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炉管结焦是热裂解法生产乙烯过程中不可避免的世界性难题,开发行之有效的抑制结焦方法对于提高乙烯生产技术水平和节能减排具有重要的意义。本文研究了模拟裂解工艺参数对Cr25Ni35炉管预氧化表面结焦行为的影响;采用APCVD法在退役Cr25Ni35炉管表面制备了SiO2/S涂层。研究了SiO2/S涂层、实验室自制的DT-1型硫磷结焦抑制剂及其两者联合,以及N-1碱金属抑制剂的抗结焦性能。主要研究内容及结论如下:(1)对Cr25Ni35炉管进行预氧化,获得了尖晶石结构的氧化层。研究了工艺参数对Cr25Ni35炉管预氧化表面结焦的影响,掌握了裂解时间、裂解温度、稀释比对结焦行为的影响规律。结果表明,随裂解时间的延长和裂解温度的提高,焦丝直径生长速率分别为0.027μm/min和0.0051 gm/℃,温度的升高加速了结焦由催化结焦向热裂解结焦的过渡。稀释比增大,烃分压降低,结焦速率降低。(2)研究了退役Cr25Ni35炉管的表面形貌和组织结构,采用APCVD法在退役Cr25Ni35炉管表面制备了SiO2/S涂层,并研究了涂层的形貌、成分、结构和抗热冲击性能。结果表明,涂层致密,由Si-O-Si三节环结构和非晶态的Si-O-S结构构成,可经受16次900℃高温水冷热冲击试验。(3)对比研究了SiO2/S涂层和DT-1型硫磷结焦抑制剂的抗结焦性能,并对涂层与抑制剂的联合抑制性能进行了研究。结果表明,涂层和抑制剂的结焦抑制率分别为65.07%和69.2%,两种工艺条件的抗结焦性能相当,且都改变了焦层的形貌;涂层与结焦抑制剂联合使用时,抑制剂最佳添加值约为50 ppm,其联合抑制率为98.5%,抑制作用极为显著。(4)开展了碱金属元素对结焦行为影响的实验,揭示了碱金属元素抑制结焦的机理和规律。结果表明,N-1添加量为200 ppm时的结焦抑制率为51.54%。碱金属元素的注入,提高了焦的石墨化程度,促进了由非催化结焦机理生成的焦炭颗粒与水蒸气的气化反应,使催化焦丝呈纳米级细化。