組合物及其相應(yīng)的裝置、方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及可應(yīng)用在裝置和方法中降低或者消除碳材料副產(chǎn)品形成環(huán)境中碳材 料副產(chǎn)品堆積的組合物。
【背景技術(shù)】
[0002] 許多工藝流程中產(chǎn)生的碳材料副產(chǎn)品通常為人們所不希望得到的副產(chǎn)品。例如， 在烴類(lèi)裂解工藝中，碳材料副產(chǎn)品的沉積（比如積碳）發(fā)生在裝置部件的內(nèi)表面，比如，裂解 爐輻射管的內(nèi)表面。輻射管內(nèi)表面逐漸覆蓋了一層含碳物質(zhì)，導(dǎo)致輻射管金屬溫度升高，并 提高了經(jīng)過(guò)輻射管后壓力的下降幅度。此外，由于滲碳作用，積碳還會(huì)破壞機(jī)械性能，例如 造成應(yīng)力斷裂、熱疲勞、軟化，從而對(duì)如輻射管等裝置部件的物理特性產(chǎn)生不利影響。
[0003] 其他產(chǎn)生碳材料副產(chǎn)品的裝置和方法，例如甲烷蒸汽重整以及碳燃料燃燒的裝置 和方法，也受到碳材料副產(chǎn)品堆積問(wèn)題的困擾。
[0004] 為解決例如爐管內(nèi)表面等裝置部件上碳材料副產(chǎn)品堆積的問(wèn)題，人們考慮了各種 方法。這些方法有：從冶金角度入手，提高裝置所用金屬基體中鉻的含量；以及在裝置的原 料中加入諸如硫、-甲基硫（DMS)、二甲基二硫（DMDS)或硫化氧等添加劑等。
[0005] 雖然部分上述方法已在一些工業(yè)中普遍應(yīng)用，但是一種可以減少或消除裝置和方 法中碳材料副產(chǎn)品堆積的新的組合物，仍然是大家所期望的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種可以減少或消除裝置和方法中碳材料副產(chǎn)品堆積的新 的組合物。
[0007] -方面，本發(fā)明涉及一種組合物，其包括：鈣鈦礦材料、或其前驅(qū)體；及，摻釔氧化 鋪、或其前驅(qū)體。
[0008] 另一方面，本發(fā)明涉及一種裝置，其具有可以暴露在碳材料副產(chǎn)品形成環(huán)境中的 表面，所述表面含有一種組合物，所述組合物包括：鈣鈦礦材料、或其前驅(qū)體；及，摻釔氧化 鋪、或其前驅(qū)體。
[0009] 另一方面，本發(fā)明涉及一種方法，其包括：提供一種具有含一種組合物的表面的裝 置，所述組合物包括：鈣鈦礦材料、或其前驅(qū)體；及，摻釔氧化鈰、或其前驅(qū)體；及，將所述裝 直暴露在碳材料副廣品形成環(huán)境中。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 參考附圖閱讀下面的詳細(xì)描述，可以幫助理解本發(fā)明的特征、方面及優(yōu)點(diǎn)，其中：
[0011] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的裝置的管道的剖面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 除非本發(fā)明中清楚另行定義，用到的科學(xué)和技術(shù)術(shù)語(yǔ)的含義為本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng) 域的技術(shù)人員所通常理解的含義。本發(fā)明中使用的"包括"、"包含"、"具有"、或"含有"以及 類(lèi)似的詞語(yǔ)是指除了列于其后的項(xiàng)目及其等同物外，其他的項(xiàng)目也可在范圍以內(nèi)。
