本发明涉及石油烃热裂解领域，具体地，涉及一种减缓结焦和渗碳的急冷锅炉及其制备方法与应用。
背景技术：
1、乙烯是石油化学工业的基础原料。乙烯的产量、生产规模和技术标志着一个国家石油化工的发展水平。目前生产乙烯的方法以管式炉石油烃蒸汽裂解技术为主，据统计，世界上大约99％的乙烯和50％以上的丙烯通过该方法生产。在管式炉石油烃蒸汽裂解制乙烯、丙烯过程中，高温裂解气在通过急冷锅炉回收热量过程中，会在急冷锅炉管程炉管内壁上结焦，长期在结焦的情况下运行则可能会造成急冷锅炉管程炉管内壁的渗碳，结焦和渗碳会降低急冷锅炉的传热效率并可能会影响急冷锅炉的在线时间。急冷锅炉过短的在线时间和频繁的水力或者机械清焦，增加较多的人工成本，消耗大量的能量，减少有效生产时间，缩短设备使用寿命。
2、急冷锅炉的管程炉管主要采用15mo3材质，这种材质主要由fe、cr等金属元素组成。在高温下，石油烃与急冷锅炉管程炉管金属中的铁相互作用而脱氢沉积碳，即铁元素对急冷锅炉管程炉管内表面的结焦具有显著催化作用。随着温度的降低(低于500℃)，以催化结焦为基础的低温缩合结焦开始占据优势。
3、目前主要采取两种方法来减缓急冷锅炉的结焦和渗碳：在裂解原料中添加结焦抑制剂和在急冷锅炉管程炉管内表面涂敷防焦涂层。采用添加结焦抑制剂钝化炉管内表面或使焦碳气化的方法，不仅会对下游产品带来污染，而且需要增加专用的注入设备，而且该方法对于低温结焦的效果较差；采用在炉管内表面涂敷防焦涂层的方法，目的是在炉管内表面形成一层力学性能和热稳定性能俱佳的隔离涂层，隔离石油烃物料与炉管内表面金属元素的接触，从而降低炉管内表面金属元素的催化结焦活性，减缓急冷锅炉的整个结焦过程。具有防焦涂层的炉管，有两种不同的制备方式，一种是通过等离子喷涂、热溅射、高温烧结、化学气相沉积等手段，形成在内表面具有如氧化铬、氧化硅、氧化铝和氧化钛等金属或非金属氧化物保护层的炉管，缺点是保护层与炉管基体的结合不够牢固，容易剥落；另一种是通过一定温度下特定的气氛处理，在炉管内表面原位生成的具有氧化物保护层的炉管，优点是保护层与炉管基体的结合力强，不易剥落。
4、加拿大nova化学公司提出了以氢气和水蒸汽混合气作为处理气氛，在低氧分压下处理裂解炉管内表面得到铬锰尖晶石氧化膜的技术方案，并以此申请了一批专利，包括us5630887a、us6436202b1、us6824883b1、us7156979b2、us7488392b2等。但采用上述技术方案无法有效解决目前急冷锅炉的结焦和渗碳问题。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了解决现有技术存在的急冷锅炉结焦以及渗碳问题，提供一种减缓结焦和渗碳的急冷锅炉及其制备方法与应用，该急冷锅炉的制备工艺简单，且能够显著降低急冷锅炉的结焦与渗碳，延长运行周期。
2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种制备减缓结焦和渗碳的急冷锅炉的方法，其特征在于，所述方法包括：
3、(1)将还原气体与急冷锅炉的管程炉管接触进行第一反应，得到预处理急冷锅炉；
4、(2)将低氧分压气体与所述预处理急冷锅炉接触进行第二反应，得到管程炉管内表面含有氧化膜的减缓结焦和渗碳的急冷锅炉；
5、其中，所述还原气体的氧气含量为0ppm；所述低氧分压气体的露点为-20℃至20℃。
6、本发明第二方面提供一种由上述方法制得的减缓结焦和渗碳的急冷锅炉。
7、本发明第三方面提供上述减缓结焦和渗碳的急冷锅炉在石油烃裂解中的应用。
8、通过上述技术方案，本发明所提供的减缓结焦和渗碳的急冷锅炉及其制备方法与应用获得以下有益效果：
9、本发明所提供的减缓结焦和渗碳的急冷锅炉的制备工艺简单，且易于实现。由本发明所述方法制得的急冷锅炉能够抑制急冷锅炉管程炉管内的催化结焦、缩合结焦及整个结焦过程，并有效提高了管程炉管的抗渗碳性能，从而延长急冷锅炉的在线时间和使用寿命。
1.一种制备减缓结焦和渗碳的急冷锅炉的方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述还原气体包括氢气和选自氮气、氦气和氩气中的至少一种的气体；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，所述氧化膜包括铬锰氧化物和金属元素，所述金属元素为铁元素；
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其中，所述低氧分压气体的露点与急冷锅炉的管程炉管内表面氧化膜中金属元素的含量满足以下关系：
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的制备方法，其中，所述急冷锅炉的管程炉管合金的组成包括：cr：1.0-20wt％，mo：0.2-0.6wt％，mn：0.3-0.8wt％，si：0.3-2wt％，c：0.1-0.2wt％，o：＜5wt％，fe：76.4-98wt％，微量元素：0-1wt％；
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其中，(w1-w2)/w1≥0.579，优选地，(w1-w2)/w1≥0.663。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的制备方法，其中，所述低氧分压气体的露点为-10℃至10℃；
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的制备方法，其中，所述第一反应的条件包括：处理温度为800-1000℃，处理时间为10小时以上；
9.一种由权利要求1-8中任意一项所述的方法制得的减缓结焦和渗碳的急冷锅炉。
10.一种权利要求9所述的减缓结焦和渗碳的急冷锅炉在石油烃热裂解中的应用。