用于测定和控制热解的氢-碳比的装置和方法制造方法及图纸

在其中将含已知量示踪气体、烃进料碳含量及烃进料氢含量的已知量烃进料加入至在热解裂解工艺条件下操作的热解炉中以产生热解产物，其中所述热解产物包含一液体馏分和一气体馏分，其中所述液体馏分包含一液体馏分氢含量和一液体馏分碳含量从而提供液体馏分的氢－碳比，而且其中所述气体馏分包含一气体馏分的示踪气体浓度、一气体馏分氢含量及一气体馏分碳含量的热解工艺中，提供一种测定所述液体馏分的氢－碳比的方法，其包含下列步骤：　　　　（ａ）测定所述烃进料氢含量和所述烃进料碳含量；　　　　（ｂ）测定所述气体馏分氢含量和所述气体馏分碳含量；和　　　　（ｃ）测定所述液体馏分的氢－碳比，通过　　　　将所测得的所述气体馏分的氢含量值从所测得的所述烃进料的氢含量值中减去以获得所述液体馏分的氢含量，　　　　将所测得的所述气体馏分的碳含量值从所测得的所述烃进料的碳含量值中减去以获得所述液体馏分的碳含量，和　　　　计算所述液体馏分的氢－碳比的值。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于测定和控制热解的氢-碳比的装置和方法专利
本专利技术涉及一种测定液体烃的氢-碳比的方法及装置。本专利技术的另一方面涉及一种控制热解裂解工艺的裂解度的方法及装置。专利技术背景许多用于烃精炼及加工的工艺都需要知晓烃加工和/或生产中的氢-碳比。一种这样的工艺是通过烃原料的热裂解来生产烯烃，尤其是低级烯烃。由烃原料热裂解或热解制备烯烃是本领域已知的一种技术。该方法以商业规模的操作来大量生产烯烃，例如乙烯及丙烯。一种商业应用的普通方法是其中使烃原料通过界定出热解炉热裂解区的一或多个管或盘管的方法。通过燃烧器提供热量输入。烃原料的性质和热裂解发生的条件决定产物的性质及含量。一般而言，希望操作热裂解的工艺以使得焦化程度最小化。热裂解过程中裂解的深度或转化的程度称为裂解度(cracking severity)。焦化程度一般是随着热裂解裂解度的增加而增加，直至达到焦炭量变为不可接受的点为止。此点经常被称为最大裂解度，且经常代表一最优点，其结合了高的烯烃收率和炉子在焦炭积聚至必须停炉除焦前可操作和可接受的时间长度。在以商业规模生产烯烃时，常常非常需要能在最大裂解度或尽可能接近最大裂解度的条件下操作热裂解工艺。已确定有许多裂解度的指标可用来控制商业的热裂解工艺。这种指标的实例包括用于石脑油裂解的裂解度指数和用于瓦斯油热裂解的分子碰撞参数。其它指标包括热裂解管或盘管的出口温度，和裂解工艺液体产物的氢含量。乙烯制造常用的一个参数是热裂解工艺气体产物的丙烯-甲烷比(PMR)，或乙烯-甲烷比-->(EMR)。然而，这些指标对如烃原料改变的因素及对产物取样技术的可靠性的敏感度，会在利用这些指标作为热裂解工艺控制体系的一部分时产生问题。因此，需要有一种对如原料品质波动的工艺参数不敏感且可容易地并入工艺控制体系中的裂解度的指标。B.P.Ennis等人在“高温-低接触时间热解工艺”(“High Temperature-Low Contact Time PyrolysisProcess”，Symposium Series 43，Institute of Chemical Engineers，Harrogate，Eng.，1975年6月)中描述了一种用于大范围的石脑油馏分热裂解的蒸汽热解工艺。Ennis等人指出一个特别有价值的热解裂解度指数是热解汽油产物或C5和更重(C5+)产物的氢-碳原子比。Ennis等人将其描述为液相脱氢程度和所得焦炭生成趋势的量度。因为所计算的C5+产物的氢-碳比仅依赖于C4及更轻组分的预期收率和进料的氢-碳比，Ennis等人宣称这一裂解度指标是比较各种热解反应器或原料在同一裂解深度下的选择性的绝佳方式。虽然Ennis等人建议利用C5+产物的氢-碳比作为裂解度的有用指标，但并未公开该参数如何测量或如何用来控制商业规模的热裂解工艺。