змеевиков проводили в течение 30 мин, после чего в пар был подмешан 5%-ный раствор лимонной кислоты, содержащий 1 мас. % ингибитора коррозии (уротропин) с расходом 2000 кг/час. Каждые 30 мин проводился анализ отработанного кислотного раствора на выходе из печи на содержание ионов металлов, как показано в таблице 3.After the standard oxidative burn procedure, the coils were acid-treated in Lummus type SRT-VI furnaces. To do this, the burners were turned off, the furnace was cooled, and steam was supplied to the coils with a temperature of 110-150 ° C and a flow rate of 12000 kg / h. The steaming of the coils was carried out for 30 minutes, after which a 5% citric acid solution containing 1 wt. % corrosion inhibitor (urotropin) with a flow rate of 2000 kg / h. Every 30 min, the spent acid solution was analyzed at the outlet of the furnace for the content of metal ions, as shown in table 3.

Figure 00000003
Figure 00000003

После стабилизации концентрации ионов металлов в отработанном растворе кислотную промывку прекратили и осуществили нейтрализацию среды в змеевиках подачей в пар, аммиачного раствора с концентрацией 0,01 мас. %, с расходом 100 л/час в течение 10 мин.After stabilization of the concentration of metal ions in the spent solution, the acid washing was stopped and the medium in the coils was neutralized by supplying, in steam, an ammonia solution with a concentration of 0.01 wt. %, with a flow rate of 100 l / h for 10 minutes

После проведения обработки внутренней стенки змеевиков печи провели пиролиз прямогонного бензина аналогично описанному в примере 7. Скорость увеличения температуры наружной стенки змеевиков в первые 3 часа составила 6 град/час, что свидетельствует о значительно более низком образовании кокса при пуске печи. Содержание СО и СО2 в продуктах пиролиза через 3 часа после пуска также оказалось пониженным и составило 0,25 мас. % и 0,06 мас. % соответственно. Дальнейший пробег печи показал рост температуры наружной стенки змеевиков в среднем 0,09 град/час, содержание СО и СО2, в среднем, 0,11 и 0,01 мас. % соответственно. Это позволило исключить дополнительную стадию очистки этилена, а пробег печи составил 1810 часов.After processing the inner wall of the furnace coils, pyrolysis of straight-run gasoline was carried out similarly to that described in Example 7. The rate of increase in the temperature of the outer walls of the coils in the first 3 hours was 6 deg / h, which indicates a significantly lower coke formation during the start-up of the furnace. The content of CO and CO 2 in the pyrolysis products 3 hours after start-up was also reduced and amounted to 0.25 wt. % and 0.06 wt. % respectively. Further mileage of the furnace showed an increase in the temperature of the outer wall of the coils on average 0.09 deg / h, the content of CO and CO 2 , on average, 0.11 and 0.01 wt. % respectively. This made it possible to exclude an additional stage of ethylene purification, and the furnace run was 1810 hours.

Таким образом, использование изобретения приводит к снижению коксообразования, что позволяет увеличить пробег между стадиями окислительного выжига реакторов, и снижению образования СО и СO2, которые загрязняют продукты разложения углеводородного сырья.Thus, the use of the invention leads to a decrease in coke formation, which allows to increase the mileage between the stages of oxidative burning of reactors, and to reduce the formation of CO and CO 2 , which pollute the decomposition products of hydrocarbon feedstocks.

Изобретение может быть использовано для ингибирования коксообразования в любых трубчатых реакторах для проведения высокотемпературных процессов разложения углеводородов, таких как термический крекинг при температуре 500-700°C или пиролиз при температуре 700-900°C, но также и для любых других трубчатых реакторов, работающих при высоких температурах.The invention can be used to inhibit coke formation in any tubular reactors for carrying out high-temperature hydrocarbon decomposition processes, such as thermal cracking at a temperature of 500-700 ° C or pyrolysis at a temperature of 700-900 ° C, but also for any other tubular reactors operating at high temperatures.

Claims (4)

