脉冲式空气除焦方法技术

一种为烃类反应过程的通道进行清焦的方法，该方法不需将反应器停工或冷却。所包括的步骤为：中止烃类进料；向主体水蒸汽中引入一系列空气脉冲，该等脉冲为限定的持续时间，将焦炭烧掉，直至将焦炭清除；然后重新开始烃类进料。（*该技术在2013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】本专利技术涉及烃类裂化工艺，更具体讲，涉及对于需周期除焦的烃反应系统的高效维修。长链分子的烃类裂化成为汽油或其他有用的短链烃有相当多量的副反应产物生成，最值得注意是沉积的碳质或焦炭。反应中所生成的焦炭的影响是严重的，特别是在火加热的管式炉反应器中进行裂化反应的情况。反应过程中，副产物焦炭成为沉积物，特别是在反应器管内成为一层。焦炭沉积使压力降升高，并阻碍通过管壁的传热，从而使工艺过程受害。因此必须按周期除焦，使压力降和传热恢复到正常水平。除焦的方法通常借助于燃烧法（即水蒸汽-空气除焦）、水蒸汽反应或采用机械法除焦。水蒸汽-空气除焦是在水蒸汽主体中通入少量空气，通常在开始阶段用1-2%，并分阶段渐增至约20%（空气对水蒸汽，重量比），将此混合气通入污染的工艺管道内，将管内壁的焦炭烧掉。水蒸汽反应除焦则与此不同，需要向高温度的管内通入水蒸汽，使之与焦炭反应。美国专利US4376694即为水蒸汽反应除焦之一例。最后，机械法除焦利用物理装置使焦炭破松并将之从工艺管道内清出，通常采用高压喷水，即约700-1000巴的高压水。在上述各方法中，水蒸汽-空气除焦可能是最高效的，但为达到高效要密切监控整个过程以保持适当的燃烧速率。若燃烧速率太慢，除焦作业时间过长，致使停工时间过久。另方面，若燃烧速率太快，则温度会过高，甚至将工艺管道烧毁、烧穿。-->在常见的水蒸汽-空气除焦法中，监控燃烧速率的方法是经常测定除焦排出气中二氧化碳浓度。在常见的直接火管反应器进行除焦时，用肉眼来监视炉膛中的管子防其过热，和/或利用高温计来观测管子温度。本专利技术目的是提供一种除焦方法，该方法可在短时间完成，从而缩短停工时间。本专利技术目的还包括提供一种除焦方法，该方法可以自动监控到最大限度地燃烧，同时不致损坏反应器，从而减轻了操作人员的工作。本专利技术涉及在烃反应系统中将被焦炭污染的烃反应通道除焦的方法，该方法包括以下步骤：（a）将烃类进料中止;（b）向通往该反应通道的水蒸汽主体中注入空气脉冲（脉动的空气），以燃烧焦炭，所述空气脉冲具有足够的浓度使得在限定的时间内使焦炭猛烈燃烧，从而使该反应器部件的升温不超过其设计温度，燃烧产生排出气体;（c）将向该反应通道内注入的空气中止一段时间，使燃烧减缓，并使在燃烧时被加热的反应器部件降低温度;（d）按顺序重复上述（b）和（c）步骤，直至所述（b）步骤的排出气体中二氧化碳含量低于约0.2%（体积）;（e）重新开始将烃原料进料。还可以在过程中附加连续监测除焦时产生的排出气体中二氧化碳含量的步骤，其监测可以用的传感装置例如有比重计、红外分析仪，或其他装置。采用上述方法许可在水蒸汽中使用较高重量浓度的空气，即约在20-50%（重量）的范围。由于空气浓度提高，使燃烧猛烈到要使管子严重过热的程度，但由于空气脉冲方式使空气中止，使燃烧和产生热-->得以减缓或停止。在停了一个短时间之后，下一个空气脉冲又注入主体水蒸汽中，使焦炭燃烧恢复或再开始。以此开/停程序重复多次，直至除焦完成。在特定的环境条件下，空气脉冲的频率和脉冲中水蒸汽中空气的浓度随着反应器通道的几何形状和所加工原料之特性而变化。对于该除焦过程而言，水蒸汽中空气的浓度一般要增高，以保证焦炭的快速和完全燃烧。对于空气脉冲的频率应加以调整，防止管材金属受到破坏性的温度剧变。此外，本方法借助于脉冲方式燃烧从而以交变方式加热和冷却焦炭和管材金属，于是产生使焦炭从管壁上碎裂而下的趋势，因此进一步加速了除焦过程。燃烧速率是由二氧化碳传感装置来确定，例如用RANAREX比重计或直接读值的二氧化碳分析仪如红外分析仪。比重计是测定排出气体相对于空气的比重，因此感测到排出气中二氧化碳的浓度，因为二氧化碳的分子量相对于空气是更高。红外线二氧化碳分析仪则是直接测出气流（例如该排出气体）中的二氧化碳含量。由所述二氧化碳含量和空气注入速率来确定焦炭燃烧速率。所述二氧化碳传感装置通过一条取样管线与该除焦排出气体直接连接。该传感装置产生一种电信号，用以在其二氧化碳含量下降到规定值时中止脉冲。按适用情况安排自动装置，用以控制在一次脉冲中注入的空气总量，或控制空气脉冲的频率。空气量的选择或频率取决于用以调节空气流量所选用的机械装置。例如，对于烃裂解成为乙烯和其他烯类化合物的火加热管式炉，其按本专利技术的除焦是以脉冲方式注入空气，按相对于水蒸汽流量的一定的重量浓度，历经一段时间以开始燃烧这些焦炭。在此段时间的末尾，全部或部分中止注入空气，使燃烧减慢或熄灭，以免将管子温度-->升到超过其设计温度。