CN217921947U - 石油烃蒸汽裂解小试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种石油烃蒸汽裂解小试装置，包括依次连接的预热炉、裂解炉、气液分离罐和湿式流量计；预热炉设有多个依次连接且可独立控温的温区，其中：在后温区的温度不低于在前温区的温度，且最前端温区与水进料组件连接，其余各温区均各自通过控制阀、石油烃进料管与石油烃进料组件连接；裂解炉的进口端还外接微量注射器，用以往预热炉出口、进入裂解炉的流股中加注裂解添加剂。本实用新型的石油烃蒸汽裂解小试装置，可用于各类石油烃原料蒸汽裂解的小试考评，同时为新型裂解添加剂的效果考评提供平台。

Description

石油烃蒸汽裂解小试装置

技术领域

本实用新型涉及石油化工领域，具体涉及一种石油烃蒸汽裂解小试装置。

背景技术

乙烯、丙烯是石化行业重要的基础有机原料，对石化行业的发展有着举足轻重的作用。在烃类裂解制乙烯、丙烯的工艺中，蒸汽裂解工艺占绝对主导地位，约95％的乙烯和67％的丙烯采用该工艺生产制得。该工艺使用的原料包括轻柴油、石脑油、抽余油、加氢尾油、轻烃等，其中石脑油占比达50％以上。

石油烃蒸汽裂解工艺的基本流程是蒸汽与石油烃在预热炉(管)内充分混合并随管程逐渐升温，使得混合气在进入裂解炉前达到600-650℃。随后混合气进入裂解炉进行蒸汽裂解，停留时间一般控制在0.1-0.3s以实现充分裂解的基础上减少二次反应。蒸汽裂解完成后裂解气及裂解尾油进行冷却分离。

由于用于蒸汽裂解的石油烃原料种类颇多，甚至同是石脑油，不同炼化厂都会有着不同的PONA组分占比，不同原料组成的石油烃在相同裂解条件下生成的产物组分相去甚远，建立一个原料组成和产物组分相对应的数据库日显必要。此外，随着乙烯、丙烯下游产品需求量的日益增加，如何在现有蒸汽裂解装置的基础上进行工艺改进，促进乙烯、丙烯收率成为了重点关注的问题。有研究，如CN107814675A、CN110156554A、CN112940247A等着眼于往蒸汽裂解过程中添加一种或多种裂解活性助剂，通过引发、诱导烃类原料的裂解，来实现提高反应速率，降低反应温度，调控产物分布的目的。另一方面，有研究着眼于结焦抑制剂的研发使用，用以延长装置的运行周期。

石油烃蒸汽裂解小试装置充分模拟工业生产流程、条件，能够为各类石油烃原料的蒸汽裂解考评，新型裂解活性助剂、结焦抑制剂等裂解添加剂的效果考评提高极大便利。

实用新型内容

本实用新型提供了一种石油烃蒸汽裂解小试装置，可用于各类石油烃原料蒸汽裂解的小试考评，同时为新型裂解添加剂的效果考评提供平台。

具体技术方案如下：

一种石油烃蒸汽裂解小试装置，包括依次连接的预热炉、裂解炉、气液分离罐和湿式流量计；

预热炉设有多个依次连接且可独立控温的温区，其中：在后温区的温度不低于在前温区的温度，且最前端温区与水进料组件连接，其余各温区均各自通过控制阀、石油烃进料管与石油烃进料组件连接；

裂解炉的进口端还外接微量注射器，用以往预热炉出口、进入裂解炉的流股中加注裂解添加剂。

预热炉可以实现单种石油烃的裂解或多种石油烃的混合裂解。

预热炉的最前端温区只用于进水气化，以后续更好的加热和分散石油烃。

通过调控控制阀可实现石油烃在不同温区的进入分布情况。

预热炉可设置3～6个依次连接且可独立控温的温区。

预热炉内各温区的控温范围可设置为100～700℃。

水、石油烃通过水进料组件、石油烃进料组件通入预热炉，水、石油烃在预热炉内完成充分预热及混合后通入裂解炉并在其中进行蒸汽裂解。微量注射器用以往预热炉出口、进入裂解炉的混合流股中加注各种用途的裂解添加剂，微量注射器也可外接水进行清洗。

