蔡登定　王會(huì)軍　王瀅鈺　王曉莉　魯衛(wèi)平

(中國(guó)石油獨(dú)山子石化公司乙烯廠中心化驗(yàn)室，獨(dú)山子 833699)

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乙烯裝置裂解氣分析

蔡登定王會(huì)軍王瀅鈺王曉莉魯衛(wèi)平

(中國(guó)石油獨(dú)山子石化公司乙烯廠中心化驗(yàn)室，獨(dú)山子 833699)

摘要：采用四級(jí)冷卻方式獲得具有代表性的乙烯裝置裂解氣樣品，運(yùn)用色譜法分析其組成，能準(zhǔn)確獲得乙烯的收率，為乙烯裝置提供很好的參考數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：乙烯裂解氣；取樣；色譜法；輕組分

乙烯收率是衡量乙烯裝置經(jīng)濟(jì)效益的一個(gè)重要指標(biāo)[1]，為了提高乙烯收率，對(duì)裂解爐實(shí)施優(yōu)化控制，離線的取樣分析[2]乙烯裂解氣不可或缺，利用冰水混合物四級(jí)降溫的方式，對(duì)從裂解爐中取出的輕組分樣品進(jìn)行色譜分析，可以直接反應(yīng)裂解氣中的輕烴分布情況，為控制裂解爐工藝參數(shù)調(diào)整提供重要參數(shù)。

1取樣部分

整個(gè)取樣過程包括三部分，根據(jù)硫含量大小，第一部分現(xiàn)場(chǎng)分析硫化氫的含量，第二部分取鋼瓶分析一氧化碳、二氧化碳、氫氣樣品組分，第三部分取氣袋分析樣品組成，待冷凝后樣品萃取出油相樣品稱重，分餾小于等于200℃的樣品用于分析三苯組成。圖1為裂解氣取樣簡(jiǎn)圖，取樣時(shí)準(zhǔn)備足夠的冰水，將取樣廣口瓶放入冰水浴里，連接取樣鋼瓶閥旁路處于打開狀態(tài)，鋼瓶上兩個(gè)閥關(guān)閉，連接好后，記下流量計(jì)的初始讀數(shù)，開啟裂解氣控制閥，注意流量計(jì)和各個(gè)廣口瓶子內(nèi)樣品情況，開到一個(gè)合適范圍；現(xiàn)場(chǎng)觀察每個(gè)廣口瓶?jī)?nèi)情況，當(dāng)流量計(jì)讀數(shù)減去初始讀數(shù)大于1000L時(shí)，先關(guān)閉裂解氣控制閥，記下流量計(jì)讀數(shù)，然后將3個(gè)廣口瓶子依次卸下并用密閉塞子蓋好。

圖1　裂解氣取樣簡(jiǎn)圖

2分析部分

先將要去現(xiàn)場(chǎng)取樣的分析玻璃瓶和塞子稱重，在現(xiàn)場(chǎng)讀取現(xiàn)場(chǎng)大氣壓，溫度，現(xiàn)場(chǎng)單位時(shí)間內(nèi)氣體體積量(氣體樣品總流量至少大于1m3,以便取得代表性樣品)，在現(xiàn)場(chǎng)用500mL鋼瓶取樣兩個(gè)用于分析常量氫氣、一氧化碳和二氧化碳，用氣袋取樣用于分析烴類組成，然后將現(xiàn)場(chǎng)收集到的3個(gè)樣品瓶拿回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析，通過分離、分餾手段提取出小于等于200℃的餾分用于分析三苯組成。

2.1　現(xiàn)場(chǎng)分析

現(xiàn)場(chǎng)采用不同量程的硫化氫檢測(cè)管可以測(cè)定裂解氣中硫化氫的讀數(shù)。

2.2　色譜分析[3]

采用外標(biāo)法分析氫氣，分析柱采用填充柱5A分子篩，外標(biāo)法分析一氧化碳和二氧化碳，分析柱采用ProparkQ+QS填充柱分析，常量碳一至碳五及碳五以上采用歸一化法分析，分析柱采用硫改性的三氧化二鋁分析柱，三苯組成采用面積百分比分析，分析柱采用DB-WAX分析柱(圖2～圖5)。

圖2　TCD檢測(cè)器下H2譜圖氫氣保留時(shí)間為1.415min.

