專利名稱：一種烴類高溫裂解結(jié)焦評價(jià)中試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于烴類高溫裂解結(jié)焦評價(jià)的中試裝置，通過模擬烴類高溫 裂解生產(chǎn)實(shí)際工藝參數(shù)，達(dá)到對烴類原料高溫裂解結(jié)焦中試評價(jià)的目的。
背景技術(shù)：
目前生產(chǎn)烯烴的方法主要是烴類高溫?zé)崃呀?。烴類高溫?zé)崃呀獠豢杀苊獾貢?在裂解爐管內(nèi)壁結(jié)焦。結(jié)焦會使管壁傳熱系數(shù)降低，為了達(dá)到所需的裂解溫度， 必須提高裂解爐管外壁的溫度，這樣會大大減少爐管的使用壽命。同時(shí)結(jié)焦也使 管內(nèi)徑變小，增加流體壓降，減少裝置處理量。當(dāng)結(jié)焦達(dá)到一定程度，裂解爐必 須停車清焦，清焦溫度一般在80(TC左右。隨著清焦次數(shù)的增加，爐管的結(jié)焦速 率加快。頻繁清焦將會影響乙烯產(chǎn)量，增加費(fèi)用，降低經(jīng)濟(jì)效益。且在清焦周期 內(nèi)，爐管滲碳現(xiàn)象更為嚴(yán)重，大大縮短了爐管的使用壽命。
因此，抑制結(jié)焦為保證裂解爐管長周期、長壽命、安全生產(chǎn)的技術(shù)關(guān)鍵。人 們尋求各種方法來抑制結(jié)焦，如加入結(jié)焦抑制劑、改變爐管內(nèi)表面形貌、改進(jìn)裂 解工藝、爐管表面涂層技術(shù)以及開發(fā)新型爐管材料等。這些方法都取得了不同程 度的進(jìn)展，但大部分還處在實(shí)驗(yàn)室階段。其主要原因是實(shí)驗(yàn)室結(jié)果很理想，但中 試放大實(shí)驗(yàn)卻令人望而卻步。中試實(shí)驗(yàn)作為實(shí)驗(yàn)室技術(shù)的放大，對實(shí)驗(yàn)室結(jié)果的 工業(yè)化應(yīng)用起著承前啟后的作用。但由于中試風(fēng)險(xiǎn)較大，而且花費(fèi)昂貴，許多研 究學(xué)者因?yàn)闊o法進(jìn)行中試放大導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室結(jié)果不能進(jìn)一步產(chǎn)業(yè)化。上述抑制結(jié)焦 技術(shù)的研究都面臨著技術(shù)上的中試放大以及對結(jié)焦效果的評價(jià)，因此，建立一套 合理的抗結(jié)焦效果評價(jià)中試裝置，能夠模擬實(shí)際烴類裂解工藝，保證實(shí)驗(yàn)精度是 烴類裂解抑制結(jié)焦技術(shù)工業(yè)化實(shí)施的關(guān)鍵。國內(nèi)目前無相關(guān)技術(shù)公開報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種烴類高溫裂解結(jié)焦評價(jià)中試裝置，為各種抑制結(jié)焦 方法提供一種抗結(jié)焦效果評價(jià)的中試設(shè)備。本發(fā)明釆取的抑制結(jié)焦評價(jià)裝置結(jié)構(gòu) 簡單、實(shí)施方便、適合長周期運(yùn)行，適合于學(xué)校、企業(yè)和研究所等單位進(jìn)行抑制 結(jié)焦技術(shù)的放大實(shí)驗(yàn)和抗結(jié)焦效果的評價(jià)。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的-
