一种烟气垢质分散剂及其配制方法

摘要

本发明公开了一种烟气垢质分散剂，该分散剂为在线使用，其包括有机溶剂、表面活性剂、缓蚀剂、第一氧化剂、第二氧化剂和助剂，所述有机溶剂、所述表面活性剂、所述缓蚀剂、所述第一氧化剂、所述第二氧化剂和所述助剂混合在一起，其中，所述有机溶剂的质量份数为30‑50份，所述表面活性剂的质量份数为15‑18份，所述缓蚀剂的质量份数为10‑17份，所述第一氧化剂的质量份数为10‑15份，所述第二氧化剂的质量份数为6‑10份，所述助剂的质量份数为5‑10份。

权利要求

1.一种烟气垢质分散剂，其特征在于，该分散剂为在线使用，即催化裂化装置在运行过程中，通过喷洒的方式将分散剂喷射到烟气通道中，包括有机溶剂、表面活性剂、缓蚀剂、第一氧化剂、第二氧化剂和助剂，所述有机溶剂、所述表面活性剂、所述缓蚀剂、所述第一氧化剂、所述第二氧化剂和所述助剂混合在一起，所述第一氧化剂为过硼酸钠和过硫酸铵中的至少一种，所述第二氧化剂为硝酸盐和次氯酸盐中的至少一种，所述第一氧化剂和所述第二氧化剂以水溶液的形式添加，水溶液的浓度为1-20%，其中，所述有机溶剂的质量份数为

30-50份，所述表面活性剂的质量份数为15-18份，所述缓蚀剂的质量份数为10-17份，所述第一氧化剂的质量份数为10-15份，所述第二氧化剂的质量份数为6-10份，所述助剂的质量份数为5-10份。

2.根据权利要求1所述的烟气垢质分散剂，其特征在于，所述有机溶剂为甲醇、二甲基甲酰胺、正己烷、乙醇和乙二醇中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的烟气垢质分散剂，其特征在于，所述表面活性剂为脂肪酸山梨坦、聚山梨酯和硬脂酸中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的烟气垢质分散剂，其特征在于，所述缓蚀剂为钼酸盐、乌洛托品、硫脲和LAN-826中的至少一种，其中，钼酸盐、乌洛托品和硫脲以水溶液的形式添加，水溶液浓度为1%-25%。

5.根据权利要求1所述的烟气垢质分散剂，其特征在于，所述助剂为氯酸钾和三氧化二铁中的至少一种。

6.一种烟气垢质分散剂的配制方法，其特征在于，

S1、将有机溶剂、表面活性剂以及缓蚀剂进行混合；

S2、采用滴加的方法向S1步骤中形成的溶液中滴加第一氧化剂和第二氧化剂，所述第一氧化剂为过硼酸钠和过硫酸铵中的至少一种，所述第二氧化剂为硝酸盐和次氯酸盐中的至少一种，所述第一氧化剂和所述第二氧化剂以水溶液的形式添加，水溶液的浓度为1-

20%；

S3、向S2步骤中形成的溶液中加入助剂；

其中，所述有机溶剂的质量份数为30-50份，所述表面活性剂的质量份数为15-18份，所述缓蚀剂的质量份数为10-17份，所述第一氧化剂的质量份数为10-15份，所述第二氧化剂的质量份数为6-10份，所述助剂的质量份数为5-10份；该分散剂为在线使用，即催化裂化装置在运行过程中，通过喷洒的方式将分散剂喷射到烟气通道中。

7.根据权利要求6所述的配制方法，其特征在于，该配制方法的配制温度为80-120℃，配制压力为0.2-0.3Mpa。

8.根据权利要求6所述的配制方法，其特征在于，该配制方法是在惰性气体保护下进行的，制得的分散剂在惰性气体保护下进行封装。

说明书

一种烟气垢质分散剂及其配制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及烟气管道除垢技术领域，具体地，涉及一种烟气垢质分散剂及其配制方法，更具体地，涉及一种用于催化裂化装置的烟气垢质分散剂及其配制方法。

背景技术

[0002] 催化裂化装置是一种热量过剩且高品位能量较多的炼油装置。能量回收在节能中的作用十分显著。近年来利用催化裂化再生烟气、再生器和循环油浆等全部高温余热发生中压蒸汽，驱动背压汽轮机做功后利用1.0MPa或0.5MPa背压蒸汽作为工艺或全厂用汽的方法，收到了良好的节能效果。