迄今为止，热裂解工艺的液体(C5+)烃产物的氢-碳比还很难测定。典型地，在商业的热裂解工艺中，该比例是根据烃原料及气体(C4-)产物的分析计算，通常是在进行详细的进料表征，接着利用模型模拟裂解条件之后获得。然而，若欲利用氢-碳比作为控制参数，则所有可供利用的选择无一是实际可用的。因此，需要有一种可容易地并入商业的工艺控制体系中来测定液体烃馏分的氢-碳比的方法。专利技术概述在其中将含已知量示踪气体、烃进料碳含量及烃进料氢含量的已知量烃进料加入至在热解裂解工艺条件下操作的热解炉中以产生热解产物，其中所述热解产物包含一液体馏分和一气体馏分，其中所述液体馏分包含一液体馏分氢含量和一液体馏分碳含量从而提供液体馏分的氢--->碳比，而且其中所述气体馏分包含一气体馏分的示踪气体浓度、一气体馏分氢含量及一气体馏分碳含量的热解工艺中，本专利技术提供一种测定所述液体馏分的氢-碳比的方法，其包含下列步骤：(a)测定所述烃进料的氢含量和所述烃进料碳含量；(b)测定所述气体馏分的氢含量和所述气体馏分的碳含量；和(c)测定所述液体馏分的氢-碳比，通过将所测得的所述气体馏分的氢含量值从所测得的所述烃进料的氢含量值中减去以获得所述液体馏分的氢含量，将所测得的所述气体馏分的碳含量值从所测得的所述烃进料的碳含量值中减去以获得所述液体馏分的碳含量，和计算所述液体馏分的氢-碳比的值。本专利技术也提供一种控制所述热解裂解工艺条件的方法，所述方法包含下列步骤：(a)优选利用近红外分光法测定所述烃进料氢含量的第一测量值和所述烃进料碳含量的第二测量值；(b)优选利用质谱法测定所述气体馏分氢含量的第三测量值和所述气体馏分碳含量的第四测量值；(c)计算所述液体馏分氢-碳比的第一计算值；(d)比较所述第一计算值与所述液体馏分氢-碳比的所需值以产生一差异值(differential value)；和(e)根据所述差异值控制所述热解裂解工艺的条件。此外，本专利技术提供一种用于热裂解含已知量示踪气体、烃进料氢含量及烃进料碳含量的已知量烃进料的装置，所述装置包含：热解炉设备，其界定出在包括热解裂解区温度的热解裂解工艺条件下操作的热裂解区，所述热解炉设备是用以裂解所述烃进料以产生包含一液体馏分和一气体馏分的热解产物；第一分析仪设备，其用以测定所述烃进料的氢含量和用以测定所述烃进料的碳含量；第二分析仪设备，其用以测定所述气体馏分的示踪气体浓度并用以-->测定所述气体馏分的氢浓度及用以测定所述气体馏分的碳浓度；和计算设备，其用以利用由所述第一分析仪设备所测得的所述烃进料的氢含量和所测得的所述烃进料的碳含量，及由所述第二分析仪设备所测得的所述气体馏分的氢浓度和所测得的所述气体馏分的碳浓度，测定所述液体馏分的氢-碳比。附图简述图1是本专利技术热解工艺体系和用于测定和控制热解产物液体馏分氢-碳比的体系的一个实施方案的图解示意图。专利技术详述本专利技术提供一种测定热解产物液体馏分的氢-碳比的方法，该热解产物是由热解裂解工艺单元的热裂解区所产生。在热解或热裂解工艺中，烃原料被加入至热解或热裂解炉中，在此烃原料经历热解或热裂解工艺的条件。热解或裂解产物是由热解炉产生。本专利技术热裂解工艺所用的烃原料可以是用于烯烃制备的常规热裂解工艺所用的任何烃或烃馏分。合适的原料包括C4馏分如丁烷；C5馏分如戊烷；以及汽油、石脑油、煤油及瓦斯油馏分。也可以使用重质如真空瓦斯油的烃原料也可使用。本专利技术的方法特别适用于汽油、石脑油、煤油及重质/真空瓦斯油馏分，而汽油、石脑油及重质/真空瓦斯油馏分为特别优选的原料。烃原料例如通过原油的常规精炼即可容易地制得。烃原料可由上述的单一馏分或上述馏分的混合物组成。本专利技术方法的一个优点在于烃原料的组成及沸点范围可以发生波动，而且波动可由控制体系所适应。即，即使当烃原料的组成或沸点范围发生波动或变化时，本专利技术的方法也特别适用于测定及控制热解产物液体馏分的氢-碳比。如前所述，烃原料在热裂解区中经历热裂解。任何适当的工艺配置及装置都可用于本专利技术的目的。