用于热裂化反应器的耐侵蚀合金

用于热裂化反应器的耐侵蚀合金

技术领域

本申请涉及高温合金及其在烃进料热裂解如在炉中热裂解用设备中的用途。

背景技术

烃进料的热裂解或热解，例如在蒸汽存在下热裂解烃进料(“蒸汽裂解”)，是用于生产轻烯烃例如乙烯、丙烯和丁二烯的商业上重要的技术。典型的烃进料包括例如乙烷和丙烷、石脑油、重瓦斯油、原油等中的一种或多种。热裂化炉通常包括用于加热烃进料的、含有至少一根传热管和至少一个燃烧器的辐射段。当辐射段中的传热管呈盘管排列时，通常称这些传热管为“辐射盘管”。

在一个传统的热裂解过程中，烃和蒸汽的混合物被在至少一个辐射段传热管(“辐射管”)中间接加热，主要是通过将热量从一个或多个燃烧器传递到辐射管的外表面，例如来自在一个或多个燃烧器中产生的火焰和高温烟道气的辐射热传递、来自燃烧室外壳的内表面的辐射热传递、来自穿过辐射段的燃烧气体的对流热传递等。传递的热量迅速将烃进料的温度升高到所需的盘管出口温度(COT)，对于一些非常重的瓦斯油进料该温度通常在约1450°F(788℃)至约1650°F(899℃)的范围内，或者对于乙烷或丙烷进料该温度甚至在约1450°F(788℃)至1700°F(927℃)的范围内。

传递到位于一个或多个辐射管中的烃进料的热量导致至少一部分烃的热裂化以产生包含分子氢、轻烯烃、其它烃副产物、未反应的蒸汽(如果热裂化是蒸汽裂化)以及未反应的烃进料的辐射盘管流出物。通常利用传输线管道将辐射盘管流出物从辐射段输送到骤冷段。在辐射管内表面上的热裂解过程中发生焦炭累积。在累积了不希望量的焦炭后，用除焦混合物(通常是空气-蒸汽混合物)流代替所述烃+蒸汽混合物以去除累积的焦炭。除焦流出物被导走。在焦炭去除之后，恢复将烃进料流引入到所述除焦的管中。该过程以交替的热解(热裂解)模式和除焦模式继续进行。随着辐射管在交替的裂解和除焦工艺模式之间膨胀和收缩，它们将承受显著的机械应力。几个炉子部件在除焦模式过程中会受到侵蚀，而碳颗粒被以相对高的速度传输，导致随着时间的推移金属损失。

短接触时间、高温和低烃分压有利于在热解模式期间对轻烯烃的选择性。为此，辐射管和/或其它辐射部件通常在高达2050°F(1121℃)的温度(在管金属处测量)下运行。因此，辐射部件由在高温下具有所需性能如高蠕变强度和高断裂强度的合金制造。这可能会限制可用的制造选项，因为许多商业级耐侵蚀合金在温度和/或焊接性方面没有足够的强度。由于在烃热解过程中所述管暴露于渗碳环境，所述合金通常还是抗渗碳的。而且，由于在除焦期间所述管暴露于氧化环境，所述合金通常还是抗氧化的。传统的传热管合金包括奥氏体Fe-Cr-Ni耐热钢，其具有基于组成具有25重量％铬和35重量％镍(称为“25Cr/35Ni合金”)或基于组成具有35重量％铬和45重量％镍(称为“35Cr/45Ni合金”)的蒸汽裂解器合金的变体，二者都具有约0.1至0.5重量％的碳。通常采用不同组成的微量合金元素如硅，以提高高温强度和/或抗渗碳性。控制这些合金的碳和其它碳化物形成元素以提供蠕变强度和可焊性。

