一種色譜氣樣的在線預(yù)處理裝置及其使用方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種色譜氣樣的在線預(yù)處理裝置，主要用于乙烯裂解爐樣品氣在線預(yù)處理。預(yù)處理裝置為箱式結(jié)構(gòu)，安裝于乙烯裂解爐在線分析取樣器出口，和在線色譜之間。預(yù)處理裝置主要由緩沖沉降罐、可視排液罐、氣體過(guò)濾器、壓力調(diào)節(jié)閥、清洗切換閥和蒸汽系統(tǒng)及保溫部件組成，連接管線內(nèi)表面采用低表面張力的超微納米結(jié)構(gòu)。色譜氣樣經(jīng)處理可去除水、固體雜質(zhì)及重質(zhì)烴類液滴，以穩(wěn)定流量向在線色譜輸出。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種用于氣相色譜分析的樣品處理裝置，更具體地說(shuō)，涉及一種用于在線分析裂解爐氣樣的預(yù)處理裝置及其使用方法。
技術(shù)介紹
石化工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，乙烯裝置則是石油化工工業(yè)的龍頭裝置，乙烯生產(chǎn)的方法很多，但以管式爐裂解技術(shù)最為成熟，世界上絕大多數(shù)的乙烯都是由管式爐裂解法生產(chǎn)的。作為石化生產(chǎn)過(guò)程中的重要裝置，乙烯裂解爐的主要控制目標(biāo)是控制裂解深度、生產(chǎn)量和產(chǎn)品的選擇性，有效的裂解操作依賴于對(duì)急冷器出口裂解氣的精確在線分析。由于乙烯裂解爐出口產(chǎn)品溫度高、含水量大、組成復(fù)雜，根據(jù)裂解爐控制的需求通常選擇氫氣、甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷作為在線分析的檢測(cè)組分。在線色譜具有測(cè)量范圍寬、分析準(zhǔn)確、分析周期短、自動(dòng)化程度高、分析數(shù)據(jù)連續(xù)性強(qiáng)、數(shù)據(jù)可以反饋給DCS系統(tǒng)用于先進(jìn)控制的特點(diǎn)，因此在工業(yè)乙烯裂解裝置中，運(yùn)用在線色譜對(duì)裂解氣中關(guān)鍵組分進(jìn)行分析，對(duì)裂解爐裂解深度等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。由于乙烯裂解爐出口裂解氣溫度高、含水量大、組成復(fù)雜，包括氫氣、甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷等輕組分，也有裂解汽油、柴油、焦油等粘稠組分，還有酸性氣體等，其沸點(diǎn)從零下二百五十多度到零上幾百度，由于固體雜質(zhì)會(huì)造成整個(gè)在線取樣分析系統(tǒng)堵塞，水分、重質(zhì)烴類等會(huì)造成在線色譜的污染、使用壽命縮短、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性下降等問(wèn)題，因此在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中需要使用裂解氣取樣系統(tǒng)除去裂解產(chǎn)物樣品中的固體雜質(zhì)、水分和重質(zhì)烴類組分，把裂解氣樣品輸出到在線色譜儀。目前大、中型乙烯生產(chǎn)裝置普遍使用的在線色譜儀取樣系統(tǒng)主要包括取樣器、樣品預(yù)處理系統(tǒng)和樣品操作系統(tǒng)幾部分。取樣器通常為漩渦冷卻器，安裝于裂解爐產(chǎn)品出口工藝管線上，將復(fù)雜的裂解樣品凈化，經(jīng)過(guò)濾回流段和冷卻脫水段，將固體顆粒、重質(zhì)烴類組分以及水分回流到工藝管道，將輕組分以一定的流速均勻的向樣品預(yù)處理系統(tǒng)輸出；樣品預(yù)處理系統(tǒng)的作用是將樣品進(jìn)一步凈化并向樣品操作系統(tǒng)輸出；樣品操作系統(tǒng)安裝于在線色譜前端，主要作用包括流路切換、大氣平衡和校正氣路切換。