一種烴類高溫裂解結(jié)焦評價(jià)中試裝置，其特征在于，所述的裝置包括去離 子水儲料桶1和裂解原料儲料桶2分別與去離子水計(jì)量泵4和裂解原料計(jì)量泵3 相連接，去離子水和裂解原料計(jì)量泵的出口分別與去離子水汽化爐5和裂解原料
氣化爐6的進(jìn)口管線相連接；去離子水汽化爐5的出口管線上接入一個(gè)空氣壓縮
機(jī)18，兩汽化爐的出口管線匯合后與預(yù)熱裂解爐16的預(yù)熱段進(jìn)口 18相連接； 預(yù)熱裂解爐16的出口管線與一級水冷裝置7、 一級冷卻液儲罐8、 二級水冷裝置 10、 二級冷卻液儲罐9、尾氣計(jì)量裝置11順序相連，預(yù)熱裂解爐16的另一路出 口管線上還連接有廢液水冷裝置15和廢液儲罐14,廢液儲罐14、尾氣計(jì)量裝置 11的出口處通過管線與尾氣排空口 12相連，在尾氣計(jì)量裝置11與尾氣排空口 中間管線上裝有尾氣取樣裝置13。
上述的預(yù)熱裂解爐16包括從預(yù)熱段進(jìn)口 18到預(yù)熱段出口 19為預(yù)熱段， 從預(yù)熱段出口 19至裂解段進(jìn)口 20為橫跨段，裂解段進(jìn)口 20至裂解段出口 21 為裂解段，在預(yù)熱段進(jìn)口、橫跨段、裂解段中部及裂解段出口處分別設(shè)置了預(yù)熱 入口壓力測試儀表25、橫跨段壓力測試儀表24、過渡段壓力測試儀表23和裂解 出口壓力測試儀表22。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)烴類高溫裂解結(jié)焦評價(jià)所采取的工藝路線如下整套中試裝置由 物料計(jì)量和輸運(yùn)、氣化、預(yù)熱和裂解、尾氣處理、溫度和壓力控制以及清焦系統(tǒng) 組成。通過計(jì)量泵控制裂解原料和去離子水的流量，使整個(gè)中試結(jié)焦評價(jià)系統(tǒng)的 氣體流速達(dá)到20 50m/s，停留時(shí)間控制在0.1 1.0s,并根據(jù)不同的裂解原料， 控制裂解過程的稀釋比。經(jīng)過加壓的裂解原料和去離子水分別進(jìn)入兩臺氣化爐， 氣化后的溫度為200^35(TC。兩種氣體混合后進(jìn)入預(yù)熱部分，在預(yù)熱部分發(fā)生初 步分解，具有一定的內(nèi)能，橫跨段混合氣體的溫度可以控制在560 650'C。之 后過熱氣體進(jìn)入裂解段，在高溫下發(fā)生裂解，出口溫度控制在800 900'C。裂 解后的尾氣經(jīng)過二級水冷后，不同沸點(diǎn)的裂解產(chǎn)物分別進(jìn)入到2個(gè)冷凝罐。冷卻 后的尾氣基本可以達(dá)到常溫，經(jīng)計(jì)量設(shè)備計(jì)量后排空或點(diǎn)燃處理。具體的中試工 藝參數(shù)可根據(jù)爐型、裂解原料及抑制結(jié)焦方法等來選取。
此中試評價(jià)裝置可以實(shí)現(xiàn)結(jié)焦后爐管的清焦操作，清焦用氣體可以根據(jù)不同 要求選擇氧氣或空氣與水蒸汽的混合物。燒焦氧氣或空氣管線與氣化爐出口管線 相連接。燒焦過程使用的氧氣由純氧氣瓶提供，若使用空氣則可以使用空氣壓縮 機(jī)，壓縮機(jī)的空氣流量范圍為2~12L/h。
本發(fā)明充分考慮了不同結(jié)焦評價(jià)方法的優(yōu)缺點(diǎn)。稱重法不適合較長爐管的中 試試驗(yàn)結(jié)焦量的評價(jià)，二氧化碳紅外檢測法存在計(jì)量偏差較大的缺點(diǎn)，而根據(jù)裂 解過程中壓力的變化來評價(jià)裂解過程中結(jié)焦量的大小適合于小直徑爐管的結(jié)焦 評價(jià)。本中試裝置在不同的溫區(qū)通過精密的壓力儀表監(jiān)測整套系統(tǒng)的壓力變化，