在传统的蒸汽裂解器合金中，在操作条件下的老化过程中形成Cr3C2、Cr7C3和/或Cr23C6。这主要源于合金中大量的铬和碳。在老化过程中此类相的存在会导致硬度的增加，并且取决于碳含量可能导致温度下蠕变强度的增加，但会降低可焊性，从而导致开裂。因此，限制可引入的碳的量以单独改善硬度。

为了克服这一困难，易受侵蚀的部件可以被制得具有更厚的侵蚀余量以延长使用寿命。克服侵蚀问题的另一种常见方法是使用与遭受侵蚀的材料结合的耐侵蚀合金。美国专利第3,816,081号公开了使用钨、钛、钽或纯碳化钛的混合物的耐磨合金的一个实例。然而，这些碳化物嵌入在相对软的基体中，这在热裂解炉的温度下导致耐磨覆盖层的早期损失。

美国专利第5,302,181号描述了一种通过烧结制造的铬基抗氧化耐热合金。通过使用像烧结这样的不涉及熔化和凝固的固态扩散过程，可以调整合金的化学组成以吸收大量的合金元素。这可以增加温度下的硬度，但可能会在铸件和焊缝的凝固过程中导致开裂。

美国专利第6,268,067B1号公开了通过采用含有5至15重量％铝的合金的固态填充扩散表面处理工艺来提高管的抗渗碳性。该参考文献公开了一种管结构，其中可以将管状构件表面上的一种或多种元素的特定合金含量增加到一定深度以改善抗渗碳性。然而，这些组件的富集层深度构造在经济上要求很高，并且由于它不是整体式的而具有有限的侵蚀寿命。

美国专利第10,041,152号描述了一种热稳定且耐腐蚀的铸造镍铬合金。该合金包括0.5重量％至13重量％的铁，小于0.8重量％的碳，和1.5重量％至7重量％的铝。该合金还可以包括最高达1重量％的硅，最高达0.2重量％的锰，15重量％至40重量％的铬，最高达2.5重量％的铌，最高达1.5重量％的钛，0.01重量％至0.4重量％的锆，最高达0.06重量％的氮，最高达12重量％的钴，最高达5重量％的钼，最高达6重量％的钨,0.01重量％至0.1重量％的钇，其余对应于镍。

因此，仍然需要一种用于热裂解环境的整体耐热和耐侵蚀合金。

概述

在各个方面，提供了使用具有期望的高温机械强度(耐热性)的耐侵蚀合金形成的反应器部件。所述耐侵蚀部件可包括但不限于具有可在烃存在下暴露于高温反应环境和/或可在用于在高温反应环境中提升烃品级的方法中提供压力容纳功能(以及其它功能，如果有的话)的表面的管、反应器壁、配件和/或其它部件。所述用于形成耐侵蚀部件的耐侵蚀合金可包括42.0至46.0重量％镍、32.1至35.2重量％铬、0.5至2.9重量％碳、0至2.0重量％钛、0至4.0重量％钨和余量的铁，其中钛和钨中的至少一种以1.0重量％或者更多的量存在。任选地，所述耐侵蚀合金可以基本上不含铝。

任选地，基于合金内至少一种强化机制如碳化物强化机制、固溶体强化机制、γ′强化机制或其组合的存在，所述耐侵蚀合金可提供进一步改进的性能。在一些方面，所述强化机制可以因暴露于反应器内的反应条件如蒸汽裂化反应系统或另一种类型的热解反应系统内的热解条件而原位形成。

