专利名称：一种研究乙烯裂解炉结焦机理的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及乙烯裂解炉结焦机理研究技术领域，特别涉及一种用于研究乙烯裂解炉结焦机理的装置，一种采用连续实时测焦技术研究乙烯裂解炉结焦机理的实验装置，可为工业裂解炉提供结焦历程基础数据，优化裂解原料配置，延长裂解炉运行周期。
背景技术：
在石油烃蒸汽裂解制乙烯过程中，一个比较突出的问题是伴随着结焦反应产生的裂解炉管及急冷锅炉中的焦炭沉积。焦炭沉积在管壁上，降低了反应器传热系数，壁温升高并出现局部过热现象，缩短了炉管的使用寿命。同时，焦层使炉管内径变小，流体压降升高，导致处理量减少，烯烃收率降低。结焦严重时甚至会堵塞炉管，使整个裂解装置停车，给生产企业带来巨大的经济损失。乙烯厂需要周期性地停车清焦。但是，频繁清焦不仅使生产能力下降，而且损害炉管寿命并增加能耗。中国专利公开号CN2312460Y公开了一种脉冲微型裂解反应装置。由载气系统、裂解反应器和在线分析系统组成，可用于测定烃类裂解产物分布及不同反应条件对裂解反应的影响，还能用于测定裂解反应的结焦量。测量结焦量的方法是向裂解反应器内注入氧气烧焦，烧焦后产生的CO和C02进入色谱分析，根据分析结果计算结焦量。脉冲微型裂解反应装置，测定的结焦量为表观结焦量，只能测定整个反应过程中的总结焦量，不能测定在反应期间各个微观时间段及各个温度段的结焦量，不适宜用于研究工业裂解炉结焦量及裂解炉的结焦机理。

实用新型内容本实用新型的目的是提供一种研究乙烯裂解炉结焦机理的装置，由原料系统、反应系统、冷凝系统、分析系统等构成，采用连续实时测焦技术，研究裂解炉结焦反应机理，为工业裂解炉提供结焦历程基础数据，优化裂解原料配置，延长裂解炉运行周期，为工业裂解炉的调整和优化提供技术支持。本实用新型采用的技术方案是研究乙烯裂解炉结焦机理的装置，主要由原料罐、水罐、原料计量泵、质量流量计、阀门、汽化器、混合器、预热器、反应器、热天平、急冷器、水冷器、旋风分离器、回收瓶和金属挂片构成；其特征在于原料计量泵的输入口由管线连接原料罐的出口 ；原料计量泵输出口通过管线连接混合器的原料入口，原料计量泵输出口到混合器原料入口之间的管线上连接有阀门；质量流量计的入口管线连接水罐，质量流量计的出口连接汽化器入口，汽化器输出口连接混合器的水入口 ；原料与水形成两路并联进料；混合器的出口通过管线连接预热器入口，预热器的出口通过管线连接反应器下部入口 ；反应器出口通过管线连接急冷器入口，急冷器出口通过管线连接水冷器入口 ；水冷器出口通过管线连接旋风分离器入口 ；旋风分离器下部 出口有回收瓶；旋风分离器顶部气相产物出口连接在线分析系统。反应器内置金属挂片；金属挂片与热天平相连，热天平置于反应器的上部，旋风分离器分离出气液两相产物，气相产物进入分析系统，分析产物组分分布；液相产物进入回收瓶中。所述的反应器采用的是管式反应器或全混流反应器。最好为全混流反应器。所述的金属挂片材质为 HK40(0. 4% C-25% Cr-20% Ni)合金钢或 HP40(0. 5% C-25% Cr-35%Ni)合金钢。最好为 HP40 (0. 5% C-25% Cr-35 % Ni)合金钢。简述研究乙烯裂解炉结焦机理的装置实验方法，参阅图I。步骤I :开启反应器9电源，进行反应器9升温，同时开启急冷11、水冷器12循环 水系统。步骤2 :开启热天平10，同时加热汽化器6、混合器7及预热器8。步骤3 :当汽化器6、预热器8升至设定温度时，开启质量流量计4，水经质量流量计4计量后进入汽化器6汽化，水蒸气依次通过混合器7、预热器8、反应器9、急冷器11、水冷器12及旋风分离器13。步骤4:当反应器9达到裂解反应温度时，开启原料计量泵3，打开阀门5，原料经计原料计量泵3计量后进入混合器7，与水蒸气混合后进入预热器8，预热至裂解横跨温度后进入反应器9进行裂解反应。步骤5 :反应完成后，反应产物经急冷器11、水冷器12进行降温，然后进入旋风分离器13完成气液分离。回收瓶14中的液相产品取出时会含一定量的水，需进行脱水处理，以确定其重量。本实用新型的有益效果本实用新型研究乙烯裂解炉结焦机理的装置，由于采用在线实时测焦法，每次不需要将金属挂片从反应器内移出，可以避免金属挂片取出时少量焦炭从挂片表面脱落，从而减少实验误差，数据可靠性高。在不同时间段内取得的焦炭量数据必须衔接在一起才能得到结焦量随裂解时间的变化规律。因此，为了获得某一操作条件下的结焦规律，必须保证各个时段的反应条件完全相同(如温度、压力、稀释比、停留时间、样片表面粗糙度等)，实验数据具有较高的连贯性。满足在线实时测焦法的要求。反应周期短、原料消耗量小。由于反应器内温度和浓度梯度小，可以真实的反应工业裂解炉某一温度段内的结焦状况，对于研究工业裂解炉结焦机理提供技术支撑。