從而定量確定裂解過程中的結(jié)焦量。預(yù)熱段和裂解段不同部位的壓力可以通過精 密的壓力變送器和顯示儀表來測量，壓力監(jiān)測系統(tǒng)的精度為0.2%，量程為 0.6MPa。本發(fā)明可以有效的對各種抑制結(jié)焦方法進(jìn)行中試放大，并可對其抗結(jié)
焦效果進(jìn)行走量評價(jià)


圖1烴類裂解中試評價(jià)裝置流程圖
1:去離子水2:裂解原料3:裂解原料計(jì)量泵4:去離子水計(jì)量泵5: 去離 子水汽化爐6:裂解原料氣化爐7: —級水冷裝置8: —級冷卻液儲罐9: 二 級冷卻液儲罐10: 二級水冷裝置11:尾氣計(jì)量裝置12:尾氣排空口 13:尾氣 取樣口 14:廢液儲罐15:廢氣水冷裝置16:預(yù)熱裂解爐17:空氣壓縮機(jī)
圖2預(yù)熱裂解爐結(jié)構(gòu)示意圖
18:預(yù)熱段進(jìn)口 19:預(yù)熱段出口 20:裂解段進(jìn)口 21:裂解段出口 22:裂解出 口壓力測試儀表23:過渡段壓力測試儀表24:橫跨段壓力測試儀表25:入口 壓力測試儀表
圖3、有涂層和無涂層的HK40爐中試結(jié)焦對比試驗(yàn)結(jié)果
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明中，去離子水計(jì)量泵和裂解原料計(jì)量泵分別與去離子水儲料桶和裂 解原料儲料桶的出口相連接；液態(tài)原料經(jīng)過計(jì)量、加壓后，去離子水和裂解原料 計(jì)量泵的出口分別與去離子水汽化爐和裂解原料氣化爐的進(jìn)口管線相連接；兩種 氣體氣化后在氣化爐的出口匯合，匯合的管線與預(yù)熱段的進(jìn)口管線相連接；混合 氣體在預(yù)熱段預(yù)熱后，預(yù)熱段出口管與裂解段的入口管相連接，過熱氣體在裂解 段發(fā)生裂解反應(yīng)，在管壁上發(fā)生焦炭沉積；出口管與一級水冷裝置入口相連接， 使裂解后的高溫氣體發(fā)生急冷，冷卻液進(jìn)入一級冷卻液儲罐； 一級冷卻液儲罐出 口與二級水冷裝置入口相連，使一級水冷后的氣體再次冷卻，二級冷卻液進(jìn)入二 級冷卻液儲罐；二級冷卻液儲罐出口與尾氣計(jì)量裝置入口相連，而尾氣計(jì)量裝置 出口與尾氣排空口相連，經(jīng)二級水冷的氣體計(jì)量后排空或點(diǎn)燃處理；在尾氣計(jì)量 裝置出口與尾氣排空口中間管線上裝有尾氣取樣裝置，用來檢測尾氣成分。
空氣壓縮機(jī)出口或氧氣瓶出口與氣化爐的出口管相連后，與預(yù)熱段管的入口 相連接，壓縮空氣或氧氣與水蒸汽混合后進(jìn)入預(yù)熱段，然后進(jìn)入裂解段燒焦，燒 焦后的氣體處理與上面所述相同。
本發(fā)明的中試裝置在裂解原料投料前，首先在水蒸汽條件下預(yù)熱，為了定量 評價(jià)裂解產(chǎn)物，該部分水蒸汽經(jīng)過水冷后，直接進(jìn)入廢液缸。
以下結(jié)合實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但這些實(shí)例并不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