附图简要说明

附图图解说明了一种类型的热解炉的示意流程图。

详细说明

在本文的详细描述和权利要求书中的所有数值均相对于所指示的值被“约”或“大约”修饰，并且考虑实验误差和本领域普通技术人员将期望的变化。

概述

在各个方面，提供了使用具有期望的高温机械强度(耐热性)的耐侵蚀合金形成的反应器部件。所述耐侵蚀部件可包括但不限于具有可在烃存在下暴露于高温反应环境和/或可在用于在高温反应环境中提升烃品级的方法中提供压力容纳功能(以及其它功能，如果有的话)的表面的管、反应器壁、配件和/或其它部件。这可以包括其中可能发生渗碳的反应环境，例如用于运输或输送可能易于结焦的烃工艺流的管道。例如，耐侵蚀部件可以包括但不限于以下热解炉部件中的任一种：进料管道；稀释蒸汽管道；蒸汽裂解炉管，例如对流管和/或辐射管，包括布置在一个或多个盘管中的那些；连接管；传输线交换器；骤冷区管道；和在热解工艺中可能有一个或多个表面暴露于温度超过500℃(930°F)的烃的其它组件。

所述用于形成耐侵蚀部件的耐侵蚀合金可包括42.0至46.0重量％镍、32.1至35.2重量％铬、0.5至2.9重量％碳、0至2.0重量％钛、0至4.0重量％钨和铁。注意到钛和钨中的至少一种可以存在于合金中，使得钛和钨中的至少一种以1.0重量％或者更多的量存在。铁可以对应于组合物的余量。在一些方面，铁可以对应于组合物的14.0重量％或更多，或16.0重量％或更多，例如最高达24.5重量％。在一些方面，所述耐侵蚀合金中碳的量可以是0.6重量％至2.9重量％，或0.8重量％至2.9重量％，或1.0重量％至2.9重量％。另外地或替代地，所述耐侵蚀合金可以基本上不含铝。

任选地但优选地，基于合金内至少一种强化机制如碳化物强化机制、固溶体强化机制、γ′强化机制或其组合的存在，所述耐侵蚀合金可提供进一步改进的性能。

传统上，将铝添加到多种类型的渗碳环境中合金中以用作合金内的抗结焦剂。相比之下，由于耐侵蚀合金的改进的性能，本文中所述的耐侵蚀合金可以基本上不含铝，同时在高温渗碳环境中仍提供有益的性能。“基本上不含铝”可以对应于在合金中不包括添加的铝和/或具有小于0.05重量％的铝含量。关于不包括添加的铝，用于形成合金的一些组分可能潜在地包括铝杂质。应当理解，当确定合金是否包括添加的铝时，用于形成合金的所需组分内的铝杂质被排除。

通常，许多用于可能发生侵蚀的高温环境中的合金可具有有限量的碳，例如小于0.5重量％。传统合金中的低碳量可能部分是因为担心合金内分离碳部分的形成。相比之下，在一些方面，本文中所述的耐侵蚀合金可利用增加的碳量以允许因碳化物形成导致的增加的强化。在一些方面，在合金内形成的分离碳相的量可以通过使用用于从合金形成部件的热等静压方法来减少或最小化。

在一些方面，所述耐侵蚀合金可有利于促进制造期间和/或老化期间在整个部件厚度内金属碳化物(MxCy)的形成。例如，对应于MC的化学计量比的碳化物可在制造期间形成，而对应于M3C2、M7C3和/或M23C6的化学计量比的碳化物可在老化期间形成。这些碳化物可以在高温下提供高强度和硬度。另外地或替代地，在其中合金中包含钛的方面中，合金内Ni3Ti的形成可以提供γ′强化机制。还另外地或替代地，可以将一种或多种元素添加到合金中，这些元素与合金中的Ni一起为所述耐侵蚀合金提供固溶体强化机制。

耐侵蚀部件的形成

由耐侵蚀合金制成的耐侵蚀部件可以通过任何方便的制造方法形成，包括热等静压、烧结、离心铸造、静态铸造、挤出、锻造、轧制、接合和/或机加工。在一些方面，由耐侵蚀合金制造部件的方法可以对应于热等静压和等效方法。在这样的方法中，可以通过热等静压工艺将具有所需合金组成的金属粉末的混合物成形为一定形状。热等静压可潜在地有益于将更高量的碳结合到由耐侵蚀合金制成的部件中，同时减少或最小化合金中分离碳部分的形成。热等静压是一种可商购的方法。示例性的热等静压设备和相应的方法被描述在美国专利第4,582,681号中，关于用于部件制造的热等静压的描述通过引用并入本文。

