CN102636368A - 适用于高温烃（烟）气的多相在线取样装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于高温烃(烟)气的多相在线取样装置及方法。本发明通过进口流量计调节进口调节阀的开度进而控制进口流量，依靠气固分离器将高温烃(烟)气(温度为280～900℃)中夹带的粉尘(催化剂)分离到下部的可视料仓中；净化后的油(烟)气进入冷凝器进行换热，通过冷凝器出口的温度计调节进入冷凝器的冷却水量，进而实现油(烟)气出口的温度可调；经冷凝后的油(烟)气分为气、液两相进入气液分离器进行分离，液相进入气液分离器底部，气相去火炬或者低压瓦斯管网排出取样装置，在气相排出装置前设流量计及取样口，实现气相取样及计量。该装置及方法可对装置运行情况进行实时采样，操作简单、实用型强。

Description

适用于高温烃(烟)气的多相在线取样装置及方法

技术领域

本发明涉及一种在线取样装置及方法，尤其涉及一种适用于高温烃(烟)气的多相在线取样装置及方法。 

背景技术

目前，在石油化工、煤化工等领域中，生产装置的产品分布、反应过程等在很大程度上与反应器或者某些关键设备的操作有关，如重油催化裂化装置的核心部分是提升管反应器，则提升管反应器的操作状况会对催化裂化反应的产品分布和产品质量造成一定程度的影响。因而对重油催化裂化装置提升管反应器反应特性(如反应温度、催化剂积碳等)、反应产物沿提升管高度的变化规律、以及催化剂上结焦物的类型、分布及缩合程度的变化规律等问题的研究，就成为了一个重要的课题。在此过程中，各物料进出口的在线取样至关重要。同样，如对再生器、汽提器、烧焦罐的运行情况进行研究，也需进行精确采样分析，其它类似装置也一样，以便精确分析取样结果可获取装置运行的状况，从而进行优化操作，提高理想产品收率，也能分析运行故障，对装置的高效、经济、长周期连续运转有着重要的作用。 

目前，仅少部分研究单位及个人对取样器进行了研究，如ZL200610081405.8给出了一种适用于固体颗粒或粉末取样用的取样器，CN101701884A公开了一种油气水多相流体防垢剂评价的取样方法，CN201488890U公开了一种多相流液体实时在线取样装置，因高温烃(烟)气温度高、固体颗粒细小且须对取样过程中气、液、固三相组分精确计量并需调整温度以获得精确的液相组分，上述方法及装置均不适用于高温烃(烟)气的多相取样过程；CN201554460U公开了一种多相流气体实时在线专用气体取样器，仅适用于气液两相分离取样过程。如前述，目 前未见到适用于高温烃(烟)气的实时多相在线取样方法及装置的研究报道。 

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供了一种适用于高温烃(烟)气的多相在线取样装置及方法。

具体技术方案为一种依靠压力表、流量计(流量传感器)、调节阀、气固分离器、可视料仓、固体取样瓶、冷凝器、气液分离器、液体取样瓶、气体取样袋(瓶)等组成的成套单元设备，而实现高温烃(烟)气的多相分离取样，取样过程温度、流量可调可控，取样过程烃(烟)气流量、各组分含量可精确计量的实时多相在线取样装置。该包括一气固分离器、冷凝器、气液分离器和气相排出装置，该气固分离器包括一入口、一气相出口和一连接有固样收集装置的固相出口，该冷凝器包括一入口和一出口，该气液分离器包括一入口、一连接有液样收集装置的液相出口和一连接有气样收集装置的气相出口，所述气固分离器的入口处设置有一流量计及阀门以便调节高温烟气进口流量，所述气固分离器的气相出口同冷凝器的入口相连通，所述冷凝器的出口同气液分离器的入口相连通，所述冷凝器包括一冷却液入口，该冷却液入口处设置有温度计及阀门，所述气液分离器的气相出口通过一流量计及阀门同气相排出装置入口相连通以便调节出口流量。 

进一步，所述冷凝器的入口通过一阀门同高温烟气进口相连通，同气固分离器的入口处设置的阀门形成并联；所述冷凝器的出口通过一阀门同前述气液分离器的入口相连通，所述冷凝器的出口通过一阀门同前述气液分离器的气象出口相连通，前述两阀门形成并联；所述气液分离器的气相出口同气样收集装置通过阀门连通。依靠该阀门开关可形成一旁路，对高温烃(烟)气经冷凝器后的温度进行预先调节。 