[0003] 催化裂化装置的进料通常是蜡油掺入部分减压渣油或是全部常压渣油，这些进料含有较高的残碳、重金属和难于裂解的组分。在提升管反应器内，进料与助剂接触进行裂解反应生成轻烃，例如汽油、柴油和气体产品等。同时，难于裂解的组分缩合成焦炭，焦炭沉积在助剂表面致使助剂失去活性。为了使失活的助剂再生，必须向再生器内通入空气，从而烧掉助剂表面的焦质，恢复助剂的活性。在再生烧焦过程中所释放出来的热量，一部分使助剂提高温度，提供裂化反应所需的热量，另一部分被烟气带走，产生大量的高温烟气。

[0004] 再生高温烟气中含有助剂粉尘，这会对烟机有磨损。可以在烟机前设置三旋，经三旋分离后的烟气含尘量为0.2g/m3。烟气携带的助剂粉尘粒度较细，其中90％以上的粉尘粒度<10μm，但无腐蚀性。助剂粉尘使受热面产生积灰，积灰呈疏松状，遍及整个锅炉受热面。

[0005] 再生烟气含有硫化物SOx。SOx含量取决于进料含硫量，通常催化裂化原料油中含有0.3％～3.0％(质量分数)的硫。国产催化原料油的含硫量通常≤1％(质量分数)，而中东产原油生产的催化原料油的含硫量较高。原料油中的硫以有机硫化物的形式存在。经裂化后，进料中的硫大约50％以H2S形式进入气体产物，40％进入液体产品，其余的10％进入焦炭，沉积在裂化助剂上。在再生器烧焦过程中焦炭中的硫氧化为SO2和SO3，统称为SOx，存在于烟气中。通过计算可知，当催化原料油含硫量超过0.5％(质量分数)时，烟气中的SOx就达到
300μg/g以上。受反应动力学条件限制，烟气中的SO3一般占SOx总量的10％以下。SO3可以提高烟气露点，能与低温受热面上的凝结液形成稀硫酸，对受热面金属产生低温腐蚀。高温烟气经三旋分离后，大部分助剂粉尘得以去除，但气相介质中仍残留一定数量的粒度<10μm极细助剂粉尘和SOx酸性气体。助剂粉尘使受热面产生积灰,积灰呈疏松状,遍及整个锅炉受热面。SO3可以提高烟气露点，能与低温受热面上的凝结液形成稀硫酸，对受热面金属产生低温腐蚀。

[0006] 余热锅炉上的积灰按其粘结强度可分为松散性和粘结性积灰。松散性积灰的产生仅是个物理过程，只要保证合适的受热面结构尺寸和足够的气流能量，并在必要时配合正常的定期吹灰等即可将积灰污染程度控制在合理的范围内。但对同时伴有物理、化学2种作用的粘结性积灰，由于积灰层强度高，物理方法难以消除，容易造成堵灰。低温粘结性积灰是由于H2SO4、H2O凝结在受热面上，与灰粒通过低温硬结形成，硬结过程的时间效应和化学作用使得沉积物有较高的粘结强度，不容易清除，造成装置的热量损失并且降低了装置的使用寿命。

发明内容

[0007] 本发明的一个目的是提供一种烟气垢质分散剂的新技术方案。

[0008] 根据本发明的第一方面，提供了一种烟气垢质分散剂。该分散剂为在线使用，其包括有机溶剂、表面活性剂、缓蚀剂、第一氧化剂、第二氧化剂和助剂，所述有机溶剂、所述表面活性剂、所述缓蚀剂、所述第一氧化剂、所述第二氧化剂和所述助剂混合在一起，其中，所述有机溶剂的质量份数为30-50份，所述表面活性剂的质量份数为15-18份，所述缓蚀剂的质量份数为10-17份，所述第一氧化剂的质量份数为10-15份，所述第二氧化剂的质量份数为6-10份，所述助剂的质量份数为5-10份。

[0009] 可选地，所述有机溶剂为甲醇、二甲基甲酰胺、正己烷、乙醇和乙二醇中的至少一种。

[0010] 可选地，所述表面活性剂为脂肪酸山梨坦、聚山梨酯和硬脂酸中的至少一种。

[0011] 可选地，所述缓蚀剂为钼酸盐、乌洛托品、硫脲和LAN-826中的至少一种，其中，钼酸盐、乌洛托品和硫脲以水溶液的形式添加，水溶液浓度为1％-25％。

[0012] 可选地，所述第一氧化剂为过硼酸钠和过硫酸铵中的至少一种，所述第二氧化剂为硝酸盐和次氯酸盐中的至少一种，所述第一氧化剂和所述第二氧化剂以水溶液的形式添加，水溶液的浓度为1-20％。

