一种带清焦及结焦监测的热载气体直接裂解系统技术方案

本发明专利技术公开了一种带清焦及结焦监测的热载气体直接裂解系统，其包括：沿带热载气体行进方向依次连接的燃烧反应段、裂解管段、急冷降温段和气液及焦分离段，所述燃烧反应段包括燃烧器，所述燃烧器设有多个燃烧气体入口和至少一个点火装置，所述燃烧器具有燃烧腔，多个所述燃烧气体入口和所述点火装置延伸至所述燃烧腔；所述裂解管段沿管道方向设有若干除焦气体管、除焦气体出口喷嘴、电阻监测单元和温度检测单元；所述燃烧器的外侧设有裂解炉原料余热装置和盘旋布置有裂解炉原料输送管道，所述裂解炉原料输送管道经裂解炉原料入口管延伸至所述裂解管段的内腔。本发明专利技术解决结焦实时监测、实时除焦、定点清焦等问题。定点清焦等问题。定点清焦等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种带清焦及结焦监测的热载气体直接裂解系统


[0001]本专利技术涉及烯烃生产领域，具体涉及一种带清焦及结焦监测的热载气体直接裂解系统。

技术介绍

[0002]乙烯、丙烯等轻烯烃是石油化工行业的基础原料，轻烯烃产能是衡量一个国家石化发展水平的重要标志之一。尽管蒸汽裂解是轻烯烃生产最广泛的方式而且已经最大限度地优化了烯烃产率，但目前蒸汽裂解工艺综合能耗高、蒸汽消耗量大，停留时间较长，另外，由于裂解炉管采用锅炉间接加热，导致燃料消耗量和碳排放量大。因此，在当前生产工艺基础上研究石脑油裂解新工艺具有可实施性和实用价值。在乙烯装置中裂解炉是一个高耗能设备，研究表明蒸汽裂解炉的总效率约为43.4％，辐射段燃烧过程的损失最大。因此，对乙烯等耗能装置合理地实施热管理将是一个焦点问题。虽然蒸汽裂解已经在工业上投产运行多年，但是通过锅炉间接加热裂解炉管的加热方式没有变化，运行过程中出现的堵管现象没有本质上的改善，更换炉管将造成巨大经济损失。因此，开发具有高效率、低碳排放、长运行周期的烯烃裂解技术存在巨大工业应用前景。
[0003]蒸汽裂解是工业制乙烯最常用的方法，裂解炉原料和蒸汽混合后，通入高温的裂解炉辐射炉管，并在炉管内部发生裂解反应，产生乙烯、丙烯等烃类产物。烃在裂解炉辐射段发生蒸汽裂解反应的同时裂解反应会伴随着二次反应，辐射段炉管内管壁会沉积焦炭，焦粉在炉管内的不断地沉积最终导致了结焦现象。结焦现象会使管壁热阻增大，降低管壁传热系数，为了到达反应温度，需要提高炉管管壁温度，导致炉管管壁局部温度过高，从而会降低炉管寿命，同时增加反应过程中的能耗。在焦层不断的沉积下会导致炉管的内径不断缩小，使炉管内原料流体的压降变大，参与反应的裂解原料量减少，烯类的收率变少，随着结焦的程度不断加具，最终甚至会堵塞炉管，产生安全问题。所以当到达一定工艺要求的结焦限制时，必须对裂解炉辐射炉管进行除焦处理；同时焦在炉管内壁的累积，会导致炉管内壁发生渗碳，对高温合金产生损害，降低炉管的使用寿命。
[0004]清焦过程需要定期停炉后进行烧焦，除焦气体一般从裂解进口进入，无法直接作用到结焦部位，无法在运行过程有部分结焦的条件下清焦。结焦位置无法实时监测到等一系列问题。
[0005]故现有技术亟待改进和发展。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的不足，本专利技术提供一种带清焦及结焦监测的热载气体直接裂解系统，其可以通过往对应炉管的除焦气体管内通入除焦气体，可以进行除焦操作。
[0007]为实现上述目的，本专利技术可以采用以下技术方案进行：
[0008]一种热载气体直接裂解系统，其包括：沿带热载气体行进方向依次连接的燃烧反应段、裂解管段、急冷降温段和气液及焦分离段。
[0009]所述燃烧反应段包括燃烧器，所述燃烧器设有多个燃烧气体入口和至少一个点火装置，所述燃烧器具有燃烧腔，多个所述燃烧气体入口和所述点火装置延伸至所述燃烧腔；
[0010]所述裂解管段沿管道方向设有若干除焦气体管、除焦气体出口喷嘴、电阻监测单元和温度检测单元；
[0011]所述燃烧器的外侧设有裂解炉原料余热装置和盘旋布置有裂解炉原料输送管道，所述裂解炉原料输送管道经裂解炉原料入口管延伸至所述裂解管段的内腔，所述裂解炉原料入口管的末端设有裂解炉原料雾化头，所述裂解炉原料余热装置用于预热所述裂解炉原料输送管道；
[0012]其中，气体燃料及助燃氧气分别从多个所述燃烧气体入口进入所述燃烧器内，通过所述点火装置点火在所述燃烧腔内燃烧，燃烧后产生高温烟气进入所述裂解管段，同时，裂解炉原料经所述裂解炉原料输送管道预热升温后，利用所述裂解炉原料雾化头雾化后到所述裂解管段直接裂解，期间，所述电阻监测单元通过监测各段间电阻值变化获得管内结焦量实时相关数据，所述温度检测单元通过炉管表面的温度变化检测正常运行时结焦厚度情况和除焦时管壁温度，根据所述电阻监测单元和所述温度检测单元反馈的数据，所述除焦气体管通入除焦气体去除所述裂解管段的管内结焦，裂解后气体进入所述急冷降温段进行急冷降温，再到所述气液及焦分离段进行分离。