进一步，所述气固分离器采用微旋风分离器、楔式气固分离器或者锥式过滤分离器。 

进一步，所述气液分离器采用基于离心分离形式的气液旋流分离器或者基于过滤形式的气液聚结分离器。 

进一步，气固分离器底部有换热降温夹套，使固相物料降温。 

一种使用上述多相在线取样装置的取样方法，其特征在于， 

步骤0：打开气固分离器入口流量计处阀门、冷凝器出口处同气液分离器入口间阀门、气液分离器的气相出口和气样收集装置间的阀门，关闭高温烟气进口和冷凝器间阀门、气液分离器的气相出口阀门同气相排出装置入口间阀门，以便形成旁路，调节高温烟气经冷凝器后的温度至取样所需温度； 

步骤1：关闭气固分离器入口流量计处阀门、冷凝器出口处同气液分离器入口间阀门、气液分离器的气相出口和气样收集装置间的阀门，打开高温烟气进口和冷凝器间阀门、气液分离器的气相出口阀门同气相排出装置入口间阀门，通过进口流量计及阀门调节进口流量，依靠气固分离器将烟气中夹带的粉尘，分离到固相出口所连接的固样收集装置内； 

步骤2：净化后的烟气进入冷凝器进行换热，通过冷凝器出口的温度计及阀门调节进入冷凝器的冷却水量，调节烟气出口温度； 

步骤3经冷凝后的烟气进入气液分离器进行分离，液相通过气液分离器进入液相出口所连接的液样收集装置内，气相通过气液分离器进入气相出口所连接的气样收集装置内，余下的气象进入气相排出装置。 

进一步，其特征在于，固、液取样瓶可直接连接在气固分离取样器与气液分离取样器底部阀门进行在线取样，或待多相取样结束后连接取样。 

一种适用于高温烃(烟)气的实时多相在线取样装置及方法，通过进口流量计调节进口调节阀的开度进而控制进口流量，依靠气固分离器将高温烃(烟)气(温度为280～900℃)中夹带的粉尘(催化剂)分离到下部的可视料仓中；净化后的油(烟)气进入冷凝器进行换热，通过冷凝器出口的温度计调节进入冷凝器的冷却水量，进而实现油(烟)气 出口的温度可调；经冷凝后的油(烟)气分为气、液两相进入气液分离器进行分离，液相进入气液分离器底部，气相去火炬或者低压瓦斯管网排出取样装置，在气相排出装置前设流量计及取样口，实现气相取样及计量。 

本发明中的进口取样气量可根据进口流量计调节及计量，经冷凝器后的温度可根据冷凝器进口冷却水流量进行调节，流量及温度根据实际操作要求而定；固、液取样瓶可直接连接在气固分离取样器与气液分离取样器底部阀门进行在线取样，也可以待多相取样结束后连接取样，采用何种方式可根据取样量来定。 

本发明中的气固分离器可采用微旋风分离器、楔式气固分离器或者锥式过滤分离器；气液分离器可采用基于离心分离形式的气液旋流分离器或者基于过滤形式的气液聚结分离器，气固分离器与气液分离器下部带或者连有可视的储料仓，以方便观测取样量，采用何种分离形式，根据取样物料性质及操作工况而定，优先推荐采用微旋分气固分离器及气液旋流分离器作为气-固、气-液分离设备。 

本发明中在气固分离取样器及气液分离取样器设旁路，进口高温烃(烟)气可直接通过冷凝器后排出装置，此旁路的意义在于达到高温烃(烟)气经冷凝器后的所需温度后再进行取样，取样计量数据更精确，在气固分离器、冷凝器、气液分离器设有低点放净口，在成套设备设有吹扫口，方便成套设备清理。 

本发明的高温烃(烟)气的多相在线取样方法及装置可对装置运行情况进行实时采样，操作简单、实用型强，分析结果有助于获取装置运行的状况，对装置的高效、经济、长周期连续运转有着重要的作用。 

本发明进一步通过阀门设置在气固分离取样器及气液分离取样器形成一旁路，使进口高温烃(烟)气可直接通过冷凝器后排出装置，以便在达到高温烃(烟)气经冷凝器后的所需温度后，再进行取样，取样计量数据更精确，经冷凝器冷却后高温烃(烟)气的温度降为25～95℃可调。 