試驗(yàn)采用水蒸汽作為稀釋劑，石腦油作為裂解原料，稀釋比設(shè)定為0.5，通 過去離子水計(jì)量泵4和裂解原料計(jì)量泵3來調(diào)節(jié)。選用的裂解爐管為HK40，外 徑14mm，壁厚2mm。氣體流速為30m/s，停留時(shí)間設(shè)定為0.2s，分別對經(jīng)Si02/S 涂層處理后的爐管和無涂層的爐管進(jìn)行了結(jié)焦對比試驗(yàn)。
如附圖1所示，去離子水計(jì)量泵4和裂解原料計(jì)量泵3分別與去離子水儲料 桶1和裂解原料儲料桶2的出口相連接；液態(tài)原料經(jīng)過計(jì)量、加壓后，分別進(jìn)入 去離子水汽化爐5和裂解原料汽化爐6;液態(tài)原料經(jīng)過汽化后溫度為25(TC，在 兩臺汽化爐的出口匯合，混合氣體進(jìn)入預(yù)熱裂解爐16后，在預(yù)熱段預(yù)熱，過熱 氣體在裂解段發(fā)生裂解反應(yīng)。高溫裂解氣體進(jìn)入一級水冷裝置7，使裂解后的高 溫氣體發(fā)生急冷，冷卻液進(jìn)入一級冷卻液儲罐8; —級冷卻液儲罐出口與二級水 冷裝置10入口相連，使一級水冷后的氣體再次冷卻，二級冷卻液進(jìn)入二級冷卻 液儲罐9; 二級冷卻液儲罐出口與尾氣計(jì)量裝置11入口相連，而尾氣計(jì)量裝置 出口與尾氣排空口 12相連，使經(jīng)過二級水冷后的氣體經(jīng)過計(jì)量后排空火點(diǎn)燃處 理；在尾氣計(jì)量裝置出口與尾氣排空口中間管線上裝有尾氣取樣裝置(13)，用 來對冷卻后的尾氣進(jìn)行取樣。
在燒焦系統(tǒng)中，空氣壓縮機(jī)17出口或氧氣瓶出口與去離子水汽化爐5的出 口管相連后，與預(yù)熱段管的進(jìn)口相連接，使壓縮空氣或氧氣與水蒸汽混合后，混 合氣體進(jìn)入預(yù)熱裂解爐進(jìn)行燒焦。
在裂解原料投料前，整套系統(tǒng)在水蒸汽條件下預(yù)熱，為了定量的評價(jià)裂解產(chǎn) 物的分布，預(yù)熱過程中的水蒸汽經(jīng)過廢液水冷裝置15后，進(jìn)入廢液儲罐14。
附圖2為預(yù)熱和裂解部分的結(jié)構(gòu)簡圖，裂解原料氣和水蒸汽混合氣體從預(yù)熱段進(jìn) 口18進(jìn)入預(yù)熱段加熱，預(yù)熱段出口溫度為59(TC;預(yù)熱段出口 19與裂解段進(jìn)口 20相連，過熱氣體進(jìn)入裂解段，很快達(dá)到80(TC以上，使氣體在設(shè)定的停留時(shí)間 內(nèi)分解。裂解后的高溫氣體經(jīng)裂解段出口后，進(jìn)入尾氣處理裝置。在預(yù)熱和裂解 部分，分別在預(yù)熱段進(jìn)口 (18)、橫跨段(預(yù)熱段和裂解段中間區(qū)域)、過渡段及 裂解段出口安裝了壓力測量儀表，分別為裂解出口壓力測試儀表(22)、過渡段 壓力測試儀表(23)、橫跨段壓力測試儀表(24)和入口壓力測試儀表(25)根 據(jù)4臺壓力測試儀表的壓力變化可以評價(jià)爐管結(jié)焦過程中的結(jié)焦量大小。根據(jù)工 業(yè)上烴類高溫裂解壓力實(shí)際變化，以裂解段進(jìn)口壓力增加到70kPa為停止裂解標(biāo) 準(zhǔn)，測得的壓力變化與時(shí)間的關(guān)系如附圖3所示?？梢钥闯?，有涂層的HK40爐 管經(jīng)過20小時(shí)后裂解段入口的壓力增加70kPa，而無涂層的HK40爐管經(jīng)過11.5
小時(shí)裂解段入口的壓力即可增加到70kPa，結(jié)焦抑制率可以達(dá)到42.5%。