1. Способ химической обработки внутренней поверхности реактора для пиролиза углеводородов, отличающийся тем, что перед пуском реактора осуществляют обработку его поверхности путем промывки парожидкостным раствором кислоты при температуре 100-200°C и последующей нейтрализации 0,0001-1% по массе водным раствором основания, при этом нейтрализацию прекращают при достижении средой потока на выходе из реактора pH 8-9,5.1. The method of chemical treatment of the inner surface of the reactor for the pyrolysis of hydrocarbons, characterized in that before starting the reactor, the surface is treated by washing with a steam-liquid acid solution at a temperature of 100-200 ° C and subsequent neutralization of 0.0001-1% by weight of an aqueous solution of the base, the neutralization is stopped when the medium reaches a stream at the outlet of the reactor pH 8-9.5. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве кислоты используют органическую кислоту с концентрацией, составляющей 0,1-15 мас. %.2. The method according to p. 1, characterized in that the acid used is an organic acid with a concentration of 0.1-15 wt. % 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве кислоты используют неорганическую кислоту с концентрацией, составляющей 0,1-15 мас. %.3. The method according to p. 1, characterized in that the acid used is an inorganic acid with a concentration of 0.1-15 wt. % 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что кислотную промывку реактора проводят с добавлением азотсодержащего ингибитора кислотной коррозии. 4. The method according to p. 1, characterized in that the acid washing of the reactor is carried out with the addition of a nitrogen-containing acid corrosion inhibitor.
RU2013158597/02A 2013-12-27 2013-12-27 Chemical treatment method for inner surface of hydrocarbon pyrolysis reactor RU2566244C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013158597/02A RU2566244C2 (en) 2013-12-27 2013-12-27 Chemical treatment method for inner surface of hydrocarbon pyrolysis reactor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013158597/02A RU2566244C2 (en) 2013-12-27 2013-12-27 Chemical treatment method for inner surface of hydrocarbon pyrolysis reactor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013158597A RU2013158597A (en) 2015-07-10
RU2566244C2 true RU2566244C2 (en) 2015-10-20

Family

ID=53538096

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013158597/02A RU2566244C2 (en) 2013-12-27 2013-12-27 Chemical treatment method for inner surface of hydrocarbon pyrolysis reactor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2566244C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU482490A1 (en) * 1974-03-01 1975-08-30 Предприятие П/Я Р-6830 Method for producing olefinic hydrocarbons
US4116812A (en) * 1977-07-05 1978-09-26 Petrolite Corporation Organo-sulfur compounds as high temperature antifoulants
RU2168533C2 (en) * 1999-06-18 2001-06-10 ООО "Научно-производственная фирма "ПАЛЬНА" Method for decoking of tubular furnaces for hydrocarbon stock pyrolysis
CN101880544A (en) * 2010-07-01 2010-11-10 华东理工大学 Composite method for inhibiting ethylene cracking device from coking
RU2439200C2 (en) * 2005-06-02 2012-01-10 Шеврон Филлипс Кемикал Компани Лп Method of surface treatment to protect it

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU482490A1 (en) * 1974-03-01 1975-08-30 Предприятие П/Я Р-6830 Method for producing olefinic hydrocarbons
US4116812A (en) * 1977-07-05 1978-09-26 Petrolite Corporation Organo-sulfur compounds as high temperature antifoulants
RU2168533C2 (en) * 1999-06-18 2001-06-10 ООО "Научно-производственная фирма "ПАЛЬНА" Method for decoking of tubular furnaces for hydrocarbon stock pyrolysis
RU2439200C2 (en) * 2005-06-02 2012-01-10 Шеврон Филлипс Кемикал Компани Лп Method of surface treatment to protect it
CN101880544A (en) * 2010-07-01 2010-11-10 华东理工大学 Composite method for inhibiting ethylene cracking device from coking

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013158597A (en) 2015-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20130004270A (en) Methods for carbon black production using preheated feedstock and apparatus for same
CZ199494A3 (en) Method of high-temperature cracking with reduced formation of coke
WO2005113726A1 (en) Fouling inhibition of thermal treatment of heavy oils
TWI653319B (en) Use of neutralizer in the manufacture of olefins or styrene
WO2016130644A1 (en) Surface passivation method for fouling reduction
JP5593328B2 (en) Addition of high molecular weight naphthenic tetraacids to crude oil to reduce total crude fouling
US6772771B2 (en) Decoke enhancers for transfer line exchangers
RU2566244C2 (en) Chemical treatment method for inner surface of hydrocarbon pyrolysis reactor
EP1017761A1 (en) Method of inhibiting coke deposition in pyrolysis furnaces
TW201710226A (en) Heavy amine neutralizing agents for olefin or styrene production
EP0839782B1 (en) Process for the inhibition of coke formation in pyrolysis furnaces
US5733438A (en) Coke inhibitors for pyrolysis furnaces
AU2016355377B2 (en) Descaling and anti fouling composition
RU2057784C1 (en) Process for preparing lower olifins
KR101693908B1 (en) Process for inhibiting fouling in hydrocarbon processing
EP3322773B1 (en) A composition, method and applications thereof
CA2927279C (en) Methods for reducing surface fouling in fuel production systems
RU2168533C2 (en) Method for decoking of tubular furnaces for hydrocarbon stock pyrolysis
RU2110554C1 (en) Method and apparatus for thermal processing of hydrocarbon raw material
US5221462A (en) Methods for retarding coke formation during pyrolytic hydrocarbon processing
RU2812141C1 (en) Method for reducing or preventing corrosion or pollution caused by acid compounds
RU2679610C1 (en) Coke formation in the hydrocarbons pyrolysis reactors reduction method
RU2348678C1 (en) Method of obtaining lower olefins c2-c3 from raw light hydrocarbon material
GB1578896A (en) Thermal cracking of hydrocarbons
CN113337306B (en) Method for increasing yield of low-carbon olefin by thermally cracking petroleum hydrocarbon