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。 

具体实施方式

本发明较佳实施例如图1所示，包括一气固分离器1、冷凝器4和气液分离器5，该气固分离器1的入口同催化裂化装置反应装置内抽入的烃(烟)气出气口相连通，入口前还设有流量计F、温度计T和压力计P用以观察调节接入采样气体的流量、温度及压力；气固分离器1的气相出口处同冷凝器4的入口相连通，以便进一步降低该气体的温度，本实施例中冷凝器外接冷却水作为冷却介质进行热交换；气固分离器1的固相出口处同一固样收集装置(包括可视料仓2和固体取样瓶3，可视料仓2和固体取样瓶3间通过阀门连接)相连通以便进行固体样本的留存；该冷凝器4的出口同气液分离器5的入口相连通，气液分离器5的液相出口处同液样收集装置(包括盛液腔和液体取样袋6，盛液腔和液体取样袋6间通过阀门连接)相连通以进行液体样本的留存；气液分离器5的气相出口处同气体取样袋7(气样收集装置)相连通以进行气体样本的留存；剩余尾气通过流量计F引至气相排出装置进行处理，本实施例中气相排出装置为放火炬系统。进一步的，固体取样瓶3和液体取样袋6上分别设有可视窗口以便观察固样和液样的采集程度。进一步，该气固分离器1的入口同催化裂化装置反应装置内抽入的烃(烟)气出气口间设有阀门h，该气固分离器1的入口和冷凝器4入口间通过阀门i连通，该冷凝器4的出口同气液分离器5的入口间设有阀门j，该冷凝器4的出口同火炬系统的入口间通过阀门k相连通，气液分离器5同气相出口处同气体取样袋7(气样收集装置)通过阀门1连接。 

在本实施例中，本发明装置设置于催化裂化装置反应床出口、工艺气三旋入口、烟气三旋入口、烧焦罐出口四个位置，以在不同位置抽取所需样本。其中反应床出口、工艺气三旋入口、烟气三旋入口、烧焦罐出口烃(烟)气操作参数如下表所示。 

表催化裂化装置取样器入口物性参数 

首先，打开阀门i、k，关闭阀门h、j、l，形成一旁路，使进口高温烃(烟)气可直接通过冷凝器后排出装置。具体取样时，从反应器(500℃)、再生器(700℃)抽出含有催化剂的烃气、烟气，经过流量计F1与调节阀i后直接去冷凝器4，经冷凝器4后高温烃(烟)气引至放火炬系统密闭排放，同时，通过观察温度计T2，调节冷凝器4阀门m开度大小以调节进口冷却水量，以便将达到高温烃(烟)气经冷凝器后的所需温度。在此过程中，气固分离器、气液分离器及气体取样袋均不通入待取样的高温烃(烟)气，仅对冷凝器4的阀门m开度进行调节，以便冷凝后的高温烃(烟)气温度达到预期值，更为精确的取样。 

然后，关掉旁路管线，即关闭阀门i、k，打开阀门h、j、l。高温烃(烟)气经过流量计F1进入气固分离器1，本实施例中采用微旋风气固分离器，分离精度为1～4μm可调，本实施例分离精度为3μm，高温烃(烟)气所含固体催化剂颗粒经气固分离器1分离后，催化剂颗粒通过气固分离器1的固相出口沉积于可视料仓2，固体取样瓶3安装在可视料仓2下部，可通过打开连接阀门将固相样品接入固体取样瓶3中，在气固分 离器1下部及可视料仓2可进一步设冷却水换热降温。而净化后的烃(烟)气通过气固分离器1的气相出口去冷凝器4冷却，净化烃(烟)气经冷凝器4冷却经气液分离器5后分为气、液两相，液相通过气液分离器5的液相出口存储在气液分离器罐底，在气液分离器5下部盛液腔设可视窗口，液体取样瓶6安装在气液分离器5下部，可通过连接打开阀门对液相进行采样，本实施例中的气液分离采用微旋转流气液分离器或气液聚结分离器，分离精度为0.1～3μm可调，本实施例分离精度为2μm。经气液分离器5分离后的气相经流量计后引至放火炬系统密闭排放，在流量计前设取气体样口，通过气体取样袋7对气相进行采样；整套取样设施集成在一个箱子里面。 