在中断空气脉冲的末尾，把下一个空气脉冲的空气注入到主体水蒸汽中，将此开/停循环重复多次，直到在空气脉冲期间排出气体中二氧化含量低于约0.2%（体积）为止，这时表示在排出气体中已实质上不含二氧化碳。空气流开通和中止的时间长短，以及该过程中的空气浓度是由所述二氧化碳传感装置确定，并且通常是随着除焦过程的进行而变化。然后将空气流开通一段时间，使该通道得到“最后空气清焦处理”（air  polish）。以下所述用于说明本专利技术的附图并非用于限定本专利技术。图1是本专利技术中所用反应炉的示意图。图2是本专利技术除焦方法中排出气比重的记录图。图3是本专利技术除焦方法中在除焦阶段由置于下游的比重计测得的排出气体比重记录图。图4是本专利技术除焦方法中，在除焦阶段沿工艺管道长度方向不同点的温度记录图。图5是随着空气脉冲的时间变化的温度以及焦炭燃烧朝向和越过一个热电偶的温度记录图。参照附图1，示出本专利技术的火加热管式炉（1）的情况，其为用于将烃裂解成为乙烯和其他烯类化合物。不言而喻，本专利技术可用于任何需周期除焦的适当裂化炉或烃反应系统。火加热管式炉（1）有对流段（2）和裂化段（3）。炉（1）包括一组或多组工艺管道（4），烃类通过一条进料管线（6）而通过这工艺管道，并因为加热而裂化成为产品气体，并且有碳质沉积物副产物，此处称为焦炭。在反应过程中由管道22送入水蒸汽作为稀释剂。通过传热介质将热量供至炉（1）的裂化段（3）的工艺管道（4）的外面，传热介质经由入口（8）送入，从出口（10）送出。当产品气体从工艺管道（4）通过-->并由产品气出口（12）送出，通过一个或多个骤冷/热交换器（14）和（16）。然后产品气经管线（18）送至下一个加工设备，例如骤冷塔和分离装置（未示出）。为了实施本专利技术，在烃进料管线（6）上设置阀门（20）用以中断烃进料。烃进料中止后，将脉冲空气由空气管（24）注入水蒸汽管（22）中的主体水蒸汽中。由设于空气管（24）上的阀门（26）控制空气流通过（24）进入（22）的相对量和通入时间。另一种方式是在空气流中止时，由一个氮气管（未示出）将氮气流注入主体水蒸汽中，替代空气。在除焦过程中，由下游阀门（34）控制排出气体和焦炭碎屑的流向使之不去到产品分离系统（未示出）。当烃进料阀门（20）关闭时，将通往下游加工系统（未示出）的阀门（34）也关闭，将除焦排出阀门（36）打开，将除焦排出物沿排料管线（38）送至炉（1）的裂化段（3）的工艺管道（4）之外，使焦炭碎屑燃烧，或者任选送至除焦筒（40），其上带有气体排出口（42）。因为不可将空气导入分离系统，通向该加工系统的阀门（34）是关闭的，排出阀门（38）是打开的，使得在烃进料中止和将空本文档来自技高网...

【技术保护点】
在烃类反应系统中，对于受焦炭污染的烃类反应通道进行清焦的方法，包括以下步骤：（ａ）将烃类进料中止；（ｂ）向通往该反应通道的水蒸汽主体中注入空气脉冲，即脉动的空气，以燃烧焦炭，所述空气脉冲具有足够的浓度使得在限定的时间内使焦炭猛烈燃烧，从而使该反应器部件的升温不超过其设计温度，燃烧产生排出气体；（ｃ）将向该反应通道内注入的空气中止一段时间，使燃烧减缓，并使在燃烧时被加热的反应器部件降低温度；（ｄ）按顺序重复上述（ｂ）和（ｃ）步骤，直至所述（ｂ）步骤的排出气体中二氧化碳含量低于约０．２％（体积）；（ｅ）重新开始将烃原料进料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 1992-10-5 956,6121、在烃类反应系统中，对于受焦炭污染的烃类反应通道进行清焦的方法，包括以下步骤：(a)将烃类进料中止；(b)向通往该反应通道的水蒸汽主体中注入空气脉冲，即脉动的空气，以燃烧焦炭，所述空气脉冲具有足够的浓度使得在限定的时间内使焦炭猛烈燃烧，从而使该反应器部件的升温不超过其设计温度，燃烧产生排出气体；(c)将向该反应通道内注入的空气中止一段时间，使燃烧减缓，并使在燃烧时被加热的反应器部件降低温度；(d)按顺序重复上述(b)和(c)步骤，直至所述(b)步骤的排出气体中二氧化碳含量低于约0.2%(体积)；(e)重新开始将烃原料进料。2、权利要求1的方法，还包括在除焦过程中连续监测排出气体的操作。3、权利要求1的方法，其中步骤（b）的主体水蒸汽中空气的浓度为约20-50%（重量）。4、权利要求3的方法，其中步骤（b）的主体水蒸汽中空气的浓度在整个除焦过程中是渐下降的。5、权利要求3的方法，其中步骤（b）的空气脉冲持续时间为约10-50秒。6、权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：DA邓肯，
申请(专利权)人：史东及韦伯斯特工程公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]