通過以上實(shí)例可以說明，該中試裝置對于評價(jià)烴類高溫裂解結(jié)焦效果較好， 取得了令人滿意的結(jié)果，可以有效解決不同的抑制結(jié)焦方法實(shí)驗(yàn)室成果放大難的 問題，為不同抑制結(jié)焦方法的工業(yè)化實(shí)施提供了可靠的設(shè)備保證。
權(quán)利要求
1、一種烴類高溫裂解結(jié)焦評價(jià)中試裝置，其特征在于，所述的裝置包括去離子水儲料桶(1)和裂解原料儲料桶(2)分別與去離子水計(jì)量泵(4)和裂解原料計(jì)量泵(3)相連接，去離子水和裂解原料計(jì)量泵的出口分別與去離子水汽化爐(5)和裂解原料氣化爐(6)的進(jìn)口管線相連接；去離子水汽化爐(5)的出口管線上接入一個(gè)空氣壓縮機(jī)(18)，兩汽化爐的出口管線匯合后與預(yù)熱裂解爐(16)的預(yù)熱段進(jìn)口(18)相連接；預(yù)熱裂解爐(16)的一路出口管線與一級水冷裝置(7)、一級冷卻液儲罐(8)、二級水冷裝置(10)、二級冷卻液儲罐(9)、尾氣計(jì)量裝置(11)順序相連，預(yù)熱裂解爐(16)的另一路出口管線上還連接有廢液水冷裝置(15)和廢液儲罐(14)，廢液儲罐(14)、尾氣計(jì)量裝置(11)的出口處通過管線與尾氣排空口(12)相連，在尾氣計(jì)量裝置(11)與尾氣排空口中間管線上裝有尾氣取樣裝置(13)。
2、 如權(quán)利要求1所述的烴類高溫裂解結(jié)焦評價(jià)中試裝置，其特征在于，所 說的預(yù)熱裂解爐(16)包括從預(yù)熱段進(jìn)口(18)到預(yù)熱段出口(19)為預(yù)熱段，從預(yù)熱 段出口(19)至裂解段進(jìn)口(20)為橫跨段，裂解段進(jìn)口(20)至裂解段出口(21)為裂解 段；在預(yù)熱段進(jìn)口(18)、橫跨段、裂解段中部及裂解段出口 (21)處分別設(shè)置了 預(yù)熱入口壓力測試儀表(25)、橫跨段壓力測試儀表(24)、過渡段壓力測試儀表(23)和裂解出口壓力測試儀表(22)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種烴類高溫裂解結(jié)焦評價(jià)中試裝置，該裝置主要包括原料輸運(yùn)、氣化、預(yù)熱、裂解、尾氣處理以及燒焦系統(tǒng)。本發(fā)明綜合考慮了烴類高溫裂解生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，停留時(shí)間、出口溫度和橫跨溫度等參數(shù)，能完全模擬實(shí)際生產(chǎn)條件。本裂解結(jié)焦評價(jià)中試裝置結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)施方便、可長時(shí)間運(yùn)行，適合對各種烴類裂解抑制結(jié)焦技術(shù)進(jìn)行中試放大和抗結(jié)焦效果評價(jià)，可有效的解決實(shí)驗(yàn)室成果放大難的問題，為各種抑制結(jié)焦技術(shù)的工業(yè)化實(shí)施提供了可靠的中試設(shè)備保證。
文檔編號C10G9/00GK101113366SQ20071004388
公開日2008年1月30日 申請日期2007年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月17日
發(fā)明者周建新, 莉 張, 博 彭, 宏 徐 申請人:華東理工大學(xué)