在一些方面，诸如热等静压之类的制造方法可用于制造耐侵蚀部件。在其它方面，诸如热等静压之类的制造方法可用于制造耐侵蚀合金的坯料，然后该坯料可用于制造耐侵蚀部件。

耐侵蚀合金

耐热和耐侵蚀合金可以对应于铬-镍-铁合金，其还包括显著量的碳、铬、铁和至少一种钛和钨。在一些方面，所述耐侵蚀合金可以包含足够的金属碳化物以增加材料在高温下的硬度。例如，所述合金能够在热裂化条件下形成碳化物。这样的碳化物可有利于减少侵蚀，同时在高温下保持硬度。另外地或替代地，所述耐侵蚀合金具有至少一种强化机制以提供期望的高温机械性能。

所述用于形成耐侵蚀部件的耐侵蚀合金可包括42.0至46.0重量％镍、32.1至35.2重量％铬、0.5至2.9重量％碳、0至2.0重量％钛、0至4.0重量％钨以及铁。注意到钛和钨中的至少一种可以存在于合金中，使得钛和钨中的至少一种以1.0重量％或者更多的量存在。铁可以对应于组合物的余量。在一些方面，铁可以对应于组合物的14.0重量％或更多，或16.0重量％或更多，例如最高达24.5重量％。在一些方面，耐侵蚀合金中碳的量可以是0.6重量％至2.9重量％，或0.8重量％至2.9重量％，或1.0重量％至2.9重量％。另外地或替代地，耐侵蚀合金可以基本上不含铝。

在一些方面，所述合金可包含减少量或最小量的硅。不受任何特定理论的束缚，据信硅通过充当脱氧剂而降低机械强度。在一些方面，所述耐侵蚀合金可包括小于1.0重量％硅，例如低至基本无硅(即小于0.05重量％)和/或无添加的硅。在本讨论中，当合金基本上不含某元素时，应理解这对应于没有有意将该元素添加到合金中。然而，可能存在痕量的这种元素至在用于形成合金的材料中通常可以存在这样的痕量的程度。

锰可存在于所述耐侵蚀合金中，以便例如当合金处于熔融状态时用作氧和/或硫清除剂。当需要这种清除功能时，锰通常可以以1.5重量％或更少，或1.0重量％或更少，或0.5重量％或更少的浓度存在，例如低至基本不含锰和/或不含添加的锰。在一些方面，所述合金可包括0.1重量％至1.5重量％锰，或0.5重量％至1.5重量％锰，或1.0重量％至1.5重量％锰。

硼可存在于所述耐侵蚀合金中，以便例如改善晶界性能。通常硼可以以0至约0.1重量％或0至0.07重量％或0至0.5重量％或0.05重量％至0.1重量％的量存在。

所述耐侵蚀合金还可以任选地包括一种或多种稀土元素，即元素周期表中从镧到镥的镧系的15种元素，以及钇和钪，特别是铈、镧和钕。在这些方面，所述一种或多种稀土元素可以以约0.005至约0.4重量％的量存在。在其中存在稀土元素的方面，铈、镧和钕的总量可以构成稀土元素总量的80重量％或更多，或90重量％或者更多。不受任何特定理论的束缚，据信稀土元素的存在可有助于合金的形成和稳定化。

本文中所述的高温耐侵蚀合金还可含有磷、硫和其它杂质，例如在制备材料时结合到合金中的那些。这样的杂质的量可与传统蒸汽裂化器合金中的典型量相当或少于传统蒸汽裂化器合金中的典型量。

