專利名稱：乙烯裂解爐樣品氣在線預處理裝置及其安裝方法
技術領域：
本發明涉及一種乙烯裂解爐樣品氣的處理裝置，特別地，乙烯裂解爐樣品氣在線預處理裝置及其安裝方法。
背景技術：
石化工業是國民經濟的支柱產業，乙烯裝置則是石油化工工業的龍頭裝置，乙烯生產的方法很多，但以管式爐裂解技術最為成熟，世界上絕大多數的乙烯都是由管式爐裂解法生產的。作為石化生產過程中的重要裝置，乙烯裂解爐的主要控制目標是控制裂解深度、生產量和產品的選擇性，有效的裂解操作依賴于對急冷器出口裂解氣的精確在線分析。 由于乙烯裂解爐出口產品溫度高、含水量大、組成復雜，根據裂解爐控制的需求通常選擇氫氣、甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷作為在線分析的檢測組分。在線色譜具有測量范圍寬、分析準確、分析周期短、自動化程度高、分析數據連續性強、數據可以反饋給DCS系統用于先進控制的特點，因此在工業乙烯裂解裝置中，運用在線色譜對裂解氣中關鍵組分進行分析，對裂解爐裂解深度等參數進行監測和控制。由于乙烯裂解爐出口裂解氣溫度高、含水量大、組成復雜，包括氫氣、甲烷、乙烯、 乙烷、丙烯、丙烷等輕組分，也有裂解汽油、柴油、焦油等粘稠組分，還有酸性氣體等，其沸點從零下二百五十多度到零上幾百度，由于固體雜質會造成整個在線取樣分析系統堵塞，水分、重質烴類等會造成在線色譜的污染、使用壽命縮短、數據準確性下降等問題，因此在實際應用過程中需要使用裂解氣取樣系統除去裂解產物樣品中的固體雜質、水分和重質烴類組分，把裂解氣樣品輸出到在線色譜儀。目前大、中型乙烯生產裝置普遍使用的在線色譜儀取樣系統主要包括取樣器、樣品預處理系統和樣品操作系統幾部分。取樣器通常為漩渦冷卻器，安裝于裂解爐產品出口工藝管線上，將復雜的裂解樣品凈化，經過濾回流段和冷卻脫水段，將固體顆粒、重質烴類組分以及水分回流到工藝管道，將輕組分以一定的流速均勻的向樣品預處理系統輸出；樣品預處理系統的作用是將樣品進一步凈化并向樣品操作系統輸出；樣品操作系統安裝于在線色譜前端，主要作用包括流路切換、大氣平衡和校正氣路切換。裂解爐在線分析系統在實際運行過程中，裂解在線分析取樣位置位于裂解爐產品出口，樣品溫度高、含大量水及大量焦油等液體重組分，由于樣品中不可避免的含有液體成分及雜質顆粒，取樣過程管線易發生堵塞，另外由于預處理系統目前存在較多的問題，進入在線色譜的樣品含重組分較多，造成色譜柱的污染，分析數據波動范圍和頻率都較大等問題，在線色譜無法連續、穩定的運行，難以提供準確的控制裂解爐裂解深度的基礎數據。
發明內容
本發明的目的是針對現有乙烯裂解爐在線分析過程中存在的問題，提供一種樣品氣在線預處理裝置和安裝方法，對裂解爐產品出口經漩渦冷卻器取得的在線分析樣品進行處理，清除樣品中的液體、固體雜質，調節樣品流量，并將樣品氣潔凈、穩定輸出至色譜，實現乙烯裂解爐在線分析長期穩定、準確運行。一種乙烯裂解爐樣品氣在線預處理裝置，裝置為箱式單元，裝置的入口通過不銹鋼管線與漩渦冷卻器出口連接，裝置出口通過不銹鋼管線連接在線色譜前段的樣品操作系統并最終進入在線色譜。該裝置還包括裝置部件，所述的裝置部件包括積液罐、可視排液罐及排液閥、氣體過濾器、壓力表、壓力調節閥、清洗切換閥、蒸汽加熱管線；漩渦冷卻器輸出的裂解氣樣品首先進入積液罐，夾帶的水及重質烴類在罐內沉降并最終通過可視排液罐排出，氣體樣品通過氣體過濾器進一步凈化再通過壓力表和壓力調節閥進行壓力調節以穩定的流量輸出。