[0013] 本發(fā)明中的近似用語(yǔ)用來(lái)修飾數(shù)量，表示本發(fā)明并不限定于該具體數(shù)量，還包括 與該數(shù)量接近的、可接受的、不會(huì)導(dǎo)致相關(guān)基本功能的改變的修正的部分。相應(yīng)的，用"大 約"、"約"等修飾一個(gè)數(shù)值，意為本發(fā)明不限于該精確數(shù)值。在某些實(shí)施例中，近似用語(yǔ)可能 對(duì)應(yīng)于測(cè)量數(shù)值的儀器的精度。本發(fā)明中的數(shù)值范圍可以合并及/或互換，除非另行清楚 說(shuō)明，數(shù)值范圍包括其所涵蓋的所有數(shù)值子范圍。
[0014] 在說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中，除非清楚地另外指出，所有項(xiàng)目的單復(fù)數(shù)不加以限制。除 非上下文另外清楚地說(shuō)明，術(shù)語(yǔ)"或"、"或者"并不意味著排他，而是指存在提及項(xiàng)目（例如 成分）中的至少一個(gè)，并且包括提及項(xiàng)目的組合可以存在的情況。
[0015] 本發(fā)明所提及的"可"和"可能"表示在一定環(huán)境下發(fā)生的可能性；具有指定的性 質(zhì)，特征或者功能的可能性；和/或通過(guò)顯示一個(gè)或者多個(gè)能力、性能而適合于另一種動(dòng) 作，或者與該適合的動(dòng)作相關(guān)的可能性。因此，用于"可"、和"可能"表示修飾的術(shù)語(yǔ)顯然適 合、能夠或者適于所表示的能力，功能，或者用途，同時(shí)考慮在一些情況下，所修飾的術(shù)語(yǔ)可 能有時(shí)不適合、不能或者不合適。例如，在一些情況下，事件或者能力可能是所期望的，而在 其它情況下，該事件或者能力不能發(fā)生。這些情形通過(guò)術(shù)語(yǔ)"可"和"可能"描述。
[0016] 本發(fā)明說(shuō)明書(shū)中提及"一些實(shí)施例"等等，表示所述與本發(fā)明相關(guān)的一種特定要素 (例如特征、結(jié)構(gòu)和/或特點(diǎn))被包含在本說(shuō)明書(shū)所述的至少一個(gè)實(shí)施例中，可能或不可能出 現(xiàn)于其他實(shí)施例中。另外，需要理解的是，所述發(fā)明要素可以任何適合的方式結(jié)合。
[0017] 本發(fā)明的實(shí)施例涉及可在裝置和方法中、于碳材料副產(chǎn)品產(chǎn)生環(huán)境里抑制碳材料 副產(chǎn)品堆積的組合物。
[0018] 本發(fā)明所稱"碳材料"或"積碳"包括但不限于來(lái)自煤、石油、木材、烴及其他含碳 物質(zhì)的含碳固體或液體或者形成含碳固體或液體的微?；蚋叻肿?。
[0019] 本發(fā)明所稱"碳材料副產(chǎn)品形成環(huán)境"、"碳材料副產(chǎn)品產(chǎn)生環(huán)境"、或類(lèi)似用語(yǔ)是 指任何產(chǎn)生不希望得到的碳材料副產(chǎn)品的環(huán)境。一些實(shí)施例中，碳材料副產(chǎn)品產(chǎn)生環(huán)境為 石化工藝環(huán)境。一些實(shí)施例中，碳材料副產(chǎn)品產(chǎn)生環(huán)境為烴類(lèi)裂解環(huán)境。
[0020] -些實(shí)施例中，碳材料副產(chǎn)品產(chǎn)生環(huán)境為約700°C到約900°C的溫度范圍內(nèi)，水蒸 汽和烴類(lèi)的質(zhì)量比約在3 :7到7 :3之間，烴類(lèi)包含乙烷、庚烷、液化石油氣、石腦油、柴油、 或其任意組合的烴類(lèi)裂解環(huán)境。