[0013]如上所述的热载气体直接裂解系统，进一步的，所述气液及焦分离段的出口设有多种气体传感器，多种所述气体传感器用于检测特定气体含量，以获得最终的除焦效果。
[0014]如上所述的热载气体直接裂解系统，进一步的，所述气液及焦分离段的上部设有动力段，所述动力段的出口设有多种气体传感器，多种所述气体传感器用于检测特定气体含量，以获得最终的除焦效果。
[0015]如上所述的热载气体直接裂解系统，进一步的，所述燃烧器的气体入口处还设有整流器，多个所述燃烧气体入口包括第一燃烧气体入口、第二燃烧气体入口和第三燃烧气体入口，所述第一燃烧气体入口设置在所述整流器的轴心处，并经过整流器延伸至所述燃烧腔，所述第二燃烧气体入口倾斜于所述第一燃烧气体入口设置，所述第三燃烧气体入口垂直于所述第一燃烧气体入口设置，并延伸至所述整流器的内腔。
[0016]如上所述的热载气体直接裂解系统，进一步的，所述燃烧器具有燃烧器内壁，所述燃烧器内壁围成的封闭空间为所述燃烧腔，所述燃烧器内壁的外层设有燃烧器内保温，所述燃烧器内保温的外层设有燃烧器外表面，所述燃烧器外表面的外层设有所述裂解炉原料余热装置。
[0017]如上所述的热载气体直接裂解系统，进一步的，所述除焦气体管在所述裂解管段外的部分设有除焦气体阀门，且所述除焦气体管在所述裂解管段内的部分设有除焦气体出口喷嘴。
[0018]如上所述的热载气体直接裂解系统，进一步的，所述裂解管段的外层设有炉管外保温。
[0019]如上所述的热载气体直接裂解系统，进一步的，所述气液及焦分离段的上部还设有连接气相的轻质烃分离系统，所述气液及焦分离段的下部还设有液相的多层精馏系统和/或液相油的除焦系统。
[0020]如上所述的热载气体直接裂解系统，进一步的，所述燃烧器还设有裂解炉原料入
口。
[0021]如上所述的热载气体直接裂解系统，进一步的，所述裂解管段呈水平、倾斜布置或呈一层或多层盘旋弯曲布置。
[0022]如上所述的热载气体直接裂解系统，进一步的，所述除焦气体可以是氧气和/或水蒸气和/或二氧化碳和/或无机盐类抑制剂的混合气。
[0023]如上所述的热载气体直接裂解系统，进一步的，所述裂解炉原料入口带有雾化装置。
[0024]如上所述的热载气体直接裂解系统，进一步的，所述裂解系统可以是高压也可以是常压状态。
[0025]本专利技术与现有技术相比，其有益效果在于：
[0026]1、本专利技术实施例的热载气体直接裂解系统的裂解管段的外管壁设置若干电阻监测单元和温度检测单元，通过系统新建成后或停炉大修并对炉管清除焦后初次运行测量各段炉管的结焦实时监测的基准数据，与系统运行时各段炉管的结焦实时数据对比可以发现结焦段炉管的位置。
[0027]2、本专利技术实施例的热载气体直接裂解系统设有除焦气体阀门，可以不需要停炉进行除焦，通过开启对应除焦气体阀门，直本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热载气体直接裂解系统，其特征在于，包括：沿带热载气体行进方向依次连接的燃烧反应段、裂解管段、急冷降温段和气液及焦分离段，所述裂解管段沿管道方向设有若干除焦气体管、除焦气体出口喷嘴，通过往对应炉管的除焦气体管内通入除焦气体以除焦。2.根据权利要求1所述的热载气体直接裂解系统，其特征在于所述裂解管段沿管道方向还设有电阻监测单元和温度检测单元，电阻监测单元和温度检测单元配合发现结焦段炉管的位置。3.根据权利要求2所述的热载气体直接裂解系统，其特征在于，所述燃烧反应段包括燃烧器，所述燃烧器设有多个燃烧气体入口和至少一个点火装置，所述燃烧器具有燃烧腔，多个所述燃烧气体入口和所述点火装置延伸至所述燃烧腔；所述燃烧器的外侧设有裂解炉原料余热装置和盘旋布置有裂解炉原料输送管道，所述裂解炉原料输送管道经裂解炉原料入口管延伸至所述裂解管段的内腔；所述燃烧器的气体入口处还设有整流器，多个所述燃烧气体入口包括第一燃烧气体入口、第二燃烧气体入口和第三燃烧气体入口，所述第一燃烧气体入口设置在所述整流器的轴心处，并经过整流器延伸至所述燃烧腔，所述第二燃烧气体入口倾斜于所述第一燃烧气体入口设置，所述第三燃烧气体入口垂直于所述第一燃烧气体入口设置，并延伸至所述整流器的内腔；其中，气体燃料及助燃氧气分别从多个所述燃烧气体入口进入所述燃烧器内，通过所述点火装置点火在所述燃烧腔内燃烧，燃烧后产生高温烟气进入所述裂解管段。4.根据权利要求3所述的热载气体直接裂解系统，其特征在于，所述燃烧器还设有裂解炉原料入口，所述裂解管段的裂解炉原料入口管的末端设有裂解炉原料雾化头，所述裂解炉原料余热装置用于预热所述裂解炉原料输送管道；同时，裂解炉原料经所述裂解炉原料输送管道预热升温后，利用所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨卫斌，汪小憨，李浩文，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：发明
国别省市：