专利名称：一种工业裂解炉裂解气在线取样装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种针对石油烃类水蒸气裂解管式炉出口产物组成的进行取样、 分析的成套装置。
背景技术：
世界乙烯产量的绝大多数以上是由管式裂解炉生产的，而裂解炉是乙烯生产装置 的核心部分，裂解过程是物料在封闭的、数量众多的小直径炉管中进行着包括流体动力学、 反应动力学、反应热力学等传热、传质及化学反应等复杂过程，裂解炉管内的化学过程参数 很难直接测出。为了了解这一复杂过程，考察裂解炉的操作工况对反应结果的影响，取得不 同原料和不同工况条件下的单一裂解炉反应产物的组成，得到裂解目的产物乙烯、丙烯、丁 二烯等的收率数据，就需要对裂解炉进行标定。在某一裂解炉中在线取出有代表性的裂解 产物并将取出的裂解产物进行合理的处理和分析，分别测定其气相组成数据和油相数据从 而得到单一裂解炉的产物分布数据，从而了解裂解炉在不同工况条件下的裂解反应状况， 以便于生产中优选原料和对操作条件的必要调整。这对优化裂解炉操作，提高企业的经济 效益是很有意义的。而采用易安装、易操作、精度高的裂解炉在线采样分析装置对于获得准 确的工业数据是至关重要的。标定装置应能在线取出裂解管中有代表性的裂解产物全产物 样品，能作出适当的处理和分离，并将分离出的气相产物进行计量和详细的全组分分析，分 离出的油相其汽油馏分应进行计量和详细的族组成分析。燃油部分应作准确的计量，从而 可获得该裂解炉的产物分布及其它有用的数据。CN02117596. 9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 取样装置的入料口与裂解炉管急冷锅炉出口处取样口相连，入料口、水冷器、去废油罐、油 气分离器、冰冷罐、水吸收罐和湿式流量计之间通过管线顺次相连；取自裂解炉出口的油 气混合物经水冷器冷却后进入油气分离器，未被冷凝下来的低沸点组分在冰冷罐中进一步 冷凝，冰冷罐内设有冰冷盘管，不凝气体烃类经过水吸收罐后进入湿式流量计计量，然后放 空。该装置从水冷器出来的气液混合物没有经过专门的气液分离设备，直接进入油气分离 器，气液分离效果不好，而且在实际使用中安装使用不便，尤其是在狭窄场所以及高空篦子 板上使用时不易固定。张会国等的《乙烯裂解气在线分析取样系统存在的问题及改进措施》 (化工自动化及仪表，2008，35 (5) 93-96)和常怀利的《裂解气取样装置的使用技术》(化 工自动化及仪表，1995，22(4)，51-54)文章分别介绍了两种外国公司的微量(色谱级)的 取样设备，其主要特点是多级过滤预处理，采用压缩空气制冷后测定分离出的气相部分，并 没有关注液相部分的分离与收集。按照文章介绍，其制冷及分离效果均不理想，并且经常会 有管路堵塞。李凤等的《标定裂解炉时裂解气的采样与分析》(齐鲁石油化工，2000，28 (1)， 71-73)介绍了一种裂解气的采样装置及方法，该装置主要包括一个水冷器、分离瓶、深冷冰 水浴及一个气体流量计，该装置采用分离瓶来分离气液相，分离效果不理想。张彦君的《裂 解气全分析方法研究》(乙烯工业，2003，15(3)，20-22)、于锦媛的《裂解气的全分析》(石化 技术与应用，2001，19(5)，333-335)和李玉芝的《烃类裂解气的全分析》(石油化工，1992，21 (2)，112-116)分别介绍了几种裂解气采样分离流程，所涉及的采样装置都只包括一级冷 却器、一个液体接收器和气体流量计，该装置没有深冷分离过程和气液分离装置，分离效果 不佳。