强化机制

构成耐侵蚀部件的所述耐侵蚀合金可以包括至少一种增强机制以改善高温强度和硬度。合适的强化机制的一个例子可以是碳化物强化机制。碳化物强化机制可以由MC、M6C、M7C3和M23C6型碳化物相的析出产生，其中M是金属碳化物形成元素。

通常，MC碳化物往往以大块状碳化物的形式出现，随机分布。M6C碳化物也往往呈块状。然而，当在金属加工过程中在晶界作为细小的离散析出物形成时，MC和M6C均可用于控制晶粒尺寸和强化合金。M7C3碳化物(主要是(Ti,Cr,Fe)7C3)可以在晶界形成，并且如果其以离散颗粒形式析出则可能是有益的，因为这些碳化物可以减少晶界滑动。M23C6碳化物也可以显示晶界析出的倾向。离散的晶界析出物可以提高断裂强度。

在一些方面，耐侵蚀合金可包括基于由钨、钛、铬或其组合形成的金属碳化物的存在的碳化物强化机制。在碳化物强化机制中形成的金属碳化物可含有一定量的碳，该量取决于碳化物中存在的特定金属。在具有碳化物强化机制的耐侵蚀合金中希望的碳量可包括0.5重量％至2.9重量％碳，或0.6重量％至2.9重量％碳，或0.8重量％至2.9重量％碳，或1.0重量％至2.9重量％碳。

另一种合适的强化机制可以对应于伽马撇强化机制。伽马撇(γ')强化机制由Ni3Ti型伽马撇相的析出产生，该相可以在加工过程中形成，其涉及含有显著量Ni和Ti的合金。存在于耐侵蚀合金中的伽马撇相充当合金晶体结构内位错运动的障碍物，并且因此由于其有序性质和与奥氏体合金基体的高附着性而增加合金的强度。在一些方面，抗渗碳合金可包括基于含有Ni3Ti和0.5重量％至2.9重量％或0.6重量％至2.9重量％或0.8重量％至2.9重量％或1.0重量％至2.9重量％碳的合金的伽马撇(γ')强化机制。在一些方面，所述耐侵蚀合金包含a)42.0至46.0重量％镍(Ni)；b)32.1至35.2重量％铬(Cr)；c)0.5至2.9重量％碳(C)；d)0至2.0重量％钛(Ti)；e)0至4.0量％钨(W)；f)余量的铁(Fe)；和g)对应于Ni3Ti和小于2.9重量％碳的伽马撇(γ')强化机制，其中Ti和W中的至少一种以1.0重量％或更多的量存在。

另一种合适的强化机制可以对应于固溶体强化机制。固溶体强化机制源于原子直径的差异。例如，已知Co、Fe、Cr、Mo、W、V、Ti和A1在Ni中是固溶体强化剂。在一些方面，Co、Fe、Cr、Mo、W、V或Ti可用作固溶体强化剂，并且优选地固溶体强化剂可以是Ti或Cr。这些元素与Ni的原子直径相差1％至13％。因此，与原子直径过大有关的晶格膨胀与硬化有关。在处于高温蠕变范围内的热裂化操作温度下，强化是扩散依赖的。因此，较大且缓慢扩散的元素如Ti和Cr作为硬化剂可能是有效的。在一些方面，所述耐侵蚀合金可包括基于选自钛、钨、铁和铬的至少一种元素的固溶体强化机制。

在一些方面，所述耐侵蚀合金可包括上述强化机制中一种或多种的组合。应注意，由于合金中提高的碳量，相对于常规合金，在本文中所述的合金中碳化物强化机制可以是更有效的。在一些方面，所述耐侵蚀合金可包含碳化物强化机制或γ′和固溶体强化机制组分中的至少一种(包括组合)。

在一些方面，在耐侵蚀合金中一种或多种强化机制的形成可以通过将部件暴露于老化温度来实现。用于受控老化的合适老化温度可以为≥约815℃，例如815℃至1200℃，或者600℃至1100℃。暴露时间可以为≥约1小时，例如1小时至500小时，或1小时至300小时，或1小时至100小时。另外地或替代地，在将部件暴露于蒸汽裂化环境过程中可能会发生一些强化机制的形成。