裂解炉出口直连气液分离罐，裂解气通过湿式流量计测量裂解气速。

在一优选例中，所述的石油烃蒸汽裂解小试装置，预热炉炉管的型号为316L。

在一优选例中，所述的石油烃蒸汽裂解小试装置，裂解炉炉管的型号为HT2520或600H或800H。

所述的石油烃蒸汽裂解小试装置，预热炉、裂解炉的炉管内径分别独立优选为6～12mm，进一步优选为10～12mm。

在一优选例中，所述的石油烃蒸汽裂解小试装置，所述水进料组件包括依次连接的水进料储罐和水进料泵，所述水进料泵的另一端与预热炉的最前端温区连接；

所述水进料储罐置于水进料秤上，通过水进料秤的示数变化反映水进料量。

在一优选例中，所述的石油烃蒸汽裂解小试装置，所述石油烃蒸汽裂解小试装置还包括依次连接的氮气或空气提供装置和气体流量计，气体流量计的另一端与预热炉的最前端温区连接，用于氮气吹扫管路和检漏。

在一优选例中，所述的石油烃蒸汽裂解小试装置，所述石油烃进料组件包括依次连接的石油烃进料储罐和石油烃进料泵，所述石油烃进料泵的另一端连接所述石油烃进料管；

所述石油烃进料储罐置于石油烃进料秤上，通过石油烃进料秤的示数变化反映石油烃进料量。

在一优选例中，所述的石油烃蒸汽裂解小试装置，所述石油烃进料管、所述石油烃进料储罐均带有加热夹套，且可实现独立控温。加热夹套的控温范围可为40～180℃。得益于加热夹套，本实用新型提供的石油烃蒸汽裂解小试装置能够实现包括轻柴油甚至加氢尾油等重油在内的各类石油烃的蒸汽裂解考评。

在一优选例中，所述的石油烃蒸汽裂解小试装置，裂解炉的进、出口处均安装压力表，分别用于实时测量预热炉、裂解炉出口处的体系压力。

在一优选例中，所述的石油烃蒸汽裂解小试装置，裂解炉安装有多个可实时监测裂解炉管壁不同位置温度的热电偶，相邻热电偶之间的距离不小于10cm。

在一优选例中，所述的石油烃蒸汽裂解小试装置，气液分离罐内部设有供冷却水流动的水冷盘管。

本实用新型提到的蒸汽裂解考评不仅局限于单种石油烃的裂解考评，还能通过预热段不同分区的进料口实现多种石油烃混合裂解考评，此外，经长期筛选，本实用新型的石油烃蒸汽裂解小试装置优选选用800H做裂解管，降低裂解催化效应的同时又能覆盖高温(>850℃)裂解需求。

综上所述，采用本实用新型提供的石油烃蒸汽裂解小试装置能够为石油烃蒸汽裂解考评及新型裂解添加剂的考评、筛选带来极大便利。

附图说明

图1为实施例的石油烃蒸汽裂解小试装置的结构示意图；

图中：

1-进料秤(上：石油烃；下：水)；

2-进料储罐(上：石油烃；下：水)；

3-进料泵(上：石油烃；下：水)；

4-气体流量计；

5-进料管(上：石油烃；下：水)；

6-预热炉；

7-裂解炉；

8-气液分离罐；

9-湿式流量计；

10-加热夹套(用虚线表示)；

11-微量注射器；

12-压力表；

13-热电偶。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。

如图1所示，本实施例的石油烃蒸汽裂解小试装置，包括依次连接的预热炉6、裂解炉7、气液分离罐8和湿式流量计9。裂解炉7的进口端还外接微量注射器11，微量注射器11用以往预热炉6出口、进入裂解炉7的混合流股中加注各种用途的裂解添加剂。裂解炉7出口直连气液分离罐8。气液分离罐8内部设有供冷却水流动的水冷盘管。裂解气通过湿式流量计9测量裂解气速。

预热炉6设有6个依次连接且可独立控温的温区，其中：在后温区的温度不低于在前温区的温度，且最前端温区与水进料组件连接，其余各温区均各自通过控制阀、石油烃进料管与石油烃进料组件连接。通过调控控制阀可实现石油烃在不同温区的进入分布情况。

预热炉6可以实现单种石油烃的裂解或多种石油烃的混合裂解。

预热炉6的最前端温区只用于进水气化，以后续更好的加热和分散石油烃。

预热炉6内各温区的控温范围可设置为100～700℃。

所述水进料组件包括依次连接的水进料储罐2和水进料泵3，水进料泵3的另一端通过水进料管5与预热炉6的最前端温区连接。

水进料储罐2置于水进料秤1上，通过水进料秤1的示数变化反映水进料量。

所述石油烃进料组件包括依次连接的石油烃进料储罐2和石油烃进料泵3，石油烃进料泵2的另一端连接石油烃进料管5。石油烃进料管5、石油烃进料储罐2均带有加热夹套10。加热夹套10的控温范围可为40～180℃。