实用新型内容本实用新型提供了一种工业裂解炉裂解气在线取样装置，相比现有技术中的取样 装置，本装置使用占地面积小，使用方便、维护简单，实验精度更高。一种工业裂解炉裂解气在线取样装置，其特征在于包括第一个壳体1、第二个壳体 2、液相收集器3、气体流量计4、第一个壳体1中的螺旋急冷器5和旋风分离器6及第二个 壳体2中的深冷分离器7，第一个壳体1和第二个壳体2相连的侧壁上有一孔道8，螺旋急 冷器安装在第一个壳体1内的上部，与第一个壳体1外的采样口 9通过管线密封连接，旋风 分离器位于螺旋急冷器的下方，其上端与螺旋急冷器连接，旋风分离器的下端与位于第一 个壳体1外部下方的液相收集器3密封连接，第二个壳体2中的深冷分离器7与第一个壳 体1中的螺旋急冷器5的上端经过第一个壳体1和第二个壳体2相连侧壁上的孔道8连接， 深冷分离器7与位于第二个壳体2外的气体流量计4相连接。第一个壳体1中的螺旋急冷器可以根据实际需要设为一组或多组串联。本装置对所用的旋风分离器没有特殊限定，可以根据采样量的大小选定。第二个壳体2中的深冷分离器采用一个中间有孔的隔板10固定，深冷分离器中的 输送物料的管线可以是直管，也可以是盘管，深冷分离器根据实际采样需要，可以设为一组 或多组串联。深冷分离器与气体流量计通过三通阀11相连接，三通阀的另外一个出口与一针 型阀12相连。第一个壳体1的底部和左上侧壁上各设有一截止阀13、14，作为冷却水的进出口。第二个壳体2的底部和右下侧壁上各设有一截止阀15、16，用于当以制冷机制冷 的条件下，连接制冷机的循环冷剂制冷管线，从而获得冷源。本实用新型装置第二个壳体2的外壳可以由可拆卸的板构成，便于在没有冷机或 者在不允许使用电器的防爆场合往第二个壳体2中装入冰盐水混合物作为制冷介质。根据实验场地的情况，本实用新型装置的第一个壳体1和第二个壳体2可以左右 拼装也可以前后拼装。本实用新型装置的具体工作过程为首先将第一个壳体1上的截止阀13、14与冷凝水连接，第二个壳体2上的截止阀 15、16与制冷机管路连接，检查密封是否密封完好，将工业装置取样口与采样装置连接安装 好，开始实验裂解气依次通过螺旋急冷器5、旋风分离器6进行气液初步分离，分离出的液 相存于液相收集器3，未分离完全的裂解气进入深冷分离器7中进一步分离后进入气体流 量计4放空，实验中调节三通阀11取样。本装置的主要特点在于在螺旋急冷器之后接有旋风分离器，可以大大提高气液分 离的效率，并且可以防止经分离后的液体又重新被气流夹带进入后边分离流程，减轻后续 深冷分离的压力。
图1是本实用新型装置示意图。其中，1-第一个壳体；2-第二个壳体；3-液相收集器；4-气体流量计；5-螺旋急冷 器；6-旋风分离器；7-深冷分离器；8-壳体孔道；9-采样口 ； 10-隔板；11-三通阀；12-针 形阀；13、14、15、16-截止阀。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型装置及其工作过程做进一步说明。如图1所示，本实用新型装置包括第一个壳体1、第二个壳体2、液相收集器3、气体 流量计4，第一个壳体1内的上部装有两组串联的螺旋急冷器5、下部分别接有两组旋风分 离器6，旋风分离器的下端与位于第一个壳体1外部下方的液相收集器3密封连接，第二个 壳体2中有四组串联的深冷分离器7、第一个壳体1中的一组螺旋急冷器的上端与采样口 9 通过管线密封连接，另一组通过第一个壳体1和第二个壳体2相连的侧壁上的孔道8与深 冷分离器7中的第一组相连，最后一组深冷分离器与位于第二个壳体2外的气体流量计4 通过第二个壳体2外侧壁上部的三通阀11相连接，三通阀11的另外一个出口与一针型阀 12相连；第二个壳体2中有一个中间有孔的隔板10，用于固定深冷分离器7。第一个壳体1的底部和左上侧壁上各设有一截止阀13、14，作为冷却水的进出口。 