所述耐侵蚀合金可有利于减少或最小化由于部件的一个或多个表面暴露于可引起侵蚀的环境如蒸汽裂化处理系统内的各个位置而从部件损失的材料的量。侵蚀是通过固体颗粒或液体的物流和射流的作用在目标表面去除材料的过程。在大多数高温侵蚀环境中，侵蚀表面经历腐蚀以及侵蚀。侵蚀过程主要受冲击变量如侵蚀剂速度、冲击角度、侵蚀剂通量和温度控制。它还受侵蚀剂颗粒变量(即尺寸、形状、硬度、韧性和密度)和目标材料变量(即硬度、韧性和弹性模量)影响。从侵蚀剂颗粒到目标表面的动能传递会导致降解。通用材料的侵蚀速率可以由以下等式(1)表示：

(1)

其中νp、Dp和ρp分别是撞击颗粒的速度、平均直径和密度，K1C和H是目标材料的韧性和硬度。对于经历侵蚀的给定系统，可以通过实验确定上标n、m、x和y。因此，耐侵蚀性要求耐侵蚀合金的高硬度和韧性。由耐侵蚀合金制成的部件因此可以由具有高硬度和/或韧性的合金制成。此外，在诸如蒸汽裂化环境之类的环境中，由于在裂化期间部件暴露于高渗碳环境和/或由于在定期需要的除焦操作期间部件暴露于高氧化环境，良好的抗渗碳和氧化性可能是有益的。

由本文中所述的耐侵蚀合金制成的部件可以是整体式的。这里提到的耐侵蚀性降低了部件在除焦过程中金属损失的趋势。上下文中的术语“耐侵蚀”是指与其它耐热合金相比该合金减少了因焦炭颗粒撞击部件而导致的金属损失。

措辞“整体式”描述了在整个部件中耐侵蚀金属碳化物的形成和/或其它强化机制的存在，例如在部件体积的50％以上，优选在部件的整个体积上(即分布在部件体积的90％以上)分布的强化机制。这可以将由耐侵蚀合金制成的整体部件与依赖层和/或表面处理以提供耐侵蚀性的其它系统区分开来。

蒸汽裂解炉

由所述耐侵蚀合金制成的高温部件(管、配件、喷嘴)可用于各种类型的热裂化环境，例如用于生产乙烯、丙烯和/或其它轻烯烃的蒸汽裂化环境。在一些方面，提供了用于基于在由本文中所述的耐侵蚀合金构成的传热管中热解烃进料来生产烯烃的系统和方法。

附图中描绘了蒸汽裂解炉的一个非限制性实例。在附图中所显示的实例中，蒸汽裂解炉1包括辐射燃烧室103、对流段104和烟道气排放口105。燃料气经由管道130和控制阀101提供给燃烧器102，该燃烧器102给烃进料提供辐射热以通过进料的热裂化产生期望的热解产物。所述燃烧器产生热气体，该热气体向上流过对流段104，然后通过管道105离开所述炉子。

在附图中所显示的实例中，烃进料被通过管道10和阀门12引导到至少一个对流盘管13。引入对流盘管13的烃进料通过与热烟道气间接接触而被预热。阀门12用于调节引入对流盘管13的烃进料的量。对流盘管13通常是布置在第一盘管组中用于烃原料平行流动的多个对流盘管中的一个。通常，多个进料管道10和11将烃进料输送到第一盘管组的每个平行对流盘管中。附图中表示了四个进料管道，但可以使用任何方便数量的进料管道。例如，具有3、4、6、8、10、12、16或18个进料管道的对流段可以被用于将总烃进料的部分(平行)输送到位于所述第一盘管组中的相同数目的对流盘管中。尽管未示出，但是多个进料管道11中的每一个都可以设置有阀门(类似于阀门12)。换句话说，多个管道11中的每一个都可以与(i)位于第一盘管组中并且(ii)与对流盘管13平行操作的对流盘管(未示出)流体连通。为简单起见，对第一对流盘管组的描述将集中在对流盘管13上。组中的其它对流盘管可以以类似的方式操作。

