专利名称：涡旋致冷油雾分离方法
技术领域：
本发明属于物理化学处理及仪表领域，用于乙烯化工生产装置中工艺样品预处理 (干净)及保证仪表能够正常分析的一种处理方法。
背景技术：
裂解气在线色谱分析仪是控制裂解深度、保证裂解炉高效运行的重要的在线分析仪表。长期以来，裂解气色谱分析仪样品预处理系统因在设计、设备选型、安装、维护、管理等方面存在不足。另外，由于环境温度、保温等因素，色谱分析仪样品中有少量的凝液析出， 其凝液对预处理中流量计、样品管线、色谱仪取样阀的可靠运行和取样造成一定的隐患。造成裂解气在线色谱分析仪在运行过程中，样品中夹带油雾，预处理系统降温不理想、除油、 除水不彻底，影响色谱仪的正常运行，分析结果不准确，甚至无法投用。乙烯裂解工艺生产对乙烯裂解气样品在线分析色谱仪的要求是，即使在裂解装置工艺波动、样品温度降低的情况下，也要确保样品中不含油雾，并将样品彻底净化。只有这样，才能确保裂解气在线色谱分析仪的稳定运行，才能优化乙烯生产、提高乙烯收率。对于样品中油雾的去除，在以前的技术攻关中先后尝试过玻璃球吸附、陶瓷环吸附、纸质滤芯吸附、纤维滤芯吸附等处理方法，效果都不理想。
发明内容
本发明的目的是提供一种油雾分离方法，尤其是涡旋制冷油雾分离方法，实现过程色谱仪对乙烯裂解气样品的在线分析。该发明将进入色谱分析仪样品中的油雾彻底清除干净，即使在裂解装置工艺波动、样品温度降低的情况下，确保样品中不含油雾，将样品彻底净化。确保裂解气在线色谱分析仪的稳定运行，才能优化乙烯生产、提高乙烯收率。涡旋制冷油雾分离方法，其特征是裂解气在线色谱分析仪使用的样品气体进行冷却，江通过涡旋制冷产生的冷空气作为冷媒用于冷却样品气体，冷气量和冷气温度可调节； 样品气体在冷却壳体的盘管内与样品气体进行热交换。涡旋制冷管的气源为仪表空气，通过调节仪表空气的压力，来确定冷气量；盘管内的样品气体冷却后，进入盘管下部的气液分离罐，样品气体在气液分离罐内分离时，气液分离罐设置在冷却壳体内，分离后的液体进入集液罐，气液分离后的样品继续经过冷却，在出冷却器后对样品进行伴热。本发明结构能确保分离后的液体不会被再次汽化，同时能确保分离后的样品不会被再次冷凝。样品气体中高沸点成分的冷凝在一根10士2米的盘管内，样品气体温度控制在5士2°C较好，在将涡旋制冷量确定为15SCFM，尤其是样品温度降到5°C，除油雾效果和可靠性最佳。本发明根据优化设计的裂解气样品处理技术方案，将通过冷却样品气体，以彻底去除水分和油雾。本发明有益效果是①、用涡旋制冷管产生的低温冷气冷却样品，通过降低样品的露点除去高沸点成分，彻底净化待分析的乙烯裂解气。②、冷却气量和温度通过控制涡旋制冷管入口的仪表空气的压力和流量可靠实现。③、样品的冷却和高沸点成分的冷凝在一根10士2米的盘管内进行，能够确保样品的充分冷却。④、冷却器的外壁通过绝热保温，将冷却的过程与环境温度隔离，消除了环境温度的影响。⑤、样品气体与冷凝液的分离在冷却环境中进行，避免了凝液的再次汽化。⑥、气液分离的结构特殊，冷却分离的过程无死体积。
