[实用新型]乙烯裂解炉烧焦过程监测系统

说明书

本实用新型涉及乙烯裂解炉烧焦过程监测系统，包括安装在裂解炉辐射段的炉膛温度场可视化多光谱监测装置，安装在炉管尾部的多参量气体监测装置，安装在炉管出口的炉管出口温度监测装置，本实用新型能够及时准确地检测乙烯裂解炉烧焦的工况，为控制工况提供基本依据。

技术领域

本实用新型属于石油化工领域，特别涉及一种乙烯裂解炉烧焦过程监测控制方法及装置。

背景技术

乙烯是重要的化工原料，也是需求量和生产量最大的石化产品之一，更标志着一个国家的石油化工行业发展水平。管式裂解炉则是生产乙烯的主要装置。烃在裂解炉辐射段发生蒸汽裂解反应的同时，会在炉管内壁形成结焦。焦炭热阻大，同时会造成管内流体的压降增大。当裂解炉运行一段时间后，由于结焦而造成辐射段炉管外壁温度或急冷锅炉出口温度达到极限或文丘里管前后压差达到极限时，必须烧焦才能正常生产运行。在裂解炉辐射段炉管烧焦过程中,炉管内的0₂和水蒸气在高温条件下与焦炭反应,生成CO₂和CO。在烧焦过程中,通人炉管内的空气量逐渐增大,水蒸气量逐渐减小,CO和C0₂含量先提高后降低。当C0₂体积分数小于0.2％时,表示辐射段炉管内焦炭已清除干净,烧焦结束。

裂解炉烧焦时间的长短、烧焦效率直接影响乙烯的产率、燃料消耗、炉管寿命以及“飞温”发生的概率，对乙烯的生产产生重大影响。文章《乙烯裂解炉烧焦技术进展》中介绍了各种烧焦办法，但都是根据预设条件固定烧焦时间，这种方法在轻度结焦时容易过度烧焦，重度结焦时又容易烧焦不彻底，从而使下一个运行裂解周期缩短。所以可以实时监测烧焦情况并同时对工艺参数进行反馈调节的在线快速烧焦装置成为研究热点。如《一种在线监控烧除焦炭过程的方法》《裂解炉在线快速清焦的自动控制方法》《裂解炉在线快速烧焦技术的开发及应用》等专利和文章中已经研究了通过监测烧焦过程中出口烟气的O₂、CO₂、CO含量以及炉管出口温度(COT)来控制入口空气及水蒸气流量和炉管温度的方法。但该方法中受限于监测手段只能使用热电偶来监测炉管出口温度，而炉管温度不均匀导致的局部温度过高只能通过人工手持测温枪通过看火孔来检测，这种检测方式有非常大的局限性。而专利《一种可视化裂解炉烧焦状态监测装置》则通过可视化红外测温装置代替了COT监测用热电偶和测温枪，实时监测炉管温度变化的同时，将可视化红外测温装置测得温度代替COT温度进行反馈调节，具有一定的先进性。但可视化红外测温装置只能测炉管表面温度，对于炉管内部烧焦的反应温度监测不是一个非常好的选择。此外在调节温度的过程中温度的均匀性及炉内火焰情况也是一个非常重要的影响因素，而单独的可视化红外测温装置无法观测火焰的情况。所以在前人的基础上本专利提出了使用炉膛温度场可视化多光谱监测装置结合炉管出口温度(COT)、烧焦尾气多参量气体监测的综合监测装置并通过DCS系统实现实时反馈调节，改善上述问题，并通过合理的闭环控制逻辑，使烧焦控制更合理更科学。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种乙烯裂解炉烧焦过程监测系统，及时准确地检测乙烯裂解炉烧焦的工况，为控制工况提供基本依据。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种乙烯裂解炉烧焦过程监测系统，其特征在于：包括安装在裂解炉辐射段的炉膛温度场可视化多光谱监测装置，安装在炉管尾部的多参量气体监测装置，安装在炉管出口的炉管出口温度(COT)监测装置；所述炉膛温度场可视化多光谱监测装置包括能够探测二维空间的可见光光谱监测模块和红外光谱监测模块，其中可见光光谱监测模块用于观察炉膛内火焰燃烧情况；红外光谱监测模块用于监测炉管外表面温度场分布，实时跟踪局部温度过高以及温升过快的位置；所述炉管出口温度(COT)监测装置用于监测炉管内烧焦的反应温度；所述多参量气体监测装置用于监测烧焦尾气中CO/CO₂/O₂含量变化。