CN202255988U - 一种裂解炉标定的取样装置 - Google Patents

Abstract

一种裂解炉标定的取样装置，涉及石油烃类蒸汽裂解产物标定领域，具体为一种烃类裂解制乙烯工业裂解炉裂解产物在线分离与处理的取样成套装置。其特征在于：包括通过管路依次串联的水冷分离器(1)、冰冷分离器(2)、增湿器(3)和气体计量仪(5)，水冷分离器(1)输入口与裂解产物输送管连接，气体计量仪(5)上部连接有气体测量仪(6)。该取样装置能确保裂解产物中气液相的有效分离与准确计量，快速获取分离完全的气相与液相，达到色谱分析与焦油蒸馏的要求，提高分析结果准确性；而且标定不同炉子时装置移动方便、安装灵活，使用安全。

Description

一种裂解炉标定的取样装置

技术领域

一种裂解炉标定的取样装置，涉及石油烃类蒸汽裂解产物标定领域，具体为一种烃类裂解制乙烯工业裂解炉裂解产物在线分离与处理的取样成套装置。

背景技术

乙烯裂解装置是大型石化企业的龙头装置，全球大部分乙烯生产采用管式炉裂解工艺，不同烃类原料与稀释蒸汽在裂解炉辐射段盘管内经历高温、短停留、低烃分压条件进行裂解反应。烃类蒸汽热裂解过程与裂解产物非常复杂，包含H₂、CO、C0₂、C₁-C₅烃类等气相组分，以及裂解汽油、柴油和燃料油等液相组分，还有大量工艺冷凝水与少量焦粉等。乙烯生产装置一般由多台裂解炉组成，通常某时段的三烯收率，是包括了多台裂解炉产物汇集后经过深冷分离，进行物料衡算获取的平均结果。这种结果在一定程度上反映了整个乙烯生产装置宏观的平均状况，但不能够反映每一台裂解炉的真实状况。

不同烃类裂解原料对应有适宜的裂解工艺条件。要实现经济效益最大化，就需要对各型裂解炉在不同原料与裂解条件下的裂解产物分布经常进行标定分析，以便及时调整优化每一台裂解炉工艺运行参数。采用适合的标定取样成套装置，可安全、快速、准确地完成裂解炉产物的取样工作，为分析裂解产物分布和提供适宜的裂解工艺条件奠定基础。

工业裂解炉标定工作场所在数十米高的裂解炉顶部，取样环境比较恶劣，工作台面为栅格支撑板，空间小，气温高，还要面临风吹雨淋考验，因此裂解产物取样装置不但要考虑取样作业的实用性，还要考虑标定不同炉型时移动取样器的方便性与安装灵活性，另外其安全性能也不容忽视。

虽然一些大型乙烯装置配置了裂解气在线色谱分析取样装置，但只能分析其中的部分轻组分，以丙烯/乙烯的质量比考察裂解深度，不涉及液相产物组成分析；而且这些装置存在易堵塞、气液分离不完全、运行不稳定等问题。高温裂解产物在取样过程中随着物料温度的降低，气液相共存且不稳定，如果分离不彻底、轻组分流失、液相损失以及气体计量不准都会造成裂解组分测量准确度下降，影响标定结果。正因为裂解产物采样及分析难度大，很难反映真实的裂解产物分布情况，多数乙烯厂未进行裂解产物全分析。

针对乙烯装置裂解气在线色谱分析系统存在的问题与不足，现有专利提出了许多方法加以改进，如实用新型专利CN201173877Y公开了一种乙烯裂解气在线分析取样设备，CN2519911Y等公开了一种乙烯裂解炉裂解气自动取样装置，这些专利都使用涡旋制冷系统，只针对裂解产物中气相组分，即获取少量的裂解气供色谱分析，不收集焦油和工艺水部分，且气体不能计量；发明专利CN1456895A公开了一种乙烯管式裂解炉在线取样的装置和方法，其特征在于取样装置包括水冷器、废油罐、冰冷罐、水吸收罐和湿式流量计，重点在于分析方法及数据处理方法；此装置中使用锥形瓶、烧瓶等玻璃制品，强度低，气密性差，气液分离效果不好，安装不方便；CN201622190U公开了一种工业裂解炉裂解气在线取样装置，包括两个独立的密闭式壳体，多级螺旋急冷器，旋风分离与液相收集部件，多级深冷分离与分离部件，采样与测量部件等，具有体积小，安全性能高等特点，但装置中未设置气体增湿部件，结构较复杂，使用针型阀取样易堵塞。

