專利名稱：一種研究乙烯裂解爐結(jié)焦機(jī)理的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及乙烯裂解爐結(jié)焦機(jī)理研究技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于研究乙烯裂解爐結(jié)焦機(jī)理的裝置，一種采用連續(xù)實(shí)時(shí)測(cè)焦技術(shù)研究乙烯裂解爐結(jié)焦機(jī)理的實(shí)驗(yàn)裝置，可為工業(yè)裂解爐提供結(jié)焦歷程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，優(yōu)化裂解原料配置，延長裂解爐運(yùn)行周期。
背景技術(shù)：
在石油烴蒸汽裂解制乙烯過程中，一個(gè)比較突出的問題是伴隨著結(jié)焦反應(yīng)產(chǎn)生的裂解爐管及急冷鍋爐中的焦炭沉積。焦炭沉積在管壁上，降低了反應(yīng)器傳熱系數(shù)，壁溫升高并出現(xiàn)局部過熱現(xiàn)象，縮短了爐管的使用壽命。同時(shí)，焦層使?fàn)t管內(nèi)徑變小，流體壓降升高，導(dǎo)致處理量減少，烯烴收率降低。結(jié)焦嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)氯麪t管，使整個(gè)裂解裝置停車，給生產(chǎn)企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。乙烯廠需要周期性地停車清焦。但是，頻繁清焦不僅使生產(chǎn)能力下降，而且損害爐管壽命并增加能耗。中國專利公開號(hào)CN2312460Y公開了一種脈沖微型裂解反應(yīng)裝置。由載氣系統(tǒng)、裂解反應(yīng)器和在線分析系統(tǒng)組成，可用于測(cè)定烴類裂解產(chǎn)物分布及不同反應(yīng)條件對(duì)裂解反應(yīng)的影響，還能用于測(cè)定裂解反應(yīng)的結(jié)焦量。測(cè)量結(jié)焦量的方法是向裂解反應(yīng)器內(nèi)注入氧氣燒焦，燒焦后產(chǎn)生的CO和C02進(jìn)入色譜分析，根據(jù)分析結(jié)果計(jì)算結(jié)焦量。脈沖微型裂解反應(yīng)裝置，測(cè)定的結(jié)焦量為表觀結(jié)焦量，只能測(cè)定整個(gè)反應(yīng)過程中的總結(jié)焦量，不能測(cè)定在反應(yīng)期間各個(gè)微觀時(shí)間段及各個(gè)溫度段的結(jié)焦量，不適宜用于研究工業(yè)裂解爐結(jié)焦量及裂解爐的結(jié)焦機(jī)理。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種研究乙烯裂解爐結(jié)焦機(jī)理的裝置，由原料系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)、冷凝系統(tǒng)、分析系統(tǒng)等構(gòu)成，采用連續(xù)實(shí)時(shí)測(cè)焦技術(shù)，研究裂解爐結(jié)焦反應(yīng)機(jī)理，為工業(yè)裂解爐提供結(jié)焦歷程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，優(yōu)化裂解原料配置，延長裂解爐運(yùn)行周期，為工業(yè)裂解爐的調(diào)整和優(yōu)化提供技術(shù)支持。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是研究乙烯裂解爐結(jié)焦機(jī)理的裝置，主要由原料罐、水罐、原料計(jì)量泵、質(zhì)量流量計(jì)、閥門、汽化器、混合器、預(yù)熱器、反應(yīng)器、熱天平、急冷器、水冷器、旋風(fēng)分離器、回收瓶和金屬掛片構(gòu)成；其特征在于原料計(jì)量泵的輸入口由管線連接原料罐的出口 ；原料計(jì)量泵輸出口通過管線連接混合器的原料入口，原料計(jì)量泵輸出口到混合器原料入口之間的管線上連接有閥門；質(zhì)量流量計(jì)的入口管線連接水罐，質(zhì)量流量計(jì)的出口連接汽化器入口，汽化器輸出口連接混合器的水入口 ；原料與水形成兩路并聯(lián)進(jìn)料；混合器的出口通過管線連接預(yù)熱器入口，預(yù)熱器的出口通過管線連接反應(yīng)器下部入口 ；反應(yīng)器出口通過管線連接急冷器入口，急冷器出口通過管線連接水冷器入口 ；水冷器出口通過管線連接旋風(fēng)分離器入口 ；旋風(fēng)分離器下部 出口有回收瓶；旋風(fēng)分離器頂部氣相產(chǎn)物出口連接在線分析系統(tǒng)。