[發明專利]一種熱裂解模擬實驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201610500458.2
• 申請日: 2016-06-29
• 公開（公告）號: CN107541238B
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發明（設計）人: 許江;楊利斌;程亮亮;宋邦勇;黃劍鋒;田亮;李長明;孟宏;穆珍珍;張志紅
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: C10G9/00
• 分類號: C10G9/00;C10G9/20;C07C4/04;C07C11/04;C07C11/06;C07C11/16
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 高龍鑫;王玉雙

一種熱裂解模擬實驗裝置及方法，所述裝置包括順序連接的原料進料裝置、裂解爐和產物急冷回收裝置，產物急冷回收裝置包括直接急冷系統和循環急冷回收系統；所述的循環急冷回收系統包括由混合急冷器、間接急冷器、旋風分離器、氣體循環泵以及冷卻器組成的裂解氣循環急冷回路，混合急冷器密封連接在裂解爐管出料口；所述的直接急冷系統將一急冷水注水管水平布置在混合急冷器內上部區域，注水管端部設有注水孔。本發明的優點是高溫裂解產物在混合急冷器中先后經過急冷水和循環氣體產品直接急冷，冷卻效率高且急冷水注入量小，可有效防止急冷水注水管的注水孔附近結焦，提高了裂解爐模擬效果的準確性。

技術領域

本發明涉及一種熱裂解模擬實驗裝置及方法，具體涉及一種具有新型產物急冷回收裝置的熱裂解模擬實驗裝置及利用該裝置進行裂解模擬實驗的方法。

背景技術

乙烯裝置生產的三烯(乙烯、丙烯、丁二烯)和三苯(苯、甲苯、二甲苯)是石油化學工業的基礎原料，在石油化工中起著舉足輕重的作用，同時乙烯產量的高低是衡量一個國家石油化學工業發展水平的重要標志。據統計，世界上大約95％的乙烯和50％以上的丙烯是通過蒸汽熱裂解生產，目前不斷提升乙烯裝置操作水平、確保乙烯生產過程的最優化已成為乙烯生產的發展趨勢之一，因此需要熱裂解模擬實驗裝置對工業裂解爐進行準確、靈活和快速的模擬，優化工藝參數以及裂解爐運行狀況。

在熱裂解模擬實驗裝置中，裂解爐管是乙烯裝置中操作溫度最高的構件，在裂解爐管中交叉發生多種平行反應和連串反應，生成目的產物乙烯、丙烯的一次反應應設法促使一次反應充分進行，生成分子量較大的液體產物以至結焦生炭的二次反應，不僅原料消耗大、主產物收率低，而且結焦生炭會惡化傳熱，堵塞設備，對裂解操作和穩定生產都帶來極不利的影響，應設法抑制其進行。而裂解爐之后的急冷器能夠瞬間“冷卻”裂解爐出口組分，以終止二次反應，同時盡可能分離出裂解氣中的輕組分、重組分，并將裂解氣中的稀釋蒸汽冷凝下來，因此急冷器是熱裂解模擬實驗裝置的重要設備之一。眾所周知，對于任何給定的裂解爐操作條件，急冷器位置越接近裂解爐出口，離開裂解爐氣體的溫度降低越快，輕質烯烴的收率也越大。

目前，熱裂解模擬實驗裝置的產物急冷回收裝置一般通過多段間接急冷器串聯制冷，專利CN 204111681U公開了一種熱裂解模擬實驗裝置，該熱裂解模擬實驗裝置的急冷器包括順序連接的第一冷卻器和第二冷卻器，其第一、二冷卻器分別包括殼體和安裝在殼體內的裂解氣管路，殼體與裂解氣管路之間為冷卻水流動空間，從裂解爐管出來的高溫裂解氣經過該急冷器后溫度降低至200～300℃，再經過兩級水冷器和半導體制冷器才能冷卻到3～5℃，雖然將第一、二冷卻器的裂解氣管路軸線設置成具有一夾角可使清焦操作更加快捷、方便，但其冷卻效率不高且后續的產物分離回收需增設多段冷卻器，導致整個模擬實驗裝置體積較大，拆卸、檢修操作不方便。而若選用將急冷水注入裂解爐管中進行直接急冷，提高了冷卻效率且節省空間，但是高溫裂解氣流經急冷水注水孔區域時阻力增大，停留時間增長，高溫裂解氣易在其端部附近發生二次反應甚至結焦；而且需要向裂解爐管注入大約2-3倍原料油進料量的急冷水才可將裂解氣溫度從800～900℃瞬間降低到40～55℃，引入了大量急冷水會引起爐管內壓力和溫度波動，并增加后續間接急冷和分離裝置的負荷，不利于收集的裂解液相產物進行油水分離；同時做長周期試驗會有大量急冷水冷卻回收至裂解液相產物儲罐，間斷排空裂解液相產物儲罐又會造成整個模擬裝置系統壓力波動，影響模擬裝置的正常實驗操作運行。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的上述缺陷，提供一種具有新型產物急冷回收裝置的熱裂解模擬實驗裝置，出裂解爐管的高溫裂解氣與急冷水直接接觸快速急冷后，再與已冷卻的循環氣體產品混合而被進一步急冷，兩次直接急冷相結合冷卻效率高且急冷水注入量小，可有效防止裂解氣在急冷水注水孔附近結焦，而且后續間接急冷及分離裝置負荷減小，保證模擬裝置的正常實驗操作運行，提高了裂解爐模擬效果的準確性。