第二个壳体2的底部和右下侧壁上各设有一截止阀15、16，用于当以制冷机制冷的条件下， 连接制冷机的循环冷剂制冷管线，从而获得冷源。附图1中第一个壳体1和第二个壳体2为左右拼装，确保其可以适用于安装在前 后狭窄的空间。利用附图1所示装置进行裂解气在线取样试验。首先在第二个壳体2中装入冰盐 水混合物作制冷介质，将取样口 9与生产装置连接安装好，调节取样口 9使裂解气管路中 的积液排空，观察放空出口，如果不再有积液，让裂解气依次通过螺旋急冷器5、旋风分离器 6进行气液初步分离，分离出的液相存于液相收集器3，然后裂解气再进入深冷分离器7，经 气液进一步分离后经气体流量计4放空，实验中调节三通阀11和针形阀12可采集经多级 气液分离后的干裂解气送色谱分析裂解气的具体组成与分布。经1小时试验结果如下
经初步分离的液相量/g24. 1经深冷分离的液相量/g10. 0流量计读数几41. 2氢气收率/ω %1. 09甲烷收率/ω %16. 81乙烯收率/ω %31. 0权利要求一种工业裂解炉裂解气在线取样装置，其特征在于包括第一个壳体(1)、第二个壳体(2)、液相收集器(3)、气体流量计(4)、第一个壳体(1)中的螺旋急冷器(5)和旋风分离器(6)及第二个壳体(2)中的深冷分离器(7)，第一个壳体(1)和第二个壳体(2)相连的侧壁上有一孔道(8)，螺旋急冷器安装在第一个壳体(1)内的上部，与第一个壳体(1)外的采样口(9)通过管线密封连接，旋风分离器位于螺旋急冷器的下方，其上端与螺旋急冷器连接，旋风分离器的下端与位于第一个壳体(1)外部下方的液相收集器(3)密封连接，第二个壳体(2)中的深冷分离器(7)与第一个壳体(1)中的螺旋急冷器(5)的上端经过第一个壳体(1)和第二个壳体(2)相连侧壁上的孔道(8)连接，深冷分离器(7)与位于第二个壳体(2)外的气体流量计(4)相连接。
2.如权利要求1所述的在线取样装置，其特征在于第一个壳体(1)中的螺旋急冷器为 一组或多组串联。
3.如权利要求1所述的在线取样装置，其特征在于第二个壳体(2)中的深冷分离器采 用一个中间有孔的隔板(10)固定，深冷分离器为一组或多组串联。
4.如权利要求1所述的在线取样装置，其特征在于深冷分离器与气体流量计通过三通 阀(11)相连接，三通阀的另外一个出口与一针型阀(12)相连。
5.如权利要求1所述的在线取样装置，其特征在于第一个壳体(1)的底部和左上侧壁 上各设有一截止阀(13、14)。
6.如权利要求1所述的在线取样装置，其特征在于第二个壳体(2)的底部和右下侧壁 上各设有一截止阀(15、16)。
7.如权利要求1所述的在线取样装置，其特征在于第一个壳体(1)和第二个壳体(2) 可以左右拼装，也可以前后拼装。
专利摘要本实用新型涉及一种工业裂解炉裂解气在线取样装置，主要部件为装置取样管线，密闭式壳体，多级螺旋急冷器，旋风分离与物料收集部件，深冷与分离部件，采样与测量部件等。装置的大致流程为装置入口与裂解炉管急冷锅炉后管线取样口相连，样品气经取样管线后依次进入多级螺旋急冷器、多级旋风分离器，液相收集器、深冷分离器和气体流量计后放空。本实用新型装置相比现有技术中的取样装置，具有占地面积小，使用方便、维护简单，实验精度更高的特点，可大大提高工业裂解炉在线取样的效率和安全性，其数据的准确性和可靠性也有了很大程度的提高，为了解和掌握工业裂解反应的状况及优化工业炉的操作提供了可靠的基础数据。
文档编号G01N1/22GK201622190SQ201020109000
公开日2010年11月3日 申请日期2010年2月3日 优先权日2010年2月3日
发明者孔祥冰, 宋帮勇, 常桂祖, 张敦花, 李长明, 杨利斌, 王燕, 田亮, 许江 申请人:中国石油天然气股份有限公司