裂解爐在線分析系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，裂解在線分析取樣位置位于裂解爐產(chǎn)品出口，樣品溫度高、含大量水及大量焦油等液體重組分，由于樣品中不可避免的含有液體成分及雜質(zhì)顆粒，取樣過(guò)程管線易發(fā)生堵塞，另外由于預(yù)處理系統(tǒng)目前存在較多的問(wèn)題，進(jìn)入在線色譜的樣品含重組分較多，造成色譜柱的污染，分析數(shù)據(jù)波動(dòng)范圍和頻率都較大等問(wèn)題，在線色譜無(wú)法連續(xù)、穩(wěn)定的運(yùn)行，難以提供準(zhǔn)確的控制裂解爐裂解深度的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了解決現(xiàn)有乙烯裂解爐在線分析過(guò)程中存在的問(wèn)題，本專利技術(shù)提供一種樣品氣在線預(yù)處理裝置和使用方法，對(duì)裂解爐產(chǎn)品出口經(jīng)漩渦冷卻器取得的在線分析樣品進(jìn)行處理。該裝置無(wú)須對(duì)原裂解爐取樣系統(tǒng)改造，安裝使用簡(jiǎn)便；通過(guò)清除樣品中的液體、固體雜質(zhì)，調(diào)節(jié)樣品流量，將樣品氣潔凈、穩(wěn)定輸出至色譜，實(shí)現(xiàn)乙烯裂解爐在線分析長(zhǎng)期穩(wěn)定、準(zhǔn)確運(yùn)行。本專利技術(shù)的一種色譜氣樣的在線預(yù)處理裝置是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種色譜氣樣的在線預(yù)處理裝置，所述色譜氣樣中夾帶有水和重質(zhì)烴類；所述預(yù)處理裝置a4包括:箱體11、緩沖沉降罐2、排液罐4、排液閥5、氣體過(guò)濾器6、壓力調(diào)節(jié)閥8以及連接管線；所述連接管線的內(nèi)表面上分布有高度為I 100微米的細(xì)小突起，并且該細(xì)小突起由納米級(jí)超微細(xì)小結(jié)構(gòu)組成，形成低表面張力的超微納米結(jié)構(gòu)；所述色譜氣樣通過(guò)連接管線，進(jìn)入緩沖沉降罐2進(jìn)行沉降分離，分離得到的液相進(jìn)入排液罐4，再經(jīng)過(guò)排液閥5排出所述預(yù)處理裝置a4 ;分離得到的氣相進(jìn)入氣體過(guò)濾器6，再經(jīng)過(guò)壓力調(diào)節(jié)閥8調(diào)節(jié)并穩(wěn)定壓力后，連續(xù)輸入在線色譜a5。具體實(shí)施時(shí)，所述預(yù)處理裝置a4還包括:用于加熱箱體11的蒸汽加熱管線10和箱體保溫層。所述預(yù)處理裝置a4還包括:位于壓力調(diào)節(jié)閥8之后的清洗切換閥9，所述清洗切換閥9是三通閥，分別連接色譜氣樣、用于清洗的蒸汽和所述在線色譜a5，在線預(yù)處理裝置a4與在線色譜a5間的管線污染、堵塞時(shí)，可以切斷色譜氣樣輸出，并利用蒸汽沖洗所述管線。本專利技術(shù)優(yōu)選的實(shí)施方案是:所述預(yù)處理裝置a4包括:箱體11、緩沖沉降罐2、可以觀察液位的可視排液罐4、排液閥5、氣體過(guò)濾器6、壓力調(diào)節(jié)閥8，位于壓力調(diào)節(jié)閥8之后清洗切換閥9，用于加熱箱體11的蒸汽加熱管線10和箱體保溫層，以及連接管線；所述連接管線采用不銹鋼材質(zhì)，其內(nèi)表面利用超疏水涂料處理，該內(nèi)表面上分布由50 100納米粒徑的超微細(xì)小結(jié)構(gòu)組成的高度為10 20微米的細(xì)小突起，形成低表面張力的超微納米結(jié)構(gòu)；所述色譜氣樣通過(guò)連接管線，進(jìn)入緩沖沉降罐2進(jìn)行沉降分離，分離得到的液相進(jìn)入排液罐4，再經(jīng)過(guò)排液閥5排出所述預(yù)處理裝置a4 ;分離得到的氣相進(jìn)入氣體過(guò)濾器6，再經(jīng)過(guò)壓力調(diào)節(jié)閥8調(diào)節(jié)并穩(wěn)定壓力后，連續(xù)輸入在線色譜a5。