所述的裝置部件使用不銹鋼管線連接。所述的箱式單元內采取蒸汽加熱，乙烯裝置的中壓蒸汽通過一個開關閥進入箱式單元的列管對箱體進行加熱后返回裝置蒸汽管線，裝置箱體內覆蓋保溫材料。所述的裝置壓力調節閥后安裝有三通切換閥當樣品氣在線預處理裝置至在線色譜間的管線污染、堵塞時可通過切換三通閥切斷樣品氣輸出，同時使用中壓蒸汽沖洗管線。所述的乙烯裂解爐樣品氣在線預處理裝置的安裝方法，如下步驟1 在乙烯裂解爐安裝的漩渦冷卻器位置附近安裝一個金屬支架，將乙烯裂解爐樣品氣在線預處理裝置固定于支架上，并確定裝置排液出口不被遮擋；步驟2 確認裂解爐漩渦冷卻器處于關閉狀態，使用不銹鋼管線連接漩渦冷卻器出口與樣品氣在線預處理裝置入口；步驟3 將連接至在線色譜的不銹鋼管線連接至樣品氣在線預處理裝置出口 ；步驟4 ；使用不銹鋼管線將裂解爐中壓蒸汽連接到樣品氣在線預處理裝置加熱管線入口 ；步驟5 使用不銹鋼管線連接樣品氣在線預處理裝置加熱管線出口與裂解爐中壓蒸汽回收管線；步驟6 對從漩渦冷卻器至色譜的樣品管線全程進行蒸汽伴熱。綜上所述，乙烯裂解爐產品餾程范圍寬、組成復雜，現有的在線取樣系統難以完全實現對樣品的完全凈化，本發明提供的乙烯裂解爐樣品氣在線預處理裝置及安裝方法， 實現將乙烯裂解爐在線樣品氣潔凈并穩定的向在線色譜輸出，乙烯裂解爐在線分析長期穩定、準確運行的目的。本發明的優點在于，本裝置無須對原裂解爐取樣系統改造，安裝簡便，工作穩定可靠，不受環境條件變化影響；本裝置采用集成式設計便于使用和維護。本裝置對裂解爐在線分析樣品進行有效的凈化及穩壓，為在線色譜提供穩定、潔凈的分析樣品氣，從而確保在線色譜能長期有效運行，分析數據準確、穩定，能夠為裂解爐實現裂解深度控制提供數據基礎。
圖1是本發明涉及的乙烯裂解爐樣品氣在線預處理裝置示意圖。圖2是本發明涉及的乙烯裂解爐在線分析物流流程示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例進一步描述本發明。本發明的范圍不受這些實施例限制。本發明的乙烯裂解爐樣品氣在線預處理裝置示意圖見圖1，使用方式為確認裂解爐漩渦冷卻器處于關閉狀態，完成裝置安裝后，全部開關閥處于關閉狀態，首先確認三通切換閥9處于B位置后打開開關閥10，中壓蒸汽12進入加熱管線對裝置進行加熱，穩定10 分鐘后，打開開關閥1并開啟裂解爐漩渦冷卻器，樣品氣11進入乙烯裂解爐樣品氣在線預處理裝置依次通過積液罐2、氣體過濾器6、壓力表7、壓力調節閥8、三通切換閥9，調節壓力調節閥8同時觀察壓力表7將樣品壓力調節至80 lOOKPa，經凈化的樣品以穩定的流量向后續管線輸出并最終到達在線色譜。本裝置巡檢、維護方式為乙烯裂解爐操作平穩的情況下，每日巡檢確定壓力表7 讀數正常，使用紅外測溫儀測定裝置內部件外表溫度為50 60°C ；每周進行一次排液，打開開關閥3使積液罐2中的液體流入可視排液罐4，關閉閥3然后打開開關閥5進行排液； 每月檢查氣體過濾器6，根據情況進行濾芯更換。本發明樣品氣在線預處理裝置已在某乙烯生產裝置使用，安裝于共用1臺在線色譜的3臺乙烯裂解爐漩渦冷卻器出口的取樣管線，乙烯裂解爐在線分析物流流程示意圖見圖2，裂解在線樣品從裂解爐出口工藝管線1取出，依次通過漩渦冷卻器2、乙烯裂解爐樣品氣在線預處理3、樣品操作系統4到達在線色譜5進行分析。