本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，具體涉及一種煤氣預(yù)熱管內(nèi)壁積碳的去除方法。
背景技術(shù)：
工業(yè)生產(chǎn)中，在物料與焦?fàn)t煤氣的反應(yīng)體系中，如果反應(yīng)的溫度要求比較高時(shí)，一般會(huì)采用煤氣預(yù)熱管對(duì)焦?fàn)t煤氣進(jìn)行預(yù)熱。由于焦?fàn)t煤氣中含有甲烷和其它不飽和烴，這些成分在高溫的預(yù)熱管中會(huì)裂解產(chǎn)生單質(zhì)碳，單質(zhì)碳粘附在預(yù)熱管內(nèi)壁形成積碳。日積月累，預(yù)熱管內(nèi)壁的積碳逐漸變厚，不僅導(dǎo)致管道通氣的阻力增大，而且會(huì)影響預(yù)熱管傳熱性能，使整個(gè)預(yù)熱盤管的預(yù)熱效率大大降低，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)積碳脫落堵塞管道。
現(xiàn)有的處理預(yù)熱管積碳的方法，是向管道內(nèi)通入一定流量的空氣，同時(shí)保持管道內(nèi)部具有一定溫度，使積碳與空氣緩慢反應(yīng)生成氣體并且排除。然而采用這種實(shí)施方式時(shí)，整個(gè)除碳過程需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。例如在煤氣預(yù)熱器管道中以130-150nm3/h的流量通入預(yù)熱焦?fàn)t煤氣，在運(yùn)行120小時(shí)后，煤氣預(yù)熱管自身阻力達(dá)到20kpa，表明由于預(yù)熱管內(nèi)壁積碳導(dǎo)致管道通氣阻力變大。向管道內(nèi)以60nm3/h流量通入空氣，并且保持管道溫度800℃，監(jiān)測(cè)管道自身阻力，在25小時(shí)后預(yù)熱管自身阻力達(dá)到12kpa，在55小時(shí)后基本達(dá)到0kpa?？梢娺@種方法需要約55小時(shí)時(shí)間，才可以基本除盡預(yù)熱管內(nèi)壁積碳。如果通過加大空氣通入量促使反應(yīng)加快，則在積碳較多的管壁位置，由于反應(yīng)更為劇烈，容易造成局部放熱量過大，使煤氣預(yù)熱管有局部燒壞的風(fēng)險(xiǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為：現(xiàn)有煤氣預(yù)熱管內(nèi)壁積碳去除難度大、耗時(shí)長(zhǎng)等問題。
本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案為：提供一種煤氣預(yù)熱管內(nèi)壁積碳的去除方法。該方法包括以下步驟：
向煤氣預(yù)熱管內(nèi)通入a氣體和b氣體，控制管內(nèi)溫度500～1000℃，持續(xù)通入氣體直到煤氣預(yù)熱管通氣阻力阻力≤0.3kpa，先停止通入a氣體，隨后停止通入b氣體；所述a氣體為與碳發(fā)生放熱反應(yīng)的氣體，所述b氣體為惰性氣體。
其中，上述煤氣預(yù)熱管內(nèi)壁積碳的去除方法中，所述的a氣體為空氣、氧氣或臭氧中的至少一種。
進(jìn)一步的，上述煤氣預(yù)熱管內(nèi)壁積碳的去除方法中，所述的a氣體為空氣時(shí)，通入空氣的體積比與惰性氣體體積比為0.5～1.5﹕1。
進(jìn)一步的，上述煤氣預(yù)熱管內(nèi)壁積碳的去除方法中，所述的a氣體為氧氣時(shí)，通入氧氣的體積比與惰性氣體體積比為0.1～0.3﹕1。
進(jìn)一步的，上述煤氣預(yù)熱管內(nèi)壁積碳的去除方法中，所述的a氣體為臭氧時(shí)，通入臭氧的體積比與惰性氣體體積比為0.05～0.15﹕1。
進(jìn)一步的，上述煤氣預(yù)熱管內(nèi)壁積碳的去除方法中，通入空氣和惰性氣體的具體步驟為：
a、向預(yù)熱管內(nèi)按體積比0.5～0.8﹕1通入空氣和b氣體，反應(yīng)180～300min；
b、向預(yù)熱管內(nèi)按體積比0.8～1.2﹕1通入空氣和b氣體，反應(yīng)180～300min；
c、向預(yù)熱管內(nèi)按體積比1.2～1.5﹕1通入空氣和b氣體，反應(yīng)120～240min；
d、先停止通入a氣體，隨后停止通入b氣體。
進(jìn)一步的，上述煤氣預(yù)熱管內(nèi)壁積碳的去除方法中，通入氧氣和惰性氣體的具體步驟為：
a、向預(yù)熱管內(nèi)按體積比0.1～0.16﹕1通入氧氣和b氣體，反應(yīng)180～300min；
b、向預(yù)熱管內(nèi)按體積比0.16～0.24﹕1通入氧氣和b氣體，反應(yīng)180～300min；