所述清洗切換閥9是三通閥，分別連接色譜氣樣、清洗蒸汽和所述在線色譜a5，在線預(yù)處理裝置a4與在線色譜a5間的管線污染、堵塞時(shí)，可以切斷色譜氣樣輸出，并利用蒸汽沖洗所述管線。本專利技術(shù)在線預(yù)處理裝置的使用方法是這樣實(shí)現(xiàn)的:所述色譜氣樣為乙烯裂解爐樣品氣，其中夾帶有水和重質(zhì)烴類；使用內(nèi)表面為低表面張力的超微納米結(jié)構(gòu)的連接管線，將安裝于乙烯裂解爐的漩渦冷卻器的出口連接到所述預(yù)處理裝置(a4)的緩沖沉降罐(2)，將所述清洗切換閥(9)的色譜氣樣通路連接到在線色譜(a5)，將所述清洗切換閥(9)的清洗蒸汽通路和連接到蒸汽加熱管線(10)出口，將裂解爐中壓蒸汽回收管線連接到蒸汽加熱管線(10)進(jìn)口，并對(duì)所述漩渦冷卻器和所述在線色譜(a5)與所述預(yù)處理裝置(a4)的連接管線全程伴熱；由乙烯裂解爐的漩渦冷卻器來(lái)的裂解氣樣品，通過(guò)連接管線，進(jìn)入所述預(yù)處理裝置a4的緩沖沉降罐2進(jìn)行沉降分離，所述裂解氣樣品中夾帶的水及重質(zhì)烴類經(jīng)沉降分離后進(jìn)入排液罐4，在經(jīng)過(guò)排液閥5排出所述預(yù)處理裝置a4 ;分離得到的氣相進(jìn)入氣體過(guò)濾器6，再經(jīng)過(guò)壓力調(diào)節(jié)閥8調(diào)節(jié)并穩(wěn)定壓力后，連續(xù)輸入在線色譜a5前段的樣品操作系統(tǒng)并最終進(jìn)入在線色譜a5 ；在所述預(yù)處理裝置a4運(yùn)行時(shí)，利用所述蒸汽加熱管線10加熱箱體11，利用所述箱體保溫層保溫；當(dāng)在線預(yù)處理裝置a4與在線色譜a5間的管線污染、堵塞時(shí)，切換清洗切換閥9切斷色譜氣樣輸出，利用中壓蒸汽沖洗上述管線。乙烯裂解爐樣品氣在線預(yù)處理裝置是安裝在乙烯裂解爐在線分析取樣器出口的箱式單元，預(yù)處理裝置的入口通過(guò)不銹鋼管線與漩渦冷卻器出口連接，預(yù)處理裝置出口通過(guò)不銹鋼管線連接在線色譜前段的樣品操作系統(tǒng)并最終進(jìn)入在線色譜漩渦冷卻器輸出的裂解氣樣品首先進(jìn)入緩沖沉降罐，夾帶的水及重質(zhì)烴類在罐內(nèi)沉降并最終通過(guò)可視排液罐排出，氣體樣品通過(guò)氣體過(guò)濾器進(jìn)一步凈化，再通過(guò)壓力表和壓力調(diào)節(jié)閥進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)以穩(wěn)定的流量輸出。本裝置部件使用不銹鋼管線連接，連接用不銹鋼管線內(nèi)表面均經(jīng)過(guò)處理，采用低表面張力的超微納米結(jié)構(gòu):管道內(nèi)表面分布細(xì)小突起(I 100微米)，每個(gè)突起又是由納米級(jí)超微細(xì)小突起組成。由于在各突起間的凹陷部份充滿氣體，在緊貼壁面上形成一層極薄、只有納米級(jí)厚的氣體層，這樣液滴附著在壁面時(shí)，由于尺寸上遠(yuǎn)大于這種結(jié)構(gòu)，液滴與壁面主體隔著一層極薄的空氣，只能同壁面幾個(gè)微小突起的凸出點(diǎn)接觸。液滴在自身的表面張力作用下形成或接近球狀，造成類似“荷葉效應(yīng)”的效果。