在附图中所显示的实例中，稀释蒸汽被经由稀释蒸汽管道20通过阀门22提供给对流盘管23，以通过来自烟道气的间接传热进行预热。阀门22用于调节引入对流盘管23的稀释蒸汽的量。对流盘管23通常是布置在用于平行稀释蒸汽流的第二盘管组中的多个对流盘管中的一个。通常，多个稀释蒸汽管道20和21将稀释蒸汽输送到第二盘管组的每个平行对流盘管中。附图中表示了四个稀释蒸汽管道，但是可以使用任何方便数量的稀释蒸汽管道。例如，具有3、4、6、8、10、12、16或18个稀释蒸汽管道的对流段可以被用于将一定量总稀释蒸汽的部分(平行)输送到位于所述第二对流盘管组中的相同数目的对流盘管中。尽管未示出，但是多个稀释蒸汽管道21中的每一个都可以设置有阀门(类似于阀门22)。换句话说，多个管道21中的每一个都与与对流盘管23平行操作的对流盘管(未示出)流体连通。为简单起见，对第二对流盘管组的描述将集中在盘管23上。组中的其它对流盘管可以以类似的方式操作。

在附图中所显示的实例中，预热过的稀释蒸汽和预热过的烃进料在管道25中或附近合并。烃和蒸汽混合物被通过管道25重新引入对流段104，以在对流盘管30中预热所述烃和蒸汽混合物。对流盘管30通常是布置在用于在预热期间烃和蒸汽混合物的平行流动的第三盘管组中的多个对流盘管中的一个。附图中表示了一个用于预热烃和蒸汽混合物的对流盘管，但是可以使用任何方便数量的这种对流盘管。例如，具有3、4、6、8、10、12、16或18个烃和蒸汽混合物对流盘管的第三盘管组可用于(平行)输送总烃和蒸汽混合物的部分。为简单起见，对第三对流盘管组的描述将集中在盘管30上。组中的其它对流盘管可以以类似的方式操作。烃和蒸汽混合物可以被在对流盘管30中预热至例如在约750°F至约1400°F(约400℃至约760℃)范围内的温度。

跨接管道31用于将预热过的烃和蒸汽混合物输送到在辐射段103中的辐射盘管40，以进行烃的热裂化。辐射盘管40可以是一起构成在辐射段103中的一组辐射盘管的多个辐射盘管中的一个(其它未示出)。离开管道30的加热过的混合物的温度通常被设计为处于或接近显著热裂化开始的点。工艺条件，例如在对流盘管13中预热的进料的量，在对流盘管23中预热的蒸汽的量，在对流盘管30中预热的烃和蒸汽混合物的量，烃进料和稀释蒸汽的相对量，预热的烃和蒸汽混合物在辐射盘管40中的温度、压力和停留时间，以及第一时间间隔的持续时间(盘管13、23、30和40中热解模式的持续时间)通常取决于烃进料的组成、所需产品的收率以及可以容忍的炉内(特别是在辐射盘管中)焦炭累积的量。由本文中所述的耐侵蚀合金构成的传热管可用作辐射盘管40。