反應(yīng)器內(nèi)置金屬掛片；金屬掛片與熱天平相連，熱天平置于反應(yīng)器的上部，旋風(fēng)分離器分離出氣液兩相產(chǎn)物，氣相產(chǎn)物進(jìn)入分析系統(tǒng)，分析產(chǎn)物組分分布；液相產(chǎn)物進(jìn)入回收瓶中。所述的反應(yīng)器采用的是管式反應(yīng)器或全混流反應(yīng)器。最好為全混流反應(yīng)器。所述的金屬掛片材質(zhì)為 HK40(0. 4% C-25% Cr-20% Ni)合金鋼或 HP40(0. 5% C-25% Cr-35%Ni)合金鋼。最好為 HP40 (0. 5% C-25% Cr-35 % Ni)合金鋼。簡述研究乙烯裂解爐結(jié)焦機(jī)理的裝置實(shí)驗(yàn)方法，參閱圖I。步驟I :開啟反應(yīng)器9電源，進(jìn)行反應(yīng)器9升溫，同時(shí)開啟急冷11、水冷器12循環(huán) 水系統(tǒng)。步驟2 :開啟熱天平10，同時(shí)加熱汽化器6、混合器7及預(yù)熱器8。步驟3 :當(dāng)汽化器6、預(yù)熱器8升至設(shè)定溫度時(shí)，開啟質(zhì)量流量計(jì)4，水經(jīng)質(zhì)量流量計(jì)4計(jì)量后進(jìn)入汽化器6汽化，水蒸氣依次通過混合器7、預(yù)熱器8、反應(yīng)器9、急冷器11、水冷器12及旋風(fēng)分離器13。步驟4:當(dāng)反應(yīng)器9達(dá)到裂解反應(yīng)溫度時(shí)，開啟原料計(jì)量泵3，打開閥門5，原料經(jīng)計(jì)原料計(jì)量泵3計(jì)量后進(jìn)入混合器7，與水蒸氣混合后進(jìn)入預(yù)熱器8，預(yù)熱至裂解橫跨溫度后進(jìn)入反應(yīng)器9進(jìn)行裂解反應(yīng)。步驟5 :反應(yīng)完成后，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)急冷器11、水冷器12進(jìn)行降溫，然后進(jìn)入旋風(fēng)分離器13完成氣液分離。回收瓶14中的液相產(chǎn)品取出時(shí)會(huì)含一定量的水，需進(jìn)行脫水處理，以確定其重量。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型研究乙烯裂解爐結(jié)焦機(jī)理的裝置，由于采用在線實(shí)時(shí)測(cè)焦法，每次不需要將金屬掛片從反應(yīng)器內(nèi)移出，可以避免金屬掛片取出時(shí)少量焦炭從掛片表面脫落，從而減少實(shí)驗(yàn)誤差，數(shù)據(jù)可靠性高。在不同時(shí)間段內(nèi)取得的焦炭量數(shù)據(jù)必須銜接在一起才能得到結(jié)焦量隨裂解時(shí)間的變化規(guī)律。因此，為了獲得某一操作條件下的結(jié)焦規(guī)律，必須保證各個(gè)時(shí)段的反應(yīng)條件完全相同(如溫度、壓力、稀釋比、停留時(shí)間、樣片表面粗糙度等)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有較高的連貫性。滿足在線實(shí)時(shí)測(cè)焦法的要求。反應(yīng)周期短、原料消耗量小。由于反應(yīng)器內(nèi)溫度和濃度梯度小，可以真實(shí)的反應(yīng)工業(yè)裂解爐某一溫度段內(nèi)的結(jié)焦?fàn)顩r，對(duì)于研究工業(yè)裂解爐結(jié)焦機(jī)理提供技術(shù)支撐。

圖I是本實(shí)用新型研究乙烯裂解爐結(jié)焦機(jī)理的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，I-原料罐，2-水罐，3-原料計(jì)量泵，4-質(zhì)量流量計(jì)，5-閥門，6-汽化器，7_混合器，8-預(yù)熱器，9-反應(yīng)器，10-熱天平，11-急冷器，12-水冷器，13-旋風(fēng)分離器，14-回收瓶，15-金屬掛片。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例I :以一個(gè)研究乙烯裂解爐結(jié)焦機(jī)理的裝置為例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。參閱圖I。本實(shí)用新型研究乙烯裂解爐結(jié)焦機(jī)理的裝置，主要由原料罐I、水罐2、原料計(jì)量泵3、質(zhì)量流量計(jì)4、閥門5、汽化器6、混合器7、預(yù)熱器8、反應(yīng)器9、熱天平10、急冷器11、水冷器12、旋風(fēng)分離器13、回收瓶14和金屬掛片構(gòu)成。汽化器6、反應(yīng)器9、熱天平10和急冷器11為市場(chǎng)采 購的現(xiàn)有產(chǎn)品。