液滴更易滾動(dòng)、滑落，在重力或氣體吹掃下進(jìn)入液體收集本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種色譜氣樣的在線預(yù)處理裝置，所述色譜氣樣中夾帶有水和重質(zhì)烴類；所述預(yù)處理裝置(a4)包括：箱體(11)、緩沖沉降罐(2)、排液罐(4)、排液閥(5)、氣體過(guò)濾器(6)、壓力調(diào)節(jié)閥(8)以及連接管線；所述連接管線的內(nèi)表面上分布有高度為1～100微米的細(xì)小突起，并且該細(xì)小突起由納米級(jí)超微細(xì)小結(jié)構(gòu)組成，形成低表面張力的超微納米結(jié)構(gòu)；所述色譜氣樣通過(guò)連接管線，進(jìn)入緩沖沉降罐(2)進(jìn)行沉降分離，分離得到的液相進(jìn)入排液罐(4)，再經(jīng)過(guò)排液閥(5)排出所述預(yù)處理裝置(a4)；分離得到的氣相進(jìn)入氣體過(guò)濾器(6)，再經(jīng)過(guò)壓力調(diào)節(jié)閥(8)調(diào)節(jié)并穩(wěn)定壓力后，連續(xù)輸入在線色譜(a5)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種色譜氣樣的在線預(yù)處理裝置，所述色譜氣樣中夾帶有水和重質(zhì)烴類； 所述預(yù)處理裝置(a4)包括:箱體(11)、緩沖沉降罐(2)、排液罐(4)、排液閥(5)、氣體過(guò)濾器(6)、壓力調(diào)節(jié)閥(8)以及連接管線； 所述連接管線的內(nèi)表面上分布有高度為1 100微米的細(xì)小突起，并且該細(xì)小突起由納米級(jí)超微細(xì)小結(jié)構(gòu)組成，形成低表面張力的超微納米結(jié)構(gòu)； 所述色譜氣樣通過(guò)連接管線，進(jìn)入緩沖沉降罐(2)進(jìn)行沉降分離，分離得到的液相進(jìn)入排液罐(4)，再經(jīng)過(guò)排液閥(5)排出所述預(yù)處理裝置(a4);分離得到的氣相進(jìn)入氣體過(guò)濾器(6)，再經(jīng)過(guò)壓力調(diào)節(jié)閥(8)調(diào)節(jié)并穩(wěn)定壓力后，連續(xù)輸入在線色譜(a5)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線預(yù)處理裝置，其特征在于: 所述預(yù)處理裝置(a4)還包括:用于加熱箱體(11)的蒸汽加熱管線(10)和箱體保溫層。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線預(yù)處理裝置，其特征在于: 所述預(yù)處理裝置(a4)還包括:位于壓力調(diào)節(jié)閥(8)之后的清洗切換閥(9)，所述清洗切換閥(9)是三通閥，分別連接色譜氣樣、用于清洗的蒸汽和所述在線色譜(a5)，在線預(yù)處理裝置(a4)與在線色譜(a5)間的管線污染、堵塞時(shí)，可以切斷色譜氣樣輸出，并利用蒸汽沖洗所述管線。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線預(yù)處理裝置，其特征在于: 所述預(yù)處理裝置(a4)包括:箱體(11)、緩沖沉降罐(2)、可以觀察液位的可視排液罐(4)、排液閥(5)、氣體過(guò)濾器(6)、壓力調(diào)節(jié)閥(8)，位于壓力調(diào)節(jié)閥(8)之后清洗切換閥(9)，用于加熱箱體(11)的蒸汽加熱管線(10)和箱體保溫層，以及連接管線； 所述連接管線采用不銹鋼材質(zhì)，其內(nèi)表面利用超疏水涂料處理，該內(nèi)表面上分布由50 100納米粒徑的超微細(xì)小結(jié)構(gòu)組成的高度為10 20微米的細(xì)小突起，形成低表面張力的超微納米結(jié)構(gòu)； 所述...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周叢，巴海鵬，王國(guó)清，張兆斌，陳碩，薛麗敏，南秀琴，司宇辰，杜志國(guó)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)石油化工股份有限公司，中國(guó)石油化工股份有限公司北京化工研究院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：