石油烃进料储罐2置于石油烃进料秤1上，通过石油烃进料秤1的示数变化反映石油烃进料量。

裂解炉7的进、出口处均安装压力表12，分别用于实时测量预热炉6、裂解炉7出口处的体系压力。

裂解炉7安装有多个可实时监测裂解炉7管壁不同位置温度的热电偶13，相邻热电偶13之间的距离不小于10cm。

预热炉6、裂解炉7的炉管内径分别独立为6～12mm。

预热炉炉管的型号为316L，裂解炉炉管的型号为HT2520或600H或800H。

本实施例的石油烃蒸汽裂解小试装置还包括依次连接的氮气或空气提供装置和气体流量计4，气体流量计4的另一端与预热炉6的最前端温区连接，用于氮气吹扫管路和检漏。

进料泵3在每一批考评前均需要进行矫正。

在多种石油烃混合蒸汽裂解考评过程中，可使用多个石油烃进料泵3从预热炉6不同温区注入实现同时进料。

湿式流量计9在每一批考评前均需要补水并进行矫正。

应用例1

使用上述实施例的石油烃蒸汽裂解小试装置，进行加氢尾油的蒸汽裂解考评，工艺流程如下：

考评前——S1：以80mL/min的流量经水(蒸汽)路吹扫反应管路，持续30min。而后关闭湿式流量计出口阀门，持续往装置内充气至裂解炉管出口压力表压力达0.3MPa，30min后观察压力表示数无变化则体系密封性良好。打开阀门泄压。

考评前——S2：加氢尾油储罐、进料管的加热夹套设温120℃；预热炉按照分区依次设温200、300、400、500、600、650℃；裂解炉统一设温为800℃。等待温度达到设置温度且稳定后开始正式考评。

考评时：水、加氢尾油分别从水(蒸汽)、油路由进料泵泵入预热炉中，水的进料流量为2g/min，加氢尾油的进料流量为4g/min。水从第一个区注入，加氢尾油则从第二个区注入；反应40min后开始读取湿式流量计的气速，以连续5圈气速偏差不大于1s为准，达到要求后用气袋收集裂解气用于后续组分分析。收集气液分离罐中的裂解尾油并称重，取5g用于后续组分分析。

考评后——S1:关闭加热夹套、预热炉、裂解炉的控温，停止加氢尾油的进料，换用正己烷以4g/min的速率冲洗管路，持续30min。待正己烷冲洗结束后，将水的进料流量提升至4g/min，继续冲洗60min。

考评后——S2：管路冲洗完成后，关闭油泵。同时，打开吹扫，空气以20mL/min的速率携带水蒸汽清洗预热炉和裂解炉，除焦持续120min后停止。关闭水泵，关闭吹扫。

需要注意的是，反应过程中需不定时关注温度、压力情况，如出现温度或者压力异常需立即停止石油烃的进料，加大水进料流量的同时打开吹扫，通空气配合水蒸汽除焦。

应用例2

使用上述实施例的石油烃蒸汽裂解小试装置，进行轻柴油、石脑油的混合蒸汽裂解考评，工艺流程如下：

考评前——S1：以80mL/min的流量经水(蒸汽)路吹扫反应管路，持续30min。而后关闭湿式流量计出口阀门，持续往装置内充气至裂解炉管出口压力表压力达0.3MPa，30min后观察压力表示数无变化则体系密封性良好。打开阀门泄压。

考评前——S2：轻柴油储罐、进料管的加热夹套设温80℃；预热炉按照分区依次设温200、300、400、500、600、650℃；裂解炉统一设温为840℃。等待温度达到设置温度且稳定后开始正式考评。

考评时：水、轻柴油和石脑油分别从水(蒸汽)、油路由进料泵泵入预热炉中，水的进料流量为2g/min，轻柴油的进料流量为2g/min，石脑油的进料流量为2g/min。水从第一个区注入，轻柴油从第二个区注入，石脑油则从第三个区注入；反应40min后开始读取湿式流量计的气速，以连续8圈气速偏差不大于1s为准，达到要求后用气袋收集裂解气用于后续组分分析。收集气液分离罐中的裂解尾油并称重，取5g用于后续组分分析。

考评后——S1:关闭加热夹套、预热炉、裂解炉的控温，停止轻柴油和石脑油的进料，换用正己烷以4g/min的速率分别冲洗第二个、第三个区的进料管路，持续30min。待正己烷冲洗结束后，将水的进料流量提升至4g/min，继续冲洗60min。

考评后——S2：管路冲洗完成后，关闭油泵。同时，打开吹扫，空气以15mL/min的速率携带水蒸汽清洗预热炉和裂解炉，除焦持续120min后停止。关闭水泵，关闭吹扫。