针对裂解产物的采样及全分析的文献有，李风等的《裂解炉标定时裂解气的采样与分析》(齐鲁石油化工，2000，28(1)，71～73)介绍了一种裂解气采样装置，包括湿式流量计、蛇形冷凝瓶、分离瓶、空冷分离瓶等。该装置构件基本都是易碎玻璃制品，气液分离效果不佳，且在湿式流量计后采取气样会带入水汽。张彦君的《裂解气全分析方法研究》(乙烯工业，2003，15(3)，20～22)介绍了一种裂解气采样装置，水冷物料流经分离罐和冰冷分离器，进入缓冲罐和增湿罐，再经湿式流量计计量后取气样，最后进入分离瓶和稳压瓶，该装置采样系统较为复杂。于锦媛的《裂解气全分析》(石化技术与应用，2001，19(5)，333-335)介绍了一种裂解气取样装置，包括水冷却器、液体采样钢瓶、气体采样钢瓶，转子流量计和干式气体计量仪，该装置未经冰冷分离器深冷，易造成苯及甲苯损失，气体计量存在误差。

裂解产物是高温、高含水、含油的混合气体，对其降温且进行气液相有效分离并对其进行准确计量是取样装置的主要功能。现有的专门用于裂解炉气组份全分析取样装置，产品有成都倍诚分析技术开发公司研发的AS-3A型样品处理系统，由两个大小为1150×500×300(H×W×D)mm的仪表柜组合而成，体积庞大结构较为复杂，不利于裂解炉高空旋梯搬运。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有裂解炉标定取样装置的不足，提供一种能快速获取分离完全的气相与液相，确保裂解产物中气液相的有效分离与准确计量，达到色谱分析与焦油蒸馏的要求，分析结果准确性高，使用安全可靠的裂解气取样装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该裂解炉标定的取样装置，其特征在于：包括通过管路依次串联的水冷分离器、冰冷分离器、增湿器和气体计量仪，水冷分离器输入口与裂解产物输送管连接，气体计量仪上部连接有气体测量仪。

所述的冰冷分离器与增湿器连接的管道上设置气体采样口，通过三通接头分流出气体，由球阀控制取样量。

所述的水冷分离器外部设有密闭型冷却夹套，内部设有不锈钢盘管，不锈钢盘管底部设有集液釜，下方设置球阀放料口。冷却剂为界区循环水。

所述的冰冷分离器顶部设有半页活动遮盖，外部依次设有敞开型冷却夹套和上封闭保温夹套，内部设有不锈钢盘管，不锈钢盘管底部设集液釜，冰冷分离器下方一侧设有倒淋口，倒淋口和冰冷分离器下部均设置球阀放料口。冷却剂为自备碎冰粒。

所述的增湿器由薄壁不锈钢卷制焊接而成，下方设置球阀放料口，其内注入1/2容量自来水，以使经过冰冷的气体进行水汽饱和，提高气体计量的准确性。

所述的气体计量仪选用转鼓式湿式流量计，流量范围0-2M³/h、精度1.5％，用于计量分离后气体的累积量。

所述的密闭型冷却夹套由薄壁不锈钢板卷制焊接而成。

所述的敞开型冷却夹套由薄壁不锈钢板卷制焊接而成。既满足了强度要求，又保证轻便特性。

所述水冷分离器、冰冷分离器、增湿器依次并排固定于固定框架上。气体计量仪和气体测量仪独立于固定框架安装并串联在管路中，管路中设置球阀以控制取样。

所述的气体测量仪选用组合仪表，用于测量裂解气的温度以及标定环境下的气压、温度和湿度。

与现有技术相比，本实用新型的所具有的有益效果是：

1、经分离处理的裂解产物能同时获取有效分离的气相与液相样品，满足了色谱分析与焦油蒸馏切割的要求，提高了分析数据的准确性。

2、轻便紧凑、搬移安装灵活，操作方便、数据重复性好。

3、未使用易碎裂的玻璃制品，经久耐用，其安全性能大为提高。

4、使用廉价易得的冰粒作为制冷剂，运行成本低。

5、使用不锈钢管和球阀连接各构件，其密封性能可靠。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图主视图。

其中：1、水冷分离器2、冰冷分离器3、增湿器4、固定框架5、气体计量仪6、气体测量仪7、三通8、球阀9、倒淋口10、三通阀。

图1是本实用新型的最佳实施例，下面结合附图1对本实用新型做进一步说明：

具体实施方式

参照附图1：

一种裂解炉标定的取样装置，由水冷分离器1、冰冷分离器2、增湿器3、气体计量仪5、气体测量仪6以及固定框架4组成。水冷分离器1输出口通过钢管和硅胶管与冰冷分离器2输入口连接，冰冷分离器2输出口与增湿器3连接，冰冷分离器3与增湿器3连接的管道上通过三通7与气体采样口连接。增湿器3输出口与气体计量仪5连接，气体计量仪5上部连接有气体测量仪6。水冷分离器1、冰冷分离器2和增湿器3依次并排固定于固定框架4上，气体计量仪5和气体测量仪6独立于固定框架4之外安装。