安裝以來裝置運行良好，裝置對樣品氣中的水、固體顆粒及重質烴類液滴過濾效果明顯；取樣管線、在線色譜未出現堵塞的情況；設定樣品氣在線預處理裝置壓力控制為 80 lOOKpa，樣品流量穩定可控，避免了流量波動對在線色譜分析數據的影響；樣品在管線中凝結的情況基本消除；對樣品氣組成進行離線分析表明樣品氣主要組分為碳四以前輕烴及氫氣，碳五以上重質烴組分較裝置安裝前有所減少，表1為安裝本裝置后對進入在線色譜樣品離線色譜分析結果。單位Vol%
權利要求
1.一種乙烯裂解爐樣品氣在線預處理裝置，其特征在于，裝置為箱式單元，裝置的入口通過不銹鋼管線與漩渦冷卻器出口連接，裝置出口通過不銹鋼管線連接在線色譜前段的樣品操作系統并最終進入在線色譜。
2.根據權利要求1所述的乙烯裂解爐樣品氣在線預處理裝置，其特征在于，進一步包括裝置部件，所述的裝置部件包括積液罐、可視排液罐及排液閥、氣體過濾器、壓力表、壓力調節閥、清洗切換閥、蒸汽加熱管線；漩渦冷卻器輸出的裂解氣樣品首先進入積液罐，夾帶的水及重質烴類在罐內沉降并最終通過可視排液罐排出，氣體樣品通過氣體過濾器進一步凈化再通過壓力表和壓力調節閥進行壓力調節以穩定的流量輸出。
3.根據權利要求2所述的乙烯裂解爐樣品氣在線預處理裝置，其特征在于，所述的裝置部件使用不銹鋼管線連接。
4.根據權利要求1所述的乙烯裂解爐樣品氣在線預處理裝置，其特征在于，所述的箱式單元內采取蒸汽加熱，乙烯裝置的中壓蒸汽通過一個開關閥進入箱式單元的列管對箱體進行加熱后返回裝置蒸汽管線，裝置箱體內覆蓋保溫材料。
5.根據權利要求1所述的乙烯裂解爐樣品氣在線預處理裝置，其特征在于，裝置壓力調節閥后安裝有三通切換閥當樣品氣在線預處理裝置至在線色譜間的管線污染、堵塞時可通過切換三通閥切斷樣品氣輸出，同時使用中壓蒸汽沖洗管線。
6.根據權利要求1-5之任一項所述的乙烯裂解爐樣品氣在線預處理裝置的安裝方法， 其特征在于，步驟1 在乙烯裂解爐安裝的漩渦冷卻器位置附近安裝一個金屬支架，將乙烯裂解爐樣品氣在線預處理裝置固定于支架上，并確定裝置排液出口不被遮擋；步驟2 確認裂解爐漩渦冷卻器處于關閉狀態，使用不銹鋼管線連接漩渦冷卻器出口與樣品氣在線預處理裝置入口；步驟3 將連接至在線色譜的不銹鋼管線連接至樣品氣在線預處理裝置出口 ；步驟4 ；使用不銹鋼管線將裂解爐中壓蒸汽連接到樣品氣在線預處理裝置加熱管線入Π ；步驟5:使用不銹鋼管線連接樣品氣在線預處理裝置加熱管線出口與裂解爐中壓蒸汽回收管線；步驟6 對從漩渦冷卻器至色譜的樣品管線全程進行蒸汽伴熱。
全文摘要
本發明涉及一種乙烯裂解爐樣品氣在線預處理裝置，裝置為箱式單元，裝置的入口通過不銹鋼管線與漩渦冷卻器出口連接，裝置出口通過不銹鋼管線連接在線色譜前段的樣品操作系統并最終進入在線色譜。本發明裝置無須對原裂解爐取樣系統改造，安裝簡便，工作穩定可靠，不受環境條件變化影響；本裝置采用集成式設計便于使用和維護。
文檔編號G01N30/14GK102288706SQ20101020447
公開日2011年12月21日 申請日期2010年6月18日 優先權日2010年6月18日
發明者南秀琴, 司宇辰, 巴海鵬, 張兆斌, 杜志國, 王國清, 薛麗敏, 陳碩 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院