[0013] 可选地，所述助剂为氯酸钾和三氧化二铁中的至少一种。

[0014] 根据本发明的另一个方面，提供了一种烟气垢质分散剂的配制方法。该方法包括：

[0015] S1、将所述有机溶剂、所述表面活性剂以及所述缓蚀剂进行混合；

[0016] S2、采用滴加的方法向S1形成的溶液中滴加第一氧化剂和第二氧化剂；

[0017] S3、向S2形成的溶液中加入所述助剂。

[0018] 可选地，该配制方法的配制温度为80-120℃，配制压力为0.2-0.3Mpa。

[0019] 可选地，该配制方法是在惰性气体保护下进行的，制得的分散剂在惰性气体保护下进行封装。

[0020] 本发明的发明人发现，在现有技术中，通常采用物理方法进行烟气积灰的清除，停炉时间长，影响生产。因此，本发明所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本发明是一种新的技术方案。

[0021] 通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

[0022] 被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

[0023] 图1是根据本发明实施例的烟气垢质分散剂的配制方法的流程图。

[0024] 图2是根据本发明实施例的用于烟气垢质分散剂的加药装置的结构示意图。

[0025] 附图标记说明：

[0026] 10：余热锅炉；11：烟气通道；12：加药管路；13：加药泵；14：药剂槽；15：阀门。

具体实施方式

[0027] 现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

[0028] 以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

[0029] 对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

[0030] 在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

[0031] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

[0032] 根据本发明的实施例，提供了一种烟气垢质分散剂。该分散剂为在线使用。即，催化裂化装置在运行过程中，通过喷洒的方式将分散剂喷射到烟气通道中。通过这种方试，催化裂化装置无需停车即可进行分散剂的添加。该分散剂包括有机溶剂、表面活性剂、缓蚀剂、第一氧化剂、第二氧化剂和助剂，所述有机溶剂、所述表面活性剂、所述缓蚀剂、所述第一氧化剂、所述第二氧化剂和所述助剂混合在一起，其中，所述有机溶剂的质量份数为30-50份，所述表面活性剂的质量份数为15-18份，所述缓蚀剂的质量份数为10-17份，所述第一氧化剂的质量份数为10-15份，所述第二氧化剂的质量份数为6-10份，所述助剂的质量份数为5-10份。

[0033] 该分散剂尤其适用于催化裂化装置的余热锅炉的烟气分散，避免烟气聚集形成积灰甚至结垢。

[0034] 该分散剂采用在线喷洒，分散剂被喷入高温烟气后，借助烟气的温度和动能瞬间实现气化和与烟气的均匀混合，起效迅速。

[0035] 此外，分散剂与高温烟气中的极细催化粉尘发生共晶，或者分散剂吸附在烟气的结晶表面上，扭曲晶格，破坏结晶行为和取向性。改变晶体的形状和尺寸，避免了晶间粘结形成三维网状结构。阻止晶体的继续形成和发育，大大减少了晶体在蒸汽过热器、蒸发管束和省煤器炉管上聚集形成积灰。

[0036] 此外，分散剂中的表面活性剂，能清除炉管表面、消除金属表面电荷，阻止杂质在炉管壁上附着。表面活性剂对余热锅炉已经形成的积灰有润湿、渗透作用，对余热锅炉管壁积灰有去除作用，并且不影响高温烟气的二次利用。

[0037] 此外，分散剂在炉管壁上形成保护膜，阻止催化粉尘及酸性气体等物质接触炉管表面，保持余热锅炉装置其它部位的金属表面光滑。

[0038] 此外，分散剂可以吸收烟气中酸性气体，降低酸性气体浓度，达到缓蚀效果，防止管壁发生点蚀。

[0039] 此外，所投加的分散剂量是微量的，例如，烟气流量为20万方/小时的烟气管道，分散剂投加量为1.8升/小时。该投加量不会改变烟气组分及其理化性质，例如烟气的温度、含尘、压力、流量等，更不会对余热锅炉正常运行产生不利影响。

