乙烯装置裂解气分析

蔡登定　王会军　王滢钰　王晓莉　鲁卫平

(中国石油独山子石化公司乙烯厂中心化验室，独山子 833699)



乙烯装置裂解气分析

蔡登定王会军王滢钰王晓莉鲁卫平

(中国石油独山子石化公司乙烯厂中心化验室，独山子 833699)

摘要：采用四级冷却方式获得具有代表性的乙烯装置裂解气样品，运用色谱法分析其组成，能准确获得乙烯的收率，为乙烯装置提供很好的参考数据。

关键词：乙烯裂解气；取样；色谱法；轻组分

乙烯收率是衡量乙烯装置经济效益的一个重要指标[1]，为了提高乙烯收率，对裂解炉实施优化控制，离线的取样分析[2]乙烯裂解气不可或缺，利用冰水混合物四级降温的方式，对从裂解炉中取出的轻组分样品进行色谱分析，可以直接反应裂解气中的轻烃分布情况，为控制裂解炉工艺参数调整提供重要参数。

1取样部分

整个取样过程包括三部分，根据硫含量大小，第一部分现场分析硫化氢的含量，第二部分取钢瓶分析一氧化碳、二氧化碳、氢气样品组分，第三部分取气袋分析样品组成，待冷凝后样品萃取出油相样品称重，分馏小于等于200℃的样品用于分析三苯组成。图1为裂解气取样简图，取样时准备足够的冰水，将取样广口瓶放入冰水浴里，连接取样钢瓶阀旁路处于打开状态，钢瓶上两个阀关闭，连接好后，记下流量计的初始读数，开启裂解气控制阀，注意流量计和各个广口瓶子内样品情况，开到一个合适范围；现场观察每个广口瓶内情况，当流量计读数减去初始读数大于1000L时，先关闭裂解气控制阀，记下流量计读数，然后将3个广口瓶子依次卸下并用密闭塞子盖好。

图1　裂解气取样简图

2分析部分

先将要去现场取样的分析玻璃瓶和塞子称重，在现场读取现场大气压，温度，现场单位时间内气体体积量(气体样品总流量至少大于1m3,以便取得代表性样品)，在现场用500mL钢瓶取样两个用于分析常量氢气、一氧化碳和二氧化碳，用气袋取样用于分析烃类组成，然后将现场收集到的3个样品瓶拿回实验室进行分析，通过分离、分馏手段提取出小于等于200℃的馏分用于分析三苯组成。

2.1　现场分析

现场采用不同量程的硫化氢检测管可以测定裂解气中硫化氢的读数。

2.2　色谱分析[3]

采用外标法分析氢气，分析柱采用填充柱5A分子筛，外标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归一化法分析，分析柱采用硫改性的三氧化二铝分析柱，三苯组成采用面积百分比分析，分析柱采用DB-WAX分析柱(图2～图5)。

图2　TCD检测器下H2谱图氢气保留时间为1.415min.

图3　TCD检测器下CO、CO2谱图保留时间分别为(min)：2.093CO、7.652CO2

图4　FID检测器下常量C1-C5谱图保留时间分别为(min)：1.093甲烷、1.373乙烷、1.810乙烯、2.783丙烷、6.138环丙烷、6.594丙烯、9.045异丁烷、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异丁烯、19.366顺丁烯、20.125异戊烷、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

图5　FID检测器下三苯谱图保留时间分别为(min)：7.548苯、9.49甲苯、12.013乙苯、12.215对二甲苯、12.392间二甲苯、13.476邻二甲苯、15.073苯乙烯

2.3　乙烯裂解气收率计算方式

以石脑油为原料，产生的裂解气样品进行计算，样品包括3个部分，通过萃取可以得到油含量，通过PV=nRT可以得到气体样品的总摩尔数(通过现场压力表、温度计和流量计可以得到P、V和T值)。

气体样品计算方式，由n(mol)=m(g)/M(g/mol)得出mi(g)= n总(mol)* Mi(g/mol)*i%(vol/vol)，i代表单一组分；见表1。

表1　气体组分分析表

将油进行分馏出≤200℃油馏分进行三苯分析，由此油含量、气体含量中各个组分含量=mi/(m油+m气)*100%(表2)。

表2　油、气组分分析表

续表2

由表2可知石脑油的乙烯收率及石脑油中常见气体组分的占有含量，通过其含量能很好指导裂解炉的工业调整及后续乙烯、丙烯产品的工业调整。

3讨论

采用离线取样方式，在裂解炉出口通过循环冷却水初步冷却后，采用四级冷却方式取样，能取得乙烯裂解气代表性样品，对于实际生产工艺分析中更有意义，能对同行业的裂解炉评价方式提供参考。

气相色谱法离线分析乙烯裂解气中各组分含量，更能直接的表现裂解炉的裂解性能，为整个乙烯装置后续工艺参数的调节提供了很好的指导意义，特别是乙烯、丙烯含量，对整个乙烯装置的乙烯和丙烯收率能有直观性的指导意义，利于整个乙烯装置的性能评价。

参考文献

[1]张会国.乙烯裂解气在线分析取样系统存在的问题及改进措施[J].化工自动化及仪表，2008，35(5): 93-96.

[2]王立.色谱分析样品处理[M].北京：化学工业出版社，2001:9-46.

[3]王宇成.最新色谱分析检测方法及应用技术实用手册[M].长春： 吉林省出版发行集团，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

作者简介：蔡登定，工程师，从事石化产品化验分析工作，E-mail：caidengding@163.com。