[发明专利]蒸汽热裂解模拟实验装置及工艺

说明书

本发明提供一种蒸汽热裂解模拟实验装置及工艺，所述装置包括顺序连接的原料进料装置、裂解炉和产物急冷回收装置，产物急冷回收装置包括直接急冷系统和循环急冷回收系统；所述的循环急冷回收系统包括由气相混合器、间接急冷器、旋风分离器、气体循环泵以及冷却器组成的裂解气循环急冷回路，气相混合器密封连接在裂解炉管出料口；所述的直接急冷系统将一急冷水注水管经气相混合器内部中心竖直插入裂解炉管出料口，插入一端的端部设有注水孔，急冷水经注水孔注入裂解炉管中。本发明的优点是依次向高温裂解气注入急冷水和循环气体产品进行两次直接急冷，冷却效率高且急冷水注入量小，可有效防止裂解气发生二次反应，提高了裂解炉模拟效果的准确性。

技术领域

本发明涉及一种蒸汽热裂解模拟实验装置及工艺，具体涉及一种具有新型产物急冷回收装置的蒸汽热裂解模拟实验装置及利用该装置进行模拟裂解实验的工艺。

背景技术

乙烯装置生产的三烯(乙烯、丙烯、丁二烯)和三苯(苯、甲苯、二甲苯)是石油化学工业的基础原料，在石油化工中起着举足轻重的作用，同时乙烯产量的高低是衡量一个国家石油化学工业发展水平的重要标志。据统计，世界上大约95％的乙烯和50％以上的丙烯是通过蒸汽热裂解生产，目前不断提升乙烯装置操作水平、确保乙烯生产过程的最优化已成为乙烯生产的发展趋势之一，因此需要蒸汽热裂解模拟实验装置对工业裂解炉进行准确、灵活和快速的模拟，优化工艺参数以及裂解炉运行状况。

在蒸汽热裂解模拟实验装置中，裂解炉管是乙烯装置中操作温度最高的构件，在裂解炉管中交叉发生多种平行反应和连串反应，生成目的产物乙烯、丙烯的一次反应应设法促使一次反应充分进行，生成分子量较大的液体产物以至结焦生炭的二次反应，不仅原料消耗大、主产物收率低，而且结焦生炭会恶化传热，堵塞设备，对裂解操作和稳定生产都带来极不利的影响，应设法抑制其进行。而裂解炉之后的急冷器能够瞬间“冷却”裂解炉出口组分，以终止二次反应，同时尽可能分离出裂解气中的轻组分、重组分，并将裂解气中的稀释蒸汽冷凝下来，因此急冷器是蒸汽热裂解模拟实验装置的重要设备之一。众所周知，对于任何给定的裂解炉操作条件，急冷器位置越接近裂解炉出口，离开裂解炉气体的温度降低越快，轻质烯烃的收率也越大。

目前，蒸汽热裂解模拟实验装置的产物急冷回收装置一般通过多段间接急冷器串联制冷，专利CN 204111681U公开了一种蒸汽热裂解模拟实验装置，该蒸汽热裂解模拟实验装置的急冷器包括顺序连接的第一冷却器和第二冷却器，其第一、二冷却器分别包括壳体和安装在壳体内的裂解气管路，壳体与裂解气管路之间为冷却水流动空间，从裂解炉管出来的高温裂解气经过该急冷器后温度降低至200～300℃，再经过两级水冷器和半导体制冷器才能冷却到3～5℃，虽然将第一、二冷却器的裂解气管路轴线设置成具有一夹角可使清焦操作更加快捷、方便，但其冷却效率不高且后续的产物分离回收需增设多段冷却器，导致整个模拟实验装置体积较大，拆卸、检修操作不方便。而若选用将急冷水注入裂解炉管中进行直接急冷，提高了冷却效率且节省空间，但是需要向裂解炉管注入大约2-3倍原料油进料量的急冷水才可将裂解气温度从800～900℃瞬间降低到40～55℃，引入了大量急冷水会引起炉管内压力和温度波动，并增加后续间接急冷和分离装置的负荷，不利于收集的液相产物进行油水分离；同时做长周期试验会有大量急冷水冷却回收至裂解液相产物储罐，间断排空裂解液相产物储罐又会造成整个模拟装置系统压力波动，影响模拟装置的正常实验操作运行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的上述缺陷，提供一种具有新型产物急冷回收装置的蒸汽热裂解模拟实验装置，其高温裂解气在裂解炉管中与急冷水直接接触快速急冷，出裂解炉管后再与已冷却的循环气体产品混合而被进一步急冷，两次直接急冷相结合冷却效率高且急冷水注入量小，可有效防止裂解气发生二次反应，而且后续间接急冷及分离装置负荷减小，保证模拟装置的正常实验操作运行，提高了裂解炉模拟效果的准确性。