裂解气取样装置的除油效果大大增强；进入工业色谱仪的样品中不含油污。目前这种方法已推广应用在国内其它乙烯裂解装置，效果显著。>涡旋制冷油雾分离是核心方法，其主要作用是除去样品中的饱和油雾和水分。 经过不断的探索和优化，最终找到了适用处理乙烯裂解气饱和油雾和水分的涡旋制冷油雾分离方法。其主要特点表现在以下几个方面冷却气量和温度通过控制涡旋制冷管入口的仪表空气的压力和流量可靠实现。样品的冷却和高沸点成分的冷凝在一根10士2米的盘管内进行，能够确保样品的充分冷却。冷却器的外壁通过绝热保温，将冷却的过程与环境温度隔离，消除了环境温度的影响。样品气体与冷凝液的分离在冷却环境中进行，避免了凝液的再次汽化。本发明具有采样、过滤、冷却、除水、自动控温等多种功能，冷凝液能够将过滤出的粉尘带回工艺管道对滤网实现自清洗，广泛适用于催化裂解气、液化气、PTA等装置中对高温、高含水、含重质油及固体杂质等混合工艺气体进行连续采样。
图1是本发明实现的结构示意图，图2是蜗旋冷量对除油雾效果影响的图，图3是最佳冷却样品温度的实验数据图，图4是盘管长度对除油雾效果影响的图。
具体实施例方式样品气体进入冷却器壳体后，通过盘管的形式增大热交换面积，盘管内的样品气体冷却后，进入气液分离罐，样品在气液分离罐内分离，气液分离罐设置在冷却壳体内，分离后的液体马上进入集液罐，气液分离后的样品继续经过冷却，在出冷却器后对样品进行伴热，该结构能确保分离后的液体不会被再次汽化，同时能确保分离后的样品不会被再次冷凝。实施例1 仪表风压力控制范围涡旋制冷量对除油雾效果的影响■涡旋制冷的仪表空气压力0· 15MPa■冷却盘管长度10m
■冷却器外壳保温情况绝热；采用红外线测温仪和微水分析仪；实验数据图表如图2 (蜗旋冷量对除油雾效果影响的图)。实验结论涡旋制冷量越大，冷却后的样品温度越低，除油雾效果越好。但样品温度降到0°C时样品管线内壁结冰造成管线堵塞。样品温度在5士2°C较好，尤其是在将涡旋制冷量确定为15SCFM，将样品温度降到5°C，除油雾效果和可靠性最佳。这时既能有效的除油雾，又能确保系统的可靠性。实施例2 样品温度控制范围
确定样品最佳冷却温度的实验■涡旋制冷量15SCFM(425L/min)■盘管长度10m■通过变化仪表空气压力实现样品的温度的变化，采用红外线测温仪和微水分析仪进行测量，确定最佳冷却样品温度的实验数据图表如图3。可以看出将样品温度冷却到5°C最佳，这时既能有效的除油雾，又能确保系统的可靠性。已经用于中国石化扬子石油化工有限公司乙烯装置中裂解气油雾的分离。实施例3 盘管尺寸选择的依据冷却盘管长度对除油雾效果的影响>实验条件■仪表空气压力0· I5MPa■涡旋制冷量15SCFM(425L/min)■冷却器外壳保温情况绝热■红外线测温仪■微水分析仪>实验数据图表(图4是盘管长度对除油雾效果影响的图)>实验结论盘管长度越长，冷却后的样品温度越低，除油雾效果越好。但盘管长度超过15米时，将样品温度降到o°c以下，这时样品管线内壁结冰造成管线堵塞。通过实验可以看出，在将盘管长度确定为10m，将样品温度降到5°C，除油雾效果和可靠性最佳。本发明提供的一种油雾分离方法，其原理是样品通过涡旋制冷管产生的冷气在冷却壳体内与样品气体进行热交换。