应用例3

使用上述实施例的石油烃蒸汽裂解小试装置，进行裂解活性助剂(超支化聚酰胺)协同石脑油蒸汽裂解考评实验，工艺流程如下：

考评前——S1：以80mL/min的流量经水(蒸汽)路吹扫反应管路，持续30min。而后关闭湿式流量计出口阀门，持续往装置内充气至裂解炉管出口压力表压力达0.3MPa，30min后观察压力表示数无变化则体系密封性良好。打开阀门泄压。

考评前——S2：预热炉按照分区依次设温200、300、400、500、600、650℃；裂解炉统一设温为860℃。等待温度达到设置温度且稳定后开始正式考评。

考评时：水、石脑油分别从水(蒸汽)、油路由进料泵泵入预热炉中，水的进料流量为2g/min，石脑油的进料流量为4g/min。水从第一个区注入，石脑油则从第二个区注入。另50wt.％的超支化聚酰胺水溶液通过微量注射器从预热炉出口、裂解炉进口处注入。反应40min后开始读取湿式流量计的气速，以连续5圈气速偏差不大于1s为准，达到要求后用气袋收集裂解气用于后续组分分析。收集气液分离罐中的裂解尾油并称重，取5g用于后续组分分析。

考评后——S1:关闭预热炉、裂解炉的控温，停止石脑油的进料，换用正己烷以4g/min的速率冲洗管路，持续30min。待正己烷冲洗结束后，将水的进料流量提升至4g/min，继续冲洗60min。与此同时，微量注射器也以0.5g/min的流量冲洗管路，同样持续60min。

考评后——S2：管路冲洗完成后，关闭油泵。同时，打开吹扫，空气以20mL/min的速率携带水蒸汽清洗预热炉和裂解炉，除焦持续120min后停止。关闭水泵，关闭吹扫。

需要注意的是，反应过程中需不定时关注温度、压力情况，如出现温度或者压力异常需立即停止石油烃的进料，加大水进料流量的同时打开吹扫，通空气配合水蒸汽除焦。

此外应理解，在阅读了本实用新型的上述描述内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种石油烃蒸汽裂解小试装置，其特征在于，包括依次连接的预热炉(6)、裂解炉(7)、气液分离罐(8)和湿式流量计(9)；

预热炉(6)设有多个依次连接且可独立控温的温区，其中：在后温区的温度不低于在前温区的温度，且最前端温区与水进料组件连接，其余各温区均各自通过控制阀、石油烃进料管与石油烃进料组件连接；

裂解炉(7)的进口端还外接微量注射器(11)，用以往预热炉(6)出口、进入裂解炉(7)的流股中加注裂解添加剂。

2.根据权利要求1所述的石油烃蒸汽裂解小试装置，其特征在于，所述水进料组件包括依次连接的水进料储罐和水进料泵，所述水进料泵的另一端与预热炉(6)的最前端温区连接；

所述水进料储罐置于水进料秤上。

3.根据权利要求1所述的石油烃蒸汽裂解小试装置，其特征在于，所述石油烃蒸汽裂解小试装置还包括依次连接的氮气或空气提供装置和气体流量计(4)，气体流量计(4)的另一端与预热炉(6)的最前端温区连接。

4.根据权利要求1所述的石油烃蒸汽裂解小试装置，其特征在于，所述石油烃进料组件包括依次连接的石油烃进料储罐和石油烃进料泵，所述石油烃进料泵的另一端连接所述石油烃进料管；

所述石油烃进料储罐置于石油烃进料秤上。

5.根据权利要求4所述的石油烃蒸汽裂解小试装置，其特征在于，所述石油烃进料管、所述石油烃进料储罐均带有加热夹套(10)，且可实现独立控温。

6.根据权利要求1所述的石油烃蒸汽裂解小试装置，其特征在于，裂解炉(7)的进、出口处均安装压力表(12)，分别用于实时测量预热炉(6)、裂解炉(7)出口处的体系压力。

7.根据权利要求1所述的石油烃蒸汽裂解小试装置，其特征在于，裂解炉(7)安装有多个可实时监测裂解炉(7)管壁不同位置温度的热电偶(13)，相邻热电偶(13)之间的距离不小于10cm。

8.根据权利要求1所述的石油烃蒸汽裂解小试装置，其特征在于，气液分离罐(8)内部设有供冷却水流动的水冷盘管。

9.根据权利要求1所述的石油烃蒸汽裂解小试装置，其特征在于，预热炉(6)、裂解炉(7)的炉管内径分别独立为6～12mm。

10.根据权利要求1所述的石油烃蒸汽裂解小试装置，其特征在于，预热炉炉管的型号为316L，裂解炉炉管的型号为HT2520或600H或800H。

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