水冷分离器1外设有封闭夹套，循环冷却水下进上出，内有换热盘管，盘管下方有集液釜，集液釜底部引出一段不锈钢短管，由球阀8截留水冷液相。冰冷分离器2外设有敞开式夹套，最外层设有上封闭保温夹套，从下部环形圈内填入保温棉，从筒体上部活动盖处加入制冷剂碎冰块，当部分冰块溶化后，打开球阀8放水补冰，上封闭式保温夹套能避免在加冰过程中不致打湿保温棉，提高保温效果并节省制冷剂。同样冰冷分离器2内有不锈钢盘管，盘管下方有集液釜，集液釜底部引出不锈钢短管，由球阀8截留冰冷液相。固定框架4由20×30mm矩形不锈钢制作，底面短边加底衬便于在栅格板上支撑，水冷分离器1、冰冷分离器2和增湿器3的筒体上沿焊接固定片安装在固定框架4上。在冰冷分离器2与增湿器3连接的管道上设置气体采样口，通过三通7分流出气体，由球阀8控制取样量。气体计量仪5选用转鼓式湿式流量计，用于计量取样期间累积气体量，气体计量仪5上方安装气体测量仪6，可选用组合仪表，用于测量取样期间气体即时温度与压差。标定裂解炉时将该裂解炉标定的取样装置运至裂解炉顶现场，固定框架4可以拆开运送也可以整体运送。

工作过程如下：

1、取样前的准备；按流程示意图及现场具体状况连接好该裂解炉标定的取样装置，水冷分离器1中通入冷却水，冰冷分离器2中加入自备的碎冰块，增湿器3和气体计量仪5中补加水到要求的刻度。此时要标定的裂解炉在标定条件下运行平稳。

2、预取样；打开废锅换热器出口取样阀门，该裂解炉标定的取样装置入口三通阀10切换至旁路放空，待管道物料置换平衡数分钟后三通阀10切换至取样在线系统，此时水冷分离器1和冰冷分离器2底部用于液相接料的球阀8处于关闭状态，用于气体取样的球阀8也为关闭状态，调节该用于气体取样的球阀8控制气体即时流量2M³/h左右。

3、正式取样；裂解产物于该裂解炉标定的取样装置在线系统平衡数分钟后，打开水冷分离器1和冰冷分离器2底部用于液相接料的球阀8放空物料，此刻气体计量仪5初始读数，然后迅速关闭这两个球阀8，裂解产物依次通过水冷分离器1、冰冷分离器2进行冷却，大部分碳五及碳五以上重组分被分离收集在分离器集液釜，少量碳五及碳五以下轻组分保留在气相中，随后气体经过增湿饱和后进入气体计量仪5放空。取样期间的不同时段，打开用于气体取样的球阀8使用铝箔气袋进行气体取样，读取裂解气和周围环境温度与压力值，记录裂解炉运行各工艺参数以及分析所需各种数据。

4、取样结束；正式取样进行0.5-1小时即结束取样，关闭废锅出口取样阀门，记录气体计量仪5累计读数，接取水冷分离器1和冰冷分离器2底部液相部分。所取样品液相部分加入破乳剂分离出焦油，进行蒸馏后送色谱分析；气样直接进色谱分析。最后取样分析数据与裂解炉数据关联建立物料平衡，得出标定结果。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种裂解炉标定的取样装置，其特征在于：包括通过管路依次串联的水冷分离器(1)、冰冷分离器(2)、增湿器(3)和气体计量仪(5)，水冷分离器(1)输入口与裂解产物输送管连接，气体计量仪(5)上部连接有气体测量仪(6)。

2.根据权利要求1所述的一种裂解炉标定的取样装置，其特征在于：所述的冰冷分离器(2)与增湿器(3)连接的管道上设置气体采样口。

3.根据权利要求1所述的一种裂解炉标定的取样装置，其特征在于：所述的水冷分离器(1)外部设有密闭型冷却夹套，内部设有不锈钢盘管，不锈钢盘管底部设有集液釜，下方设置球阀放料口。

4.根据权利要求1或2所述的一种裂解炉标定的取样装置，其特征在于：所述的冰冷分离器(2)顶部设有半页活动遮盖，外部依次设有敞开型冷却夹套和上封闭保温夹套，内部设有不锈钢盘管，不锈钢盘管底部设集液釜，冰冷分离器(2)下方一侧设有倒淋口(9)，倒淋口(9)和冰冷分离器(2)下部均设置球阀放料口。

5.根据权利要求1或2所述的一种裂解炉标定的取样装置，其特征在于：所述的增湿器(3)由薄壁不锈钢卷制焊接而成，下方设置球阀放料口。

6.根据权利要求1所述的一种裂解炉标定的取样装置，其特征在于：所述的气体计量仪(5)选用转鼓式湿式流量计。

7.根据权利要求3所述的一种裂解炉标定的取样装置，其特征在于：所述的密闭型冷却夹套由薄壁不锈钢板卷制焊接而成。

8.根据权利要求4所述的一种裂解炉标定的取样装置，其特征在于：所述的敞开型冷却夹套由薄壁不锈钢板卷制焊接而成。

9.根据权利要求1所述的一种裂解炉标定的取样装置，其特征在于：所述水冷分离器(1)、冰冷分离器(2)、增湿器(3)依次固定于固定框架(4)上。

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