圖3　TCD檢測(cè)器下CO、CO2譜圖保留時(shí)間分別為(min)：2.093CO、7.652CO2

圖4　FID檢測(cè)器下常量C1-C5譜圖保留時(shí)間分別為(min)：1.093甲烷、1.373乙烷、1.810乙烯、2.783丙烷、6.138環(huán)丙烷、6.594丙烯、9.045異丁烷、10.455正丁烷、12.171丙二烯、13.579乙炔、17.383反丁烯、17.899正丁烯、18.685異丁烯、19.366順丁烯、20.125異戊烷、20.974正戊烷、21.708 1,2-丁二烯、22.566 1,3-丁二烯、23.459丙炔、27.850乙烯基乙炔、29.002乙基乙炔

圖5　FID檢測(cè)器下三苯譜圖保留時(shí)間分別為(min)：7.548苯、9.49甲苯、12.013乙苯、12.215對(duì)二甲苯、12.392間二甲苯、13.476鄰二甲苯、15.073苯乙烯

2.3　乙烯裂解氣收率計(jì)算方式

以石腦油為原料，產(chǎn)生的裂解氣樣品進(jìn)行計(jì)算，樣品包括3個(gè)部分，通過萃取可以得到油含量，通過PV=nRT可以得到氣體樣品的總摩爾數(shù)(通過現(xiàn)場(chǎng)壓力表、溫度計(jì)和流量計(jì)可以得到P、V和T值)。

氣體樣品計(jì)算方式，由n(mol)=m(g)/M(g/mol)得出mi(g)= n總(mol)* Mi(g/mol)*i%(vol/vol)，i代表單一組分；見表1。

表1　氣體組分分析表

將油進(jìn)行分餾出≤200℃油餾分進(jìn)行三苯分析，由此油含量、氣體含量中各個(gè)組分含量=mi/(m油+m氣)*100%(表2)。

表2　油、氣組分分析表

續(xù)表2

由表2可知石腦油的乙烯收率及石腦油中常見氣體組分的占有含量，通過其含量能很好指導(dǎo)裂解爐的工業(yè)調(diào)整及后續(xù)乙烯、丙烯產(chǎn)品的工業(yè)調(diào)整。

3討論

采用離線取樣方式，在裂解爐出口通過循環(huán)冷卻水初步冷卻后，采用四級(jí)冷卻方式取樣，能取得乙烯裂解氣代表性樣品，對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)工藝分析中更有意義，能對(duì)同行業(yè)的裂解爐評(píng)價(jià)方式提供參考。

氣相色譜法離線分析乙烯裂解氣中各組分含量，更能直接的表現(xiàn)裂解爐的裂解性能，為整個(gè)乙烯裝置后續(xù)工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)提供了很好的指導(dǎo)意義，特別是乙烯、丙烯含量，對(duì)整個(gè)乙烯裝置的乙烯和丙烯收率能有直觀性的指導(dǎo)意義，利于整個(gè)乙烯裝置的性能評(píng)價(jià)。

參考文獻(xiàn)

[1]張會(huì)國(guó).乙烯裂解氣在線分析取樣系統(tǒng)存在的問題及改進(jìn)措施[J].化工自動(dòng)化及儀表，2008，35(5): 93-96.

[2]王立.色譜分析樣品處理[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001:9-46.

[3]王宇成.最新色譜分析檢測(cè)方法及應(yīng)用技術(shù)實(shí)用手冊(cè)[M].長(zhǎng)春： 吉林省出版發(fā)行集團(tuán)，2004:85-212.

Analysis of ethylene cracking gas.

CaiDengding,WangHuijun,WangYingyu,WangXiaoli,LuWeiping

(TheCentralLaboratoryofEthyleneComplexofPetroChinaDushanziPetrochemicalCompany,Dushanzi833699,China)

Abstract:The sample of the ethylene cracking gas is obtained by four cooling methods and analyzed by chromatography, which can provide good reference data for the ethylene plant.

Key words：ethylene cracking gas; sampling; chromatography; light component

收稿日期：2014-08-13

DOI:10.3936/j.issn.1001-232x.2015.02.018

作者簡(jiǎn)介：蔡登定，工程師，從事石化產(chǎn)品化驗(yàn)分析工作，E-mail：caidengding@163.com。