在辐射段103中达到所需程度的热裂解后，炉流出物可以被在冷却段50中快速冷却。可以使用任何冷却炉流出物的方法。在一个方面，冷却段50至少包括初级传输管线交换器(TLE)。对于含有液态烃的烃进料如重石脑油和所有瓦斯油进料，可以在初级TLE下游使用直接油骤冷连接。油骤冷连接允许将骤冷油添加到热解产物物流中以提供从产物物流直接到注入的骤冷油的热传递。为此，可以通过至少一个适用于该目的的配件将骤冷介质如骤冷油注入所述流出物中。在冷却段50中可以使用另外的骤冷段，并且这些段可以串联、并联或串并联操作。冷却的炉流出物经由管道51离开以进行进一步的分离和/或处理，例如从炉流出物中除去乙烯和/或丙烯。除了用在蒸汽裂解炉中之外，指定的焊件可以被用于一个或多个如此描述的TLE或骤冷段。更一般地，可以使用冷却炉流出物的任何方便的方法。

烃进料

由本文中所述的耐侵蚀合金形成的传热管可以被用于输送基本上任何可通过蒸汽裂化生产轻烯烃的含烃进料。在某些方面，烃进料可对应于包括相对高分子量的烃(“重质原料”)的原料，例如在蒸汽裂化期间产生相对大量SCT的那些。重质原料的实例包括下组中的一种或多种：蒸汽裂化瓦斯油和渣油、瓦斯油、取暖油、喷气燃料、柴油、煤油、焦化石脑油、蒸汽裂化石脑油、催化裂化石脑油、加氢裂化油、重整油、残油重整油、费托液体、费托气体、馏出物、原油、常压管式蒸馏釜底油、包括塔底油在内的减压管式蒸馏釜物流、宽沸程石脑油至瓦斯油冷凝物、来自炼油厂的重质非原始烃物流、减压瓦斯油、重瓦斯油、被原油污染的石脑油、常压渣油、重渣油、C4/渣油混合物、石脑油/渣油混合物、瓦斯油/渣油混合物和原油。所述烃可以具有至少约600°F(315℃)，通常大于约950°F(510℃)，典型地大于约1100°F(590℃)，例如大于约1400°F(760℃)的标称终沸点。标称终沸点是指99.5重量％的特定样品已达到其沸点时的温度。

在另一方面，烃进料可含有石脑油作为主要组分(石脑油原料)。石脑油原料可包含C5至C10烃如C5至C8脂族烃的混合物。

在其它方面，烃进料可以包括一种或多种相对低分子量的烃(轻质原料)，特别是其中希望相对高收率的C2不饱和物(乙烯和乙炔)的那些方面。轻质原料通常包括具有少于五个碳原子的基本上饱和的烃分子，例如乙烷、丙烷及其混合物。本发明的传热管特别适用于轻质原料的蒸汽裂解，更特别地用作乙烷蒸汽裂解的辐射管。

测试方法

化学组成可以通过电子探针微量分析仪(EPMA)确定。EPMA与扫描电子显微镜(SEM)基本相同，但增加了化学分析功能。EPMA的主要重要性在于能够通过波长散光谱(WDS)进行精确、定量的元素分析。分析的空间尺度以及创建样品详细图像的能力使得原位分析材料和解析单相内复杂的化学变化成为可能。

当在本文中列出多个数值下限和多个数值上限时，从任一下限到任一上限的范围已被想到。尽管已经特别地描述了本公开的说明性实施方案，应该理解的是，各种其它修改对于本领域技术人员来说是显而易见的并且可以由本领域技术人员容易地做出，而不背离本公开的精神和范围。因此，不打算将所附权利要求书的范围限制在本文所陈述的实例和说明中，而是权利要求书应被理解为包括存在于本发明中的所有具有专利新颖性的特征，包括将被本发明所属领域技术人员作为其等同物看待的所有特征。

在上面已经结合许多实施方案和具体实例描述了本公开。考虑到以上的详细描述，许多变例对本领域技术人员来说是显而易见的。所有这样的各种变例都在所附权利要求书的整个意图的范围内。

优先权

本申请要求于2018年12月20日提交的美国临时专利申请序列号62/783,002和2019年5月20日提交的欧洲专利申请号19175303.7的优先权和权益，其公开内容通过引用整体并入本文。