涡旋制冷管的气源为仪表空气，通过调节仪表空气的压力，来确定冷气量的大小和温度，样品进入冷却器壳体后，通过盘管的形式增大热交换面积，盘管内的样品冷却后，进入气液分离罐，样品在气液分离罐内分离时，采用特殊的结构， 该特殊结构能确保气液分离是通过无死体积的方式进行，气液分离罐设置在冷却壳体内， 分离后的液体马上进入集液罐，气液分离后的样品继续经过冷却，在出冷却器后对样品进行伴热，该结构能确保分离后的液体不会被再次汽化，同时能确保分离后的样品不会被再次冷凝。通过这一原理实现了过程色谱仪对乙烯裂解气样品的在线分析。该发明将进入色谱分析仪样品中的油雾彻底清除干净，即使在裂解装置工艺波动、样品温度降低的情况下， 确保样品中不含油雾，将样品彻底净化，确保裂解气在线色谱分析仪的稳定运行，优化乙烯生产，提高乙烯收率。
用涡旋制冷产生的冷空气作为冷媒，冷却样品气体，去除油雾方案可行，便于实现。首先用涡旋制冷管产生的低温冷气冷却样品，通过降低样品的露点除去高沸点成分，彻底净化待分析的乙烯裂解气；冷却气量和温度通过控制涡旋制冷管入口的仪表空气的压力和流量可靠实现；样品的冷却和高沸点成分的冷凝在一根10米的盘管内进行，确保样品的充分冷却；冷却器的外壁通过绝热保温，将冷却的过程与环境温度隔离，消除环境温度的影响；样品气体与冷凝液的分离在冷却环 境中进行，避免了凝液的再次汽化；气液分离的结构特殊，冷却分离的过程无死体积。图1的标记如下T1温度计、ra空气减压阀WG涡旋制冷管、LQQ冷却器。图2中半小时至四小时均有堵塞现象。
权利要求
1.涡旋制冷油雾分离方法，其特征是裂解气在线色谱分析仪使用的样品气体进行冷却，将通过涡旋制冷产生的冷空气作为冷媒用于冷却样品气体，冷气量和冷气温度可调节； 样品气体在冷却壳体的盘管内与样品气体进行热交换。涡旋制冷管的气源为仪表空气，通过调节仪表空气的压力，来确定冷气量；盘管内的样品气体冷却后，进入盘管下部的气液分离罐，样品气体在气液分离罐内分离时，气液分离罐设置在冷却壳体内，分离后的液体进入集液罐，气液分离后的样品继续经过冷却，在出冷却器后对样品进行伴热。
2.根据权利要求1所述的涡旋制冷油雾分离方法，其特征是样品气体在一根10士2米的盘管内，样品气体温度控制在5 士 2°C。
3.根据权利要求1所述的涡旋制冷油雾分离方法，其特征是将涡旋制冷的量确定为 15SCFM，样品气体温度降到5°C。
全文摘要
涡旋制冷油雾分离方法，裂解气在线色谱分析仪使用的样品气体进行冷却，将通过涡旋制冷产生的冷空气作为冷媒用于冷却样品气体，冷气量和冷气温度可调节；样品气体在冷却壳体的盘管内与样品气体进行热交换。涡旋制冷管的气源为仪表空气，通过调节仪表空气的压力，来确定冷气量；盘管内的样品气体冷却后，进入盘管下部的气液分离罐，样品气体在气液分离罐内分离时，气液分离罐设置在冷却壳体内，分离后的液体进入集液罐，气液分离后的样品继续经过冷却，在出冷却器后对样品进行伴热。本发明采用涡旋制冷管产生的低温冷气冷却样品，通过降低样品的露点除去高沸点成分，彻底净化待分析的乙烯裂解气。
文档编号G01N1/34GK102384868SQ20101027376
公开日2012年3月21日 申请日期2010年9月6日 优先权日2010年9月6日
发明者何定君, 李鹏飞, 杨金城, 王兆连, 蒋勇, 钱宁 申请人:中国石化扬子石油化工有限公司, 中国石油化工股份有限公司