[0021] 一些實(shí)施例中，碳材料副產(chǎn)品產(chǎn)生環(huán)境為約480°C到約600°C的溫度范圍內(nèi)，烴類(lèi) 包含原油經(jīng)過(guò)常壓或減壓分餾獲得的底層物質(zhì)等，且水蒸汽占水蒸汽和烴類(lèi)總重量的百分 比在約1%到約2%之間的烴類(lèi)裂解環(huán)境。
[0022] 本發(fā)明所稱"烴類(lèi)裂解"或類(lèi)似用語(yǔ)包括但不限于將乙烷、庚烷、液化石油氣、石腦 油、柴油、原油經(jīng)過(guò)常壓或減壓分餾獲得的底層物質(zhì)、或其任意組合的烴類(lèi)物質(zhì)裂解為小分 子物質(zhì)。
[0023] 本發(fā)明所稱"裝置"是指可能暴露在碳材料副產(chǎn)品產(chǎn)生環(huán)境中的任何設(shè)備。一些 實(shí)施例中，裝置包括裂解爐管、管路接頭、反應(yīng)容器、輻射管、或其任意組合。裝置可以是一 個(gè)裂解爐，其包括燃燒室，通過(guò)燃燒室運(yùn)行著一個(gè)管陣列。該管陣列和相應(yīng)的配件可有幾百 米長(zhǎng)。管陣列可包括直管或彎管。
[0024] 所述組合物可以位于裝置的暴露于碳材料副產(chǎn)品形成環(huán)境的表面，以預(yù)防或減少 碳材料副產(chǎn)品在該表面的堆積。
[0025] -些實(shí)施例中，所述組合物包括所述鈣鈦礦材料和所述摻釔氧化鈰的組合。一些 實(shí)施例中，所述組合物包括所述鈣鈦礦材料的前驅(qū)體和所述摻釔氧化鈰的組合。一些實(shí)施 例中，所述組合物包含所述鈣鈦礦材料和所述摻釔氧化鈰的前驅(qū)體的組合。一些實(shí)施例中， 所述組合物包含所述鈣鈦礦材料的前驅(qū)體和所述摻釔氧化鈰的前驅(qū)體的組合。一些實(shí)施 例中，所述組合物包含所述鈣鈦礦材料、所述鈣鈦礦材料的前驅(qū)體、和所述摻釔氧化鈰的組 合。一些實(shí)施例中，所述組合物包含所述鈣鈦礦材料、所述摻釔氧化鈰、和所述摻釔氧化鈰 的前驅(qū)體的組合。一些實(shí)施例中，所述組合物包含所述鈣鈦礦材料、所述鈣鈦礦材料的前驅(qū) 體、所述摻釔氧化鈰、和所述摻釔氧化鈰的前驅(qū)體的組合。
[0026] 只要所述組合物能夠抑制碳材料副產(chǎn)品的堆積，其中所述摻釔氧化鈰或其前驅(qū) 體、及所述鈣鈦礦材料或其前驅(qū)體的量可以根據(jù)應(yīng)用的具體材料和組合物的工作條件來(lái)改 變。一些實(shí)施例中，所述鈣鈦礦材料與所述摻釔氧化鈰的重量比為約〇. 1 :99. 9至約99. 9 : 0. 1,或約1:9至約9:1，或約1. 5:100至約9:10。
[0027] 本發(fā)明所稱"鈣鈦礦材料"或類(lèi)似用語(yǔ)是指任何化學(xué)式為AaBb03_s、具有AB03鈣鈦 礦結(jié)構(gòu)的材料，其中，0.9<&彡1.2;0.9<13彡1.2 ;-0.5<8<0.5汸包括第一元素和 可選的第二元素，第一元素從鈣（Ca)、鍶（Sr)、鋇（Ba)、鋰（Li)、鈉（Na)、鉀（K)、銣（Rb)及 其任意組合中選取，第二元素從釔（Y)、鉍（Bi)、鑭（La)、鈰（Ce)、鐠（Pr)、釹（Nd)、钷（Pm)、 釤（Sm)、銪（Eu)、釓（Gd)、鋱（Tb)、鏑（Dy)、欽（Ho)、鉺（Er)、銩（Tm)、鐿（Yb)、镥（Lu)、及其 任意組合中選??；以及，B從銀（Ag)、金（Au)、鎘（Cd)、鈰（Ce)、鈷（Co)、鉻（Cr)、銅（Cu)、 鏑 0>y)、鉺（Er)、銪（Eu)、鐵（Fe)、鎵（Ga)、釓（Gd)、鉿（Hf)、欽（Ho)、銦（In)、銥（Ir)、 鑭（La)、镥（Lu)、錳（Mn)、鑰（Mo)、鈮（Nb)、釹（Nd)、鎳（Ni)、鋨（Os)、鈀（Pd)、钷（Pm)、 鐠（Pr)、鉬（Pt)、錸（Re)、銠（Rh)、釕（Ru)、銻（Sb)、鈧（Sc)、釤（Sm)、錫（Sn)、鉭（Ta)、鋱 〇13)、锝〇'〇)、鈦〇1)、銩（1'111)、釩（￥)、鎢（1)、釔（￥)、鐿的）、鋅（211)、鋯（21〇、及其任意 組合中選取。