c、向預(yù)熱管內(nèi)按體積比0.24～0.3﹕1通入氧氣和b氣體，反應(yīng)120～240min；
d、先停止通入a氣體，隨后停止通入b氣體。
進(jìn)一步的，上述煤氣預(yù)熱管內(nèi)壁積碳的去除方法中，通入臭氧和惰性氣體的具體步驟為：
a、向預(yù)熱管內(nèi)按體積比0.05～0.08﹕1通入臭氧和b氣體，反應(yīng)180～300min；
b、向預(yù)熱管內(nèi)按體積比0.08～0.12﹕1通入臭氧和b氣體，反應(yīng)180～300min；
c、向預(yù)熱管內(nèi)按體積比0.12～0.15﹕1通入臭氧和b氣體，反應(yīng)120～240min；
d、先停止通入a氣體，隨后停止通入b氣體。
其中，上述煤氣預(yù)熱管內(nèi)壁積碳的去除方法中，所述的b氣體為氮?dú)饣驓鍤狻?/p>
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用通入空氣、氧氣或臭氧的方式來去除煤氣預(yù)熱管內(nèi)壁的積碳，積碳能夠與通入氣體快速反應(yīng)，并且通過控制通入氣體的體積，同時(shí)通入惰性氣體進(jìn)行保護(hù)，不會(huì)在積碳較多的位置出現(xiàn)局部過熱導(dǎo)致煤氣預(yù)熱管局部燒壞的風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明方法操作簡(jiǎn)單，流程短，效率高，能高效的脫除煤氣預(yù)熱管內(nèi)壁的積碳，具有重要的意義。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了一種煤氣預(yù)熱管內(nèi)壁積碳的去除方法，包括以下步驟：
向預(yù)熱管內(nèi)通入a氣體和b氣體，控制反應(yīng)溫度為500～1000℃，一直持續(xù)直到煤氣預(yù)熱管通氣阻力阻力≤0.3kpa，先停止通入a氣體，隨后停止通入b氣體；所述a氣體為與碳發(fā)生放熱反應(yīng)的氣體，所述b氣體為惰性氣體。
本方法向預(yù)熱管內(nèi)通入a氣體和b氣體，其中a氣體為與碳發(fā)生放熱反應(yīng)的氣體，其可以是一種混合氣體，例如空氣，或者是單一種氣體，例如氧氣、臭氧等，也可以為氧氣、空氣、臭氧三者的任意組合；所述b氣體為惰性氣體，例如可以是氮?dú)饣驓鍤獾取?/p>
通入氣體的同時(shí)，保持管道內(nèi)溫度在500～1000℃，使a氣體與碳發(fā)生反應(yīng)。a氣體與碳反應(yīng)時(shí)會(huì)放熱，此時(shí)通入惰性氣體b氣體能夠帶走一部分熱量。在積碳嚴(yán)重的位置，由于反應(yīng)劇烈，a氣體與碳反應(yīng)大量放熱，但由于b氣體會(huì)帶走大量熱量，因此不會(huì)出現(xiàn)局部過熱，燒壞管道的情況。
本發(fā)明方法中，選擇空氣、氧氣或臭氧與積碳發(fā)生反應(yīng)來去除積碳的原因?yàn)椋@些其他與碳的反應(yīng)產(chǎn)物都為氣態(tài)的物質(zhì)，能夠跟隨管道中通入的惰性氣體氣流排出管外，不會(huì)滯留管道中造成管道的堵塞。
采用本發(fā)明方法去除積碳，一直到檢測(cè)煤氣預(yù)熱管通氣阻力變小達(dá)到需求，例如自身阻力降至0.3kpa以下。則表明積碳基本除盡，此時(shí)先停止通入a氣體，隨后停止通入b氣體，停止a氣體后，反應(yīng)即停止，后停止通入的b氣體還能再帶走部分反應(yīng)熱量，不會(huì)使管壁過熱，燒壞管道。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員在實(shí)施本發(fā)明時(shí)還可以針對(duì)煤氣預(yù)熱管的規(guī)格不同、預(yù)熱管內(nèi)積碳程度不同等適當(dāng)選擇參數(shù)。如管道規(guī)格較小或者積碳較少可以縮短通氣除碳時(shí)間；對(duì)于管道內(nèi)積碳比較均勻，沒有局部積碳明顯過多的情況，可以減少b氣體的通入量，即改變a氣體和b氣體通入的量比。
通常情況下以空氣作為a氣體時(shí)，可以是包括順序進(jìn)行的以下步驟：
a、向預(yù)熱管內(nèi)按體積比0.5～0.8﹕1通入空氣和b氣體，反應(yīng)時(shí)間控制在180～300min；
b、向預(yù)熱管內(nèi)按體積比0.8～1.2﹕1通入空氣和b氣體，反應(yīng)時(shí)間控制在180～300min；
c、向預(yù)熱管內(nèi)按體積比1.2～1.5﹕1通入空氣和b氣體，反應(yīng)時(shí)間控制在120～240min；