商业规模常应用的一种工艺方式是利用安装在外部燃烧的加热器中的管状反应器盘管。烃原料被加入至管状反-->应器盘管中，该管状反应器盘管界定出向其中供应热量的热裂解区。盘管的加热典型地是通过适当燃料，如烃类油或炼厂气的燃烧来提供。用于进行热裂解的合适装置已为本领域所熟知。有关烃原料热裂解产生烯烃方面的一般性讨论，可查阅“Kirk-O本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.在其中将含已知量示踪气体、烃进料碳含量及烃进料氢含量的已知量烃进料加入至在热解裂解工艺条件下操作的热解炉中以产生热解产物，其中所述热解产物包含一液体馏分和一气体馏分，其中所述液体馏分包含一液体馏分氢含量和一液体馏分碳含量从而提供液体馏分的氢-碳比，而且其中所述气体馏分包含一气体馏分的示踪气体浓度、一气体馏分氢含量及一气体馏分碳含量的热解工艺中，提供一种测定所述液体馏分的氢-碳比的方法，其包含下列步骤：(a)测定所述烃进料氢含量和所述烃进料碳含量；(b)测定所述气体馏分氢含量和所述气体馏分碳含量；和(c)测定所述液体馏分的氢-碳比，通过将所测得的所述气体馏分的氢含量值从所测得的所述烃进料的氢含量值中减去以获得所述液体馏分的氢含量，将所测得的所述气体馏分的碳含量值从所测得的所述烃进料的碳含量值中减去以获得所述液体馏分的碳含量，和计算所述液体馏分的氢-碳比的值。2.如权利要求1的方法，其中在步骤(b)中，所述气体馏分氢含量和所述气体馏分碳含量通过以下方法测定：测定所述气体馏分的示踪气体浓度，利用所测得的气体馏分示踪气体的浓度确定作为所述气体馏分的所述热解产物的比例，并利用所测得的作为所述气体馏分的所述热解产物的比例确定所述气体馏分氢含量及所述气体馏分碳含量。3.如权利要求1或2的方法，其中：所述测定步骤(a)通过近红外分光法或核磁共振法进行；所述测定步骤(b)通过质谱法或气相色谱法进行；和所述测定步骤(c)通过计算所述液体馏分的氢-碳比进行。4.如权利要求1的方法，包含下列步骤：(a)测定所述烃进料氢含量和所述烃进料碳含量；(b)测定所述气体馏分氢含量和所述气体馏分碳含量；(c)计算所述液体馏分氢-碳比，通过利用步骤(b)所测得的所述气体馏分氢含量和步骤(a)所测得的所述烃进料氢含量以测定所述液体馏分氢含量；利用步骤(b)所测得的所述气体馏分碳含量和步骤(a)所测得的所述烃进料碳含量以测定所述液体馏分碳含量；和利用以上所测得的所述液体馏分氢含量和以上所测得的所述液体馏分碳含量计算所述液体馏分的氢-碳比。5.如权利要求4的方法，其中：测定步骤(a)利用近红外分光法进行以提供所述烃进料氢含量的第一测量值和所述烃进料碳含量的第二测量值；测定步骤(b)通过以下方法进行：利用质谱法测定所述气体馏分示踪气体浓度的第三测量值；利用所述第三测量值计算作为所述气体馏分的所述热解产物的比例的第一计算值；和利用所述第一计算值并结合所述气体馏分氢含量及碳含量的质谱分析以获得所述气体馏分氢含量的第四测量值和所述气体馏分碳含量的第五测量值；和计算步骤(c)通过以下方法进行：将所述第四测量值从所述第一测量值中减去以获得所述液体馏分氢含量的第二计算值；将所述第五测量值从所述第二测量值中减去以获得所述液体馏分碳含量的第三计算值；和计算所述液体馏分氢-碳比的第四计算值，其由所述第二计算值除以所述第三计算值而获得所述液体馏分的氢-碳比。6.如权利要求1-5中任一项的方法，所述方法包含下列步骤：(a)利用近红外分光法测定所述烃进料氢含量的第一测量值和所述烃进料碳含量的第二测量值；(b)利用质谱法测定所述气体馏分氢含量的第三测量值和所述气体馏分碳含量的第四测量值；(c)计算所...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼·育广·颜，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：