[0040] 此外，分散剂中含有缓蚀性组份，通过余热锅炉管线后，会对管线产生保护作用。

[0041] 可选的是，所述有机溶剂为甲醇、二甲基甲酰胺、正己烷、乙醇和乙二醇中的至少一种。上述有机溶剂在烟气中分散性良好，可以使分散剂迅速分散，分散剂起效快。

[0042] 可选的是，所述表面活性剂为脂肪酸山梨坦、聚山梨酯和硬脂酸中的至少一种。上述表面活性剂可使分散剂有效地附着在烟气管道的内表面，并降低积灰的附着力。

[0043] 可选的是，所述缓蚀剂为钼酸盐、乌洛托品、硫脲和LAN-826中的至少一种，其中，钼酸盐、乌洛托品和硫脲以水溶液的形式添加，水溶液浓度为1％-25％。LAN-826位[0044] 可选的是，所述第一氧化剂为过硼酸钠和过硫酸铵中的至少一种，所述第二氧化剂为硝酸盐和次氯酸盐中的至少一种，所述第一氧化剂和所述第二氧化剂以水溶液的形式添加，水溶液的浓度为1-20％。硝酸盐可选的是硝酸钾、硝酸钠、硝酸锌或者硝酸钙。次氯酸盐可选的是，次氯酸钾、次氯酸钠或者次氯酸钙。第一氧化剂和第二氧化剂与硬质垢能形成低熔点共熔物，在烟气温度作用下，硬质垢成为疏松易剥落产物。

[0045] 可选的是，所述助剂为氯酸钾和三氧化二铁中的至少一种。

[0046] 根据本发明的另一个实施例，提供了一种烟气垢质分散剂的配制方法。该方法包括：

[0047] S1、将所述有机溶剂、所述表面活性剂以及所述缓蚀剂进行混合；

[0048] S2、采用滴加的方法向S1形成的溶液中滴加第一氧化剂和第二氧化剂；

[0049] S3、向S2形成的溶液中加入所述助剂。

[0050] 该配制方法可以形成均匀的分散剂，并且避免在混合过程中溶液过度放热。

[0051] 可选的是，该配制方法的配制温度为80-120℃，配制压力为0.2-0.3Mpa。在该条件下，分散剂的各个组分能迅速互溶。

[0052] 可选的是，该配制方法是在惰性气体保护下进行的，制得的分散剂在惰性气体保护下进行封装。在该条件下，能够有效地防止第一氧化剂和第二氧化剂的氧化，可使分散剂保持持久的分散效果。

[0053] 实施例：

[0054] 某炼油厂，每年因催化裂化再生高温烟气余热回收锅炉积灰清理造成的停炉时间为40天。余热锅炉产汽量为50t/h。由于停炉，使得产汽量减少48000吨，严重影响了生产。

[0055] 采用本发明的分散剂进行在线添加。如图2所示，烟气通道11通往余热锅炉10。加药装置包括加药泵13和药剂槽14，加药泵13通过管路与药剂槽14连通在一起。加药泵13通过加药管路12与烟气通道11连通。加药管路12和烟气通道11上分别设置有阀门15以控制流量。分散剂被加入到余热锅炉10的烟气管道11的入口前。例如，加药管路12的入口设置在进余热锅炉10前1-1.5米处。加药管路12采用DN15mm不锈钢管，管线的走向可以根据实际情况进行设置。此外，在冬季加药时，加药管线12要求加伴热管并保温。为了达到更好的加药效果，在加药管路12的入口设置有喷淋装置(未示出)，喷淋装置可以使分散剂迅速扩散。

[0056] 在加药后，分散剂借助烟气的残留温度瞬间气化，气化后的分散剂与烟气在流动中均匀混合，并进入余热锅炉内。分散剂在气态下直接对余热锅炉的灰垢的产生有效抑制和分散，使积灰和结垢大大减少，显著延长余热锅炉的使用寿命，大大减少了停炉次数。