d、先停止通入a氣體，隨后停止通入b氣體，并恢復(fù)通入煤氣，煤氣預(yù)熱管恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。
以氧氣作為a氣體時(shí)，可以是包括順序進(jìn)行的以下步驟：
a、向預(yù)熱管內(nèi)按體積比0.1～0.16﹕1通入氧氣和b氣體，反應(yīng)時(shí)間控制在180～300min；
b、向預(yù)熱管內(nèi)按體積比0.16～0.24﹕1通入氧氣和b氣體，反應(yīng)時(shí)間控制在180～300min；
c、向預(yù)熱管內(nèi)按體積比0.24～0.3﹕1通入氧氣和b氣體，反應(yīng)時(shí)間控制在120～240min；
d、先停止通入a氣體，隨后停止通入b氣體，并恢復(fù)通入煤氣，煤氣預(yù)熱管恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。
以臭氧作為a氣體時(shí)，可以是包括順序進(jìn)行的以下步驟：
a、向預(yù)熱管內(nèi)按體積比0.05～0.08﹕1通入臭氧和b氣體，反應(yīng)時(shí)間控制在180～300min；
b、向預(yù)熱管內(nèi)按體積比0.08～0.12﹕1通入臭氧和b氣體，反應(yīng)時(shí)間控制在180～300min；
c、向預(yù)熱管內(nèi)按體積比0.12～0.15﹕1通入臭氧和b氣體，反應(yīng)時(shí)間控制在120～240min；
d、先停止通入a氣體，隨后停止通入b氣體，并恢復(fù)通入煤氣，煤氣預(yù)熱管恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。
下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步的解釋說明，但不表示將保護(hù)范圍限制在實(shí)施例所述范圍內(nèi)。
在煤氣預(yù)熱器管道中以130～150nm3/h的流量通入預(yù)熱焦?fàn)t煤氣，在運(yùn)行120小時(shí)后，煤氣預(yù)熱管自身阻力達(dá)到20kpa。
實(shí)施例1采用本發(fā)明方法去除煤氣預(yù)熱管內(nèi)壁積碳
對(duì)煤氣預(yù)熱管道進(jìn)行積碳去除，具體的操作步驟如下：
a、以45nm3/h流量通入空氣，以60nm3/h流量通入氮?dú)?，管道?nèi)溫度控制在900℃，持續(xù)時(shí)間240min，本步驟完成后檢測(cè)到預(yù)熱管壓力為13.4kpa；
b、以60nm3/h流量通入空氣，以60nm3/h流量通入氮?dú)?，管道?nèi)溫度控制在900℃，持續(xù)時(shí)間240min，本步驟完成后檢測(cè)到預(yù)熱管壓力為4.3kpa；
c、以75nm3/h流量通入空氣，以60nm3/h流量通入氮?dú)?，管道?nèi)溫度控制在900℃，持續(xù)時(shí)間180min，本步驟完成后檢測(cè)到預(yù)熱管壓力為0kpa。
具體的反應(yīng)參數(shù)如下表1所示。
表1實(shí)施例1積碳去除的參數(shù)設(shè)置
實(shí)施例1可知，采用空氣和氮?dú)馊コe碳時(shí)，可在660min內(nèi)將積碳去除干凈，使預(yù)熱管阻力達(dá)到0kpa，煤氣預(yù)熱管沒有局部過熱，燒壞管道的現(xiàn)象。
實(shí)施例2-10采用本發(fā)明方法去除煤氣預(yù)熱管內(nèi)壁積碳
實(shí)施例2-10的操作步驟同實(shí)施例1，具體的參數(shù)設(shè)置分別見表2-10。
表2實(shí)施例2積碳去除的參數(shù)設(shè)置
表3實(shí)施例3積碳去除的參數(shù)設(shè)置
表4實(shí)施例4積碳去除的參數(shù)設(shè)置
表5實(shí)施例5積碳去除的參數(shù)設(shè)置
表6實(shí)施例6積碳去除的參數(shù)設(shè)置
表7實(shí)施例7積碳去除的參數(shù)設(shè)置
表8實(shí)施例8積碳去除的參數(shù)設(shè)置
表9實(shí)施例9積碳去除的參數(shù)設(shè)置
表10實(shí)施例10積碳去除的參數(shù)設(shè)置
由實(shí)施例2～10可看出：采用本發(fā)明方法去除煤氣預(yù)熱管內(nèi)壁積碳時(shí)，去除率高，都能將預(yù)熱管阻力降至0kpa；并且去除效率高，去除時(shí)間為480-840min范圍內(nèi)，相比現(xiàn)有的積碳去除方法，去除時(shí)間顯著降低，且不會(huì)造成煤氣預(yù)熱管沒有局部過熱，燒壞管道的現(xiàn)象。