图I是本实用新型研究乙烯裂解炉结焦机理的装置结构示意图。图中，I-原料罐，2-水罐，3-原料计量泵，4-质量流量计，5-阀门，6-汽化器，7_混合器，8-预热器，9-反应器，10-热天平，11-急冷器，12-水冷器，13-旋风分离器，14-回收瓶，15-金属挂片。
具体实施方式
实施例I :以一个研究乙烯裂解炉结焦机理的装置为例，对本实用新型作进一步详细说明。参阅图I。本实用新型研究乙烯裂解炉结焦机理的装置，主要由原料罐I、水罐2、原料计量泵3、质量流量计4、阀门5、汽化器6、混合器7、预热器8、反应器9、热天平10、急冷器11、水冷器12、旋风分离器13、回收瓶14和金属挂片构成。汽化器6、反应器9、热天平10和急冷器11为市场采 购的现有产品。原料计量泵3的输入口由管线连接原料罐I的出口 ；原料计量泵3输出口通过管线连接混合器7的原料入口，原料计量泵3输出口到混合器7原料入口之间的管线上连接有阀门5 ;质量流量计4的入口管线连接水罐2，质量流量计4的出口连接汽化器6入口，汽化器6输出口连接混合器7的水入口 ；原料与水形成两路并联进料；混合器7的出口通过管线连接预热器8入口，预热器8的出口通过管线连接反应器9下部入口；反应器9出口通过管线连接急冷器11入口，急冷器11出口通过管线连接水冷器12入口 ；水冷器12出口通过管线连接旋风分离器13入口 ；旋风分离器13下部出口有回收瓶14 ;旋风分离器13顶部气相产物出口连接在线分析系统。反应器9内置金属挂片15 ;金属挂片15与热天平10相连，热天平10置于反应器9的上部，旋风分离器分离出气液两相产物，气相产物进入分析系统，分析产物组分分布；液相产物进入回收瓶中。所述的反应器9采用的是全混流反应器。所述的金属挂片材质为HP40 (0.5%C-25% Cr-35 % Ni)合金钢。
权利要求1.一种研究乙烯裂解炉结焦机理的装置，主要由原料罐(I)、水罐(2)、原料计量泵(3)、质量流量计(4)、阀门(5)、汽化器(6)、混合器(7)、预热器(8)、反应器(9)、热天平(10)、急冷器(11)、水冷器(12)、旋风分离器(13)、回收瓶(14)和金属挂片构成；其特征在于原料计量泵(3)的输入口由管线连接原料罐(I)的出口 ；原料计量泵(3)输出口通过管线连接混合器(7)的原料入口，原料计量泵(3)输出口到混合器(7)原料入口之间的管线上连接有阀门(5);质量流量计(4)的入口管线连接水罐(2)，质量流量计(4)的出口连接汽化器(6)入口，汽化器(6)输出口连接混合器(7)的水入口 ；混合器(7)的出口通过管线连接预热器(8)入口，预热器(8)的出口通过管线连接反应器(9)下部入口 ；反应器(9)出口通过管线连接急冷器(11)入口，急冷器(11)出口通过管线连接水冷器(12)入口 ；水冷器(12)出口通过管线连接旋风分离器(13)入口 ；旋风分离器(13)下部出口有回收瓶(14);旋风分离器(13)顶部气相产物出口连接在线分析系统；反应器(9)内置金属挂片(15);金属挂片(15)与热天平(10)相连，热天平(10)置于反应器(9)的上部。
2.根据权利要求I所述的研究乙烯裂解炉结焦机理的装置，其特征是所述的反应器(9)采用的是管式反应器或全混流反应器。
3.根据权利要求I所述的研究乙烯裂解炉结焦机理的装置，其特征是所述的金属挂片(15)材质为HK40合金钢或HP40合金钢。
专利摘要研究乙烯裂解炉结焦机理的装置，应用于乙烯裂解炉结焦机理研究。原料计量泵连接原料罐；原料计量泵连接混合器的原料入口；质量流量计连接水罐，质量流量计连接汽化器，汽化器连接混合器；混合器管线连接预热器，预热器连接反应器下部入口；反应器管线连接急冷器入口，急冷器连接水冷器入口；水冷器连接旋风分离器；旋风分离器出口下部有回收瓶；反应器内置金属挂片；金属挂片与热天平相连，热天平置于反应器的上部，气相产物出口连接在线分析系统。效果是减少实验误差，数据可靠性高。实验数据具有较高的连贯性。满足在线实时测焦法的要求。
文档编号G01D21/00GK202382760SQ20112047834
公开日2012年8月15日 申请日期2011年11月25日 优先权日2011年11月25日
发明者丁玉芝, 万书宝, 冯英杰, 刘剑, 刘延军, 孙淑坤, 张君, 张宝军, 张永军, 徐显明, 徐艳, 李建忠, 汲永钢, 王桂芝, 王淑兰, 肖海成, 苑慧敏, 谷振生, 贺德福 申请人:中国石油天然气股份有限公司