[0057] 所使用的分散剂按照本发明提供的配制方法进行配置。例如：

[0058] 实施例一：

[0059] 分散剂包括：甲醇30份，脂肪酸山梨坦15份，5％的钼酸盐10份，1％的过硫酸钠15份，1％硝酸锌10份，氯酸钾5份。

[0060] 实施例二：

[0061] 分散剂包括：甲醇50份，脂肪酸山梨坦18份，10％的钼酸盐17份，20％的过硫酸钠10份，20％硝酸锌10份，氯酸钾10份。

[0062] 实施例三：

[0063] 分散剂包括：甲醇40份，脂肪酸山梨坦16份，5％的钼酸盐13份，10％的过硫酸钠12份，10％硝酸锌11份，氯酸钾7份。

[0064] 实施例四：

[0065] 分散剂包括：二甲基甲酰胺30份，聚山梨酯16份，10％的钼酸盐13份，10％的过硫酸钠12份，10％硝酸锌11份，氯酸钾7份。

[0066] 实施例五：

[0067] 分散剂包括：二甲基甲酰胺30份，脂肪酸山梨坦15份，5％的钼酸盐10份，1％的过硫酸钠15份，1％过硝酸钠10份，氯酸钾5份。

[0068] 实施例六：

[0069] 分散剂包括：二甲基甲酰胺50份，脂肪酸山梨坦18份，10％的钼酸盐17份，20％的过硫酸钠10份，20％硝酸钠10份，氯酸钾10份。

[0070] 实施例七：

[0071] 分散剂包括：二甲基甲酰胺40份，脂肪酸山梨坦16份，5％的钼酸盐13份，10％的过硫酸钠12份，10％硝酸钠11份，氯酸钾7份。

[0072] 实施例八：

[0073] 分散剂包括：乙二醇30份，聚山梨酯16份，10％的钼酸盐13份，10％的过硫酸钠12份，10％硝酸钠11份，氯酸钾7份。

[0074] 实施例九：

[0075] 分散剂包括：乙二醇30份，脂肪酸山梨坦15份，5％的钼酸盐10份，1％的过硫酸钠15份，1％硝酸钾10份，氯酸钾5份。

[0076] 实施例十：

[0077] 分散剂包括：乙二醇50份，脂肪酸山梨坦18份，10％的钼酸盐17份，20％的过硫酸钠10份，20％硝酸钾10份，氯酸钾10份。

[0078] 实施例十一：

[0079] 分散剂包括：乙二醇40份，脂肪酸山梨坦16份，5％的钼酸盐13份，10％的过硫酸钠12份，10％硝酸钾11份，氯酸钾7份。

[0080] 实施例十二：

[0081] 分散剂包括：二甲基甲酰胺30份，硬脂酸15份，5％的钼酸盐10份，1％的过硫酸钠15份，1％过硝酸钾10份，氯酸钾5份。

[0082] 实施例十三：

[0083] 分散剂包括：二甲基甲酰胺50份，硬脂酸18份，10％的钼酸盐17份，20％的过硫酸钠10份，20％硝酸锌10份，氯酸钾10份。

[0084] 实施例十四：

[0085] 分散剂包括：二甲基甲酰胺40份，硬脂酸16份，5％的钼酸盐13份，10％的过硫酸钠12份，10％硝酸锌11份，氯酸钾7份。

[0086] 实施例十五：

[0087] 分散剂包括：乙二醇30份，硬脂酸16份，10％的钼酸盐13份，10％的过硫酸钠12份，10％硝酸锌11份，氯酸钾7份。

[0088] 实施例十六：

[0089] 分散剂包括：乙二醇30份，硬脂酸15份，5％的钼酸盐10份，1％的过硫酸钠15份，1％硝酸锌10份，氯酸钾5份。

[0090] 实施例十七：

[0091] 分散剂包括：乙二醇50份，硬脂酸18份，10％的钼酸盐17份，20％的过硫酸钠10份，20％硝酸锌10份，氯酸钾10份。

[0092] 实施例十八：

[0093] 分散剂包括：乙二醇40份，硬脂酸16份，5％的钼酸盐13份，10％的过硫酸钠12份，10％硝酸锌11份，氯酸钾7份。

[0094] 实施例十九：

[0095] 分散剂包括：甲醇30份，脂肪酸山梨坦15份，5％的钼酸盐10份，1％的过硫酸钠15份，1％硝酸钾10份，三氧化二铁5份。

[0096] 实施例二十：

[0097] 分散剂包括：甲醇50份，脂肪酸山梨坦18份，10％的钼酸盐17份，20％的过硫酸钠10份，20％硝酸钾10份，三氧化二铁10份。

[0098] 实施例二十一：

[0099] 分散剂包括：甲醇40份，脂肪酸山梨坦16份，5％的钼酸盐13份，10％的过硫酸钠12份，10％硝酸钾11份，三氧化二铁7份。

[0100] 实施例二十二：

[0101] 分散剂包括：二甲基甲酰胺30份，聚山梨酯16份，10％的钼酸盐13份，10％的过硫酸钠12份，10％硝酸钾11份，三氧化二铁7份。

[0102] 在另一个实施例中，缓蚀剂采用LAN826、1％-25％的乌洛托品水溶液或者1％-25％的硫脲水溶液。

[0103] 在另一个实施例中，有机溶剂采用正己烷或者乙醇。

[0104] 上述实施例中的份数均为质量份数。

[0105] 采用上述实施例的分散剂后，余热锅炉运行周期显著延长，因积灰造成的停炉检修事故，每年用于清理烟气积灰的停炉时间为6-12天，大大减少了因停炉造成的生产损失。

[0106] 该药剂在清灰的同时还有极强的金属缓蚀效果，能大大延长余热锅炉机组、配套设备以及部件的寿命。

[0107] 虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。