其中，固、液取样瓶可如前述直接连接在气固分离取样器与气液分离取样器底部阀门进行在线取样，也可以待多相取样结束后连接取样。 

综上所述，本取样器为在线固、气、液相的三相取样器，精确分析所得到的三种样品的意义在于能获取装置运行的状况，以达到优化生产。 

综上所述仅为发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。 

Claims (9)

1.一种适用于高温烃(烟)气的多相在线取样装置，包括一气固分离器、冷凝器、气液分离器和气相排出装置，该气固分离器包括一入口、一气相出口和一连接有固样收集装置的固相出口，该冷凝器包括一入口和一出口，该气液分离器包括一入口、一连接有液样收集装置的液相出口和一连接有气样收集装置的气相出口，其特征在于，所述气固分离器的入口处设置有一流量计及阀门以便调节高温烟气进口流量，所述气固分离器的气相出口同冷凝器的入口相连通，所述冷凝器的出口同气液分离器的入口相连通，所述冷凝器包括一冷却液入口，该冷却液入口处设置有温度计及阀门，所述气液分离器的气相出口通过一流量计及阀门同气相排出装置入口相连通以便调节出口流量。

2.如权利要求1所述的多相在线取样装置，其特征在于，所述冷凝器的入口通过一阀门同高温烟气进口相连通，同气固分离器的入口处设置的阀门形成并联；所述冷凝器的出口通过一阀门同前述气液分离器的入口相连通，所述冷凝器的出口通过一阀门同前述气液分离器的气象出口相连通，前述两阀门形成并联；所述气液分离器的气相出口同气样收集装置通过阀门连通。

3.如权利要求1或2所述的多相在线取样装置，其特征在于，所述气固分离器采用微旋风分离器、楔式气固分离器或者锥式过滤分离器。

4.如权利要求1或2所述的多相在线取样装置，其特征在于，所述气液分离器采用基于离心分离形式的气液旋流分离器或者基于过滤形式的气液聚结分离器。

5.如权利要求1所述的多相在线取样装置，其特征在于，气固分离器、冷凝器和气液分离器设有低点放净口，在多相在线取样装置进出口设有吹扫口，以便取样结束后清理。

6.如权利要求1所述的多相在线取样装置，其特征在于，气固分离器底部有换热降温夹套，使固相物料降温。

7.一种使用如权利要求1所述多相在线取样装置的取样方法，其特征在于，

步骤1：通过进口流量计及阀门调节进口流量，依靠气固分离器将烟气中夹带的粉尘，分离到固相出口所连接的固样收集装置内；

步骤2：净化后的烟气进入冷凝器进行换热，通过冷凝器出口的温度计及阀门调节进入冷凝器的冷却水量，调节烟气出口温度；

步骤3：经冷凝后的烟气进入气液分离器进行分离，液相通过气液分离器进入液相出口所连接的液样收集装置内，气相通过气液分离器进入气相出口所连接的气样收集装置内，余下的气象进入气相排出装置。

8.一种使用如权利要求2所述多相在线取样装置的取样方法，其特征在于，

步骤0：打开气固分离器入口流量计处阀门、冷凝器出口处同气液分离器入口间阀门、气液分离器的气相出口和气样收集装置间的阀门，关闭高温烟气进口和冷凝器间阀门、气液分离器的气相出口阀门同气相排出装置入口间阀门，以便形成旁路，调节高温烟气经冷凝器后的温度至取样所需温度；

步骤1：关闭气固分离器入口流量计处阀门、冷凝器出口处同气液分离器入口间阀门、气液分离器的气相出口和气样收集装置间的阀门，打开高温烟气进口和冷凝器间阀门、气液分离器的气相出口阀门同气相排出装置入口间阀门，通过进口流量计及阀门调节进口流量，依靠气固分离器将烟气中夹带的粉尘，分离到固相出口所连接的固样收集装置内；

步骤2：净化后的烟气进入冷凝器进行换热，通过冷凝器出口的温度计及阀门调节进入冷凝器的冷却水量，调节烟气出口温度；

步骤3经冷凝后的烟气进入气液分离器进行分离，液相通过气液分离器进入液相出口所连接的液样收集装置内，气相通过气液分离器进入气相出口所连接的气样收集装置内，余下的气象进入气相排出装置。

9.如权利要求7或8所述的多相在线取样方法，其特征在于，固、液取样瓶可直接连接在气固分离取样器与气液分离取样器底部阀门进行在线取样，或待多相取样结束后连接取样。