[0028] -些實(shí)施例中，鈣鈦礦材料化學(xué)式為n(AaBb03_s)，其中n為2、3、4、8、等等，化學(xué)式 AaBb〇3_s為其簡(jiǎn)化式。
[0029] -些實(shí)施例中，在AB03-鈦礦結(jié)構(gòu)里，A陽(yáng)離子在立方八面體配位中為12個(gè)陰離 子圍繞，B陽(yáng)離子在八面體配位中為6個(gè)陰離子圍繞，而氧離子由2個(gè)B陽(yáng)離子和4個(gè)A陽(yáng) 離子配位。一些實(shí)施例中，AB03鈣鈦礦結(jié)構(gòu)由共角的B06八面體構(gòu)成。一些實(shí)施例中，AB03 鈣鈦礦結(jié)構(gòu)含有扭曲的衍生物。扭曲的可能原因?yàn)橐?guī)則、堅(jiān)硬八面體的旋轉(zhuǎn)或傾斜、或者扭 曲的B06八面體的存在。一些實(shí)施例中，AB03鈣鈦礦結(jié)構(gòu)為立方體。一些實(shí)施例中，AB03. 鈦礦結(jié)構(gòu)為六方體。
[0030] 第一元素可為單一元素、也可為元素的組合，從鈣（Ca)、鍶（Sr)、鋇（Ba)、鋰（Li)、 鈉（Na)、鉀（K)、及銣（Rb)中選取。一些實(shí)施例中，A只含有第一元素。
[0031] 一些實(shí)施例中，A含有第一元素和第二元素的組合。第二元素可為單一元素、也可 為元素的組合，從釔（Y)、鉍（Bi)、鑭（La)、鈰（Ce)、鐠（Pr)、釹（Nd)、钷（Pm)、釤（Sm)、銪 (Eu)、釓（Gd)、鋱（Tb)、鏑（Dy)、欽（Ho)、鉺（Er)、銩（Tm)、鐿（Yb)、镥（Lu)中選取。
[0032] 類(lèi)似的，B可為單一元素、也可為元素的組合，從銀（Ag)、金（Au)、鎘（Cd)、鈰（Ce)、 鈷（Co)、鉻（Cr)、銅（Cu)、鏑（Dy)、鉺（Er)、銪（Eu)、鐵（Fe)、鎵（Ga)、釓（Gd)、鉿（Hf)、欽（Ho)、銦（In)、銥（Ir)、鑭（La)、镥（Lu)、錳（Mn)、鑰（Mo)、鈮（Nb)、釹（Nd)、鎳（Ni)、 鋨（Os)、鈀（Pd)、钷（Pm)、鐠（Pr)、鉬（Pt)、錸（Re)、銠（Rh)、釕（Ru)、銻（Sb)、鈧（Sc)、釤 (5111)、錫（511)、鉭〇^)、鋱〇13)、锝〇'(3)、鈦〇1)、銩（1'111)、釩（￥)、鎢〇￥)、釔（￥)、鐿的）、 鋅（Zn)、及鋯（Zr)中選取。
[0033] 一些實(shí)施例中，鈣鈦礦材料包括SrCe03、SrZrQ.3CeQ.70 3、BaMn03、BaCe03、 BaCe0.7Zr0.30 3、BaCe0.5Zr0.50 3、BaCe0.3Zr0.70 3、BaCe0.5Zr0.3Y 0.203、BaCe0.7Zr0.jYq. 203、BaZr03、 BaCea.JuO^BaCec^YuOpBaCea.Ja.A、或其任意組合。例如，對(duì)于SrCe03,A為Sr，a=l，B 為Ce，b=l，而 8=0。于SrZrQ.3CeQ.703，A為Sr，a=l，B為Zr和Ce的組合，b=l，而 8=0。對(duì) BaMn03，A為Ba，a=l，B為Mn，b=l，而 8=0。對(duì)BaCe03，A為Ba，a=l，B為Ce，b=l，且S=〇。 于BaZr。. 3Ce。. 703,A為Ba，a=l，B為Zr和Ce