乙烯裝置裂解氣分析

蔡登定　王會軍　王瀅鈺　王曉莉　魯衛平

(中國石油獨山子石化公司乙烯廠中心化驗室，獨山子 833699)

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乙烯裝置裂解氣分析

蔡登定王會軍王瀅鈺王曉莉魯衛平

(中國石油獨山子石化公司乙烯廠中心化驗室，獨山子 833699)

摘要：采用四級冷卻方式獲得具有代表性的乙烯裝置裂解氣樣品，運用色譜法分析其組成，能準確獲得乙烯的收率，為乙烯裝置提供很好的參考數據。

關鍵詞：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濟效益的一個重要指標[1]，為了提高乙烯收率，對裂解爐實施優化控制，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降溫的方式，對從裂解爐中取出的輕組分樣品進行色譜分析，可以直接反應裂解氣中的輕烴分布情況，為控制裂解爐工藝參數調整提供重要參數。

1取樣部分

整個取樣過程包括三部分，根據硫含量大小，第一部分現場分析硫化氫的含量，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為裂解氣取樣簡圖，取樣時準備足夠的冰水，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，鋼瓶上兩個閥關閉，連接好后，記下流量計的初始讀數，開啟裂解氣控制閥，注意流量計和各個廣口瓶子內樣品情況，開到一個合適范圍；現場觀察每個廣口瓶內情況，當流量計讀數減去初始讀數大于1000L時，先關閉裂解氣控制閥，記下流量計讀數，然后將3個廣口瓶子依次卸下并用密閉塞子蓋好。

圖1　裂解氣取樣簡圖

2分析部分

先將要去現場取樣的分析玻璃瓶和塞子稱重，在現場讀取現場大氣壓，溫度，現場單位時間內氣體體積量(氣體樣品總流量至少大于1m3,以便取得代表性樣品)，在現場用500mL鋼瓶取樣兩個用于分析常量氫氣、一氧化碳和二氧化碳，用氣袋取樣用于分析烴類組成，然后將現場收集到的3個樣品瓶拿回實驗室進行分析，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　現場分析

現場采用不同量程的硫化氫檢測管可以測定裂解氣中硫化氫的讀數。

2.2　色譜分析[3]

采用外標法分析氫氣，分析柱采用填充柱5A分子篩，外標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檢測器下H2譜圖氫氣保留時間為1.415min.

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

圖4　FID檢測器下常量C1-C5譜圖保留時間分別為(min)：1.093甲烷、1.373乙烷、1.810乙烯、2.783丙烷、6.138環丙烷、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檢測器下三苯譜圖保留時間分別為(min)：7.548苯、9.49甲苯、12.013乙苯、12.215對二甲苯、12.392間二甲苯、13.476鄰二甲苯、15.073苯乙烯

2.3　乙烯裂解氣收率計算方式

以石腦油為原料，產生的裂解氣樣品進行計算，樣品包括3個部分，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(通過現場壓力表、溫度計和流量計可以得到P、V和T值)。

氣體樣品計算方式，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

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

表2　油、氣組分分析表

續表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裂解爐的工業調整及后續乙烯、丙烯產品的工業調整。

3討論

采用離線取樣方式，在裂解爐出口通過循環冷卻水初步冷卻后，采用四級冷卻方式取樣，能取得乙烯裂解氣代表性樣品，對于實際生產工藝分析中更有意義，能對同行業的裂解爐評價方式提供參考。

氣相色譜法離線分析乙烯裂解氣中各組分含量，更能直接的表現裂解爐的裂解性能，為整個乙烯裝置后續工藝參數的調節提供了很好的指導意義，特別是乙烯、丙烯含量，對整個乙烯裝置的乙烯和丙烯收率能有直觀性的指導意義，利于整個乙烯裝置的性能評價。

參考文獻

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

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

[3]王宇成.最新色譜分析檢測方法及應用技術實用手冊[M].長春： 吉林省出版發行集團，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

作者簡介：蔡登定，工程師，從事石化產品化驗分析工作，E-mail：caidengding@163.com。