Veolia水务技术与方案

乙烯炉涂层YieldUp*增加欧洲裂解炉的运行时间和生产率

乙烯厂视图

 

价值主张

 

挑战

乙烯装置管式蒸汽裂解反应器的内部会形成焦炭,这对该工艺的能源效率和经济可行性影响很大。当蒸汽裂解盘管内形成焦炭时,会导致压降更高,进而改变装置的运行长度和产品的选择性。由于焦炭的形成,金属管温度(TMT)会随着时间的推移而上升,最终需要停炉进行“除焦”,导致生产损失,同时也增加了能源消耗和维护成本。

近年来,为了开发减少焦炭形成的技术,各企业已经进行了多项努力。Veolia开发出了一种被称为YieldUp的新型专利催化涂层,它具有独特的化学结构,能够在接触焦炭时将其转化为碳氧化物。

创新的YieldUp涂层被应用于即将安装在一台30 T/h欧洲乙烯蒸汽裂解炉的新炉管上,该裂解炉的效率和耐久性由不同的原料类型(如石脑油、液化石油气和丁烷)决定。涂层炉管经过了36个月的试用,以确定是否能降低除焦频率,之前使用无涂层炉管时,每40天就需要进行除焦。

YieldUp涂层炉管

图1:YieldUp涂层炉管

解决方案

YieldUp是由我们的研发中心开发的一种专利催化涂层。

该涂层钝化了反应器合金的催化活性位点,减少了催化焦炭沉积物的积累。它与高温蒸汽反应,通过气化将沉积的焦炭转化为CO2和氢气。

安装在欧洲乙烯裂解炉的新盘管被涂上了一层25μm的YieldUp,然后在盘管内表面烧结。之后将盘管组装、焊接并安装到蒸汽裂解炉中。

使用新涂层炉管的裂解炉处理了各种原料,以便监测在各种操作条件下发生的焦炭沉积物形成。

结果

衡量涂层有效性和性能的关键性能指标包括运行期间的炉管金属温度(TMT)曲线(图2)。

带涂层管炉的TMT监测

图2:带涂层炉管的裂解炉TMT监测

除焦后重启期间的初始TMT持续降低10-20°C (18-36°F)。正如预期的那样,整个运行过程中的TMT曲线比未施加涂层的裂解炉更加平坦,这导致裂解炉的运行时间延长,直到达到1120°C的最高TMT (2250° F)。

在每个除焦周期后都能观察到YieldUp的功效,因为CO2的飙升表明涂层催化了焦炭的气化,使管内沉积物的形成减少。

经过9个月的运行和多次除焦周期后,还对处理过的炉管进行了冶金分析,确认了涂层仍然存在。因此,其多次运行后的耐久性也得到了保证。

在使用YieldUp涂层炉管的36个月运行期间,裂解炉的除焦频率降低了一半,有效地将运行长度翻了一番,从不到40天的基线增加到近80天(图3)。

欧洲裂解炉除焦间期运行时间

图3:欧洲裂解炉除焦间期运行时间

与提高传热效率和降低除焦频率相关的燃料节省估计为~3%,每年节省约500,000欧元,并减少了~3000T/年的CO2排放。除焦频率的降低也意味着更长的正常运行时间,预计可使工厂的生产率增加3%。由于蠕变和渗碳的减少,该涂层还有望延长盘管的寿命,这代表着显著的运营收益。

 

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