原料計(jì)量泵3的輸入口由管線連接原料罐I的出口 ；原料計(jì)量泵3輸出口通過管線連接混合器7的原料入口，原料計(jì)量泵3輸出口到混合器7原料入口之間的管線上連接有閥門5 ;質(zhì)量流量計(jì)4的入口管線連接水罐2，質(zhì)量流量計(jì)4的出口連接汽化器6入口，汽化器6輸出口連接混合器7的水入口 ；原料與水形成兩路并聯(lián)進(jìn)料；混合器7的出口通過管線連接預(yù)熱器8入口，預(yù)熱器8的出口通過管線連接反應(yīng)器9下部入口；反應(yīng)器9出口通過管線連接急冷器11入口，急冷器11出口通過管線連接水冷器12入口 ；水冷器12出口通過管線連接旋風(fēng)分離器13入口 ；旋風(fēng)分離器13下部出口有回收瓶14 ;旋風(fēng)分離器13頂部氣相產(chǎn)物出口連接在線分析系統(tǒng)。反應(yīng)器9內(nèi)置金屬掛片15 ;金屬掛片15與熱天平10相連，熱天平10置于反應(yīng)器9的上部，旋風(fēng)分離器分離出氣液兩相產(chǎn)物，氣相產(chǎn)物進(jìn)入分析系統(tǒng)，分析產(chǎn)物組分分布；液相產(chǎn)物進(jìn)入回收瓶中。所述的反應(yīng)器9采用的是全混流反應(yīng)器。所述的金屬掛片材質(zhì)為HP40 (0.5%C-25% Cr-35 % Ni)合金鋼。
權(quán)利要求1.一種研究乙烯裂解爐結(jié)焦機(jī)理的裝置，主要由原料罐(I)、水罐(2)、原料計(jì)量泵(3)、質(zhì)量流量計(jì)(4)、閥門(5)、汽化器(6)、混合器(7)、預(yù)熱器(8)、反應(yīng)器(9)、熱天平(10)、急冷器(11)、水冷器(12)、旋風(fēng)分離器(13)、回收瓶(14)和金屬掛片構(gòu)成；其特征在于原料計(jì)量泵(3)的輸入口由管線連接原料罐(I)的出口 ；原料計(jì)量泵(3)輸出口通過管線連接混合器(7)的原料入口，原料計(jì)量泵(3)輸出口到混合器(7)原料入口之間的管線上連接有閥門(5);質(zhì)量流量計(jì)(4)的入口管線連接水罐(2)，質(zhì)量流量計(jì)(4)的出口連接汽化器(6)入口，汽化器(6)輸出口連接混合器(7)的水入口 ；混合器(7)的出口通過管線連接預(yù)熱器(8)入口，預(yù)熱器(8)的出口通過管線連接反應(yīng)器(9)下部入口 ；反應(yīng)器(9)出口通過管線連接急冷器(11)入口，急冷器(11)出口通過管線連接水冷器(12)入口 ；水冷器(12)出口通過管線連接旋風(fēng)分離器(13)入口 ；旋風(fēng)分離器(13)下部出口有回收瓶(14);旋風(fēng)分離器(13)頂部氣相產(chǎn)物出口連接在線分析系統(tǒng)；反應(yīng)器(9)內(nèi)置金屬掛片(15);金屬掛片(15)與熱天平(10)相連，熱天平(10)置于反應(yīng)器(9)的上部。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的研究乙烯裂解爐結(jié)焦機(jī)理的裝置，其特征是所述的反應(yīng)器(9)采用的是管式反應(yīng)器或全混流反應(yīng)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的研究乙烯裂解爐結(jié)焦機(jī)理的裝置，其特征是所述的金屬掛片(15)材質(zhì)為HK40合金鋼或HP40合金鋼。
專利摘要研究乙烯裂解爐結(jié)焦機(jī)理的裝置，應(yīng)用于乙烯裂解爐結(jié)焦機(jī)理研究。原料計(jì)量泵連接原料罐；原料計(jì)量泵連接混合器的原料入口；質(zhì)量流量計(jì)連接水罐，質(zhì)量流量計(jì)連接汽化器，汽化器連接混合器；混合器管線連接預(yù)熱器，預(yù)熱器連接反應(yīng)器下部入口；反應(yīng)器管線連接急冷器入口，急冷器連接水冷器入口；水冷器連接旋風(fēng)分離器；旋風(fēng)分離器出口下部有回收瓶；反應(yīng)器內(nèi)置金屬掛片；金屬掛片與熱天平相連，熱天平置于反應(yīng)器的上部，氣相產(chǎn)物出口連接在線分析系統(tǒng)。效果是減少實(shí)驗(yàn)誤差，數(shù)據(jù)可靠性高。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有較高的連貫性。滿足在線實(shí)時(shí)測(cè)焦法的要求。
文檔編號(hào)G01D21/00GK202382760SQ20112047834
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者丁玉芝, 萬書寶, 馮英杰, 劉劍, 劉延軍, 孫淑坤, 張君, 張寶軍, 張永軍, 徐顯明, 徐艷, 李建忠, 汲永鋼, 王桂芝, 王淑蘭, 肖海成, 苑慧敏, 谷振生, 賀德福 申請(qǐng)人:中國石油天然氣股份有限公司