一种采用天然气部分氧化法制备乙炔的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种采用天然气部分氧化法制备乙炔的装置。它包括乙炔反应炉（6）、气液分离器（12）、控制装置（15）和净化装置（13），其特征在于：在乙炔反应炉（6）与气液分离器（12）之间的管道上，还设置有炭黑粉尘检测仪（14），且该炭黑粉尘检测仪（14）与控制装置（15）连接；在净化装置（13）下游管道上，还设置有在线色谱分析仪（16），且该在线色谱分析仪（16），与控制装置（15）连接；所述控制装置（15）与乙炔反应炉（6）连接。本装置提高了生产装置的自动化水平，保证了数据检测连贯性，实现了实时自动监控裂化气中炭黑含量和裂化气组分含量，进而便于及时调节优化反应工艺参数，也便于研究各工艺条件对天然气部分氧化法制备乙炔的影响规律，以降低炭黑生成量，提高乙炔收率。
【专利说明】一种采用天然气部分氧化法制备乙炔的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及采用天然气部分氧化法制备乙炔的方法，尤其涉及一种采用天然气部分氧化法制备乙炔的装置。
【背景技术】
[0002]乙炔是一种非常重要的基础化工原料，被广泛应用于醋酸乙烯、1，4_ 丁二醇等物质的生产。其主要生产方法有电弧法、部分氧化法、等离子法等，其中电弧法和等离子法因为电耗大、对设备要求较苛刻，至今难以推广应用。而烃非催化部分氧化法具有能耗低、污染小等优点，是西欧和北美国家生产乙炔的主要方法。天然气部分氧化制乙炔的基本原理在 Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry 中有详细的描述。
[0003]其制备工艺中，生产装置的主要结构和生产过程为:天然气管路和氧气管路，先分别与气体加热器连接，天然气与氧气先分别预热至600?650°C后，先将天然气接入乙炔反应炉，待天然气的温度达到设定值时，打开辅氧调节阀，操作点火枪，点火成功后再引入氧气进行投氧，天然气和氧气组成的反应气体在乙炔炉反应室内发生部分氧化反应，经过几毫秒的反应后冷却以结束反应，烃部分氧化裂解分解为包含有乙炔、一氧化碳、二氧化碳、氢气以及炭黑等组分的裂化气混合物；从乙炔反应炉出来的物质，均依次进入气液分离器、净化装置，其裂化气混合物经过除尘器处理，以及进一步冷却后送入在线分析装置进行分析，最后再经过裂化气压缩和分离，即可得到产品乙炔和合成气；为了调控裂解反应的进行，装置中串接有控制装置，且将该控制装置设置为DCS控制系统。
[0004]目前，烃非催化部分氧化法制备乙炔工艺中，乙炔的收率受到原料烃的组成、反应温度、氧气与烃之比(简称氧比)以及反应停留时间等工艺条件的影响。当其中之一的条件发生变化时，现有的工艺不能自动地、及时地对工艺条件进行调整，也不能确定上述因素对天然气部分氧化效果，即乙炔收率的影响规律，不利于该工艺在不同气质条件下的应用推广。因此，完全有必要对天然气部分氧化制乙炔工艺中裂化气组成和裂化气炭黑生成量等数据进行在线监测，以通过及时调整控制系统，实时地调整和优化上述工艺条件，减少炭黑生成，提高乙炔收率。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提供一种采用天然气部分氧化法制备乙炔的装置，该装置可对天然气部分氧化效果进行在线监测，以实时自动控制优化温度、氧比等工艺参数。
[0006]本实用新型的目的是这样实现的:
[0007]—种采用天然气部分氧化法制备乙炔的装置，它包括乙炔反应炉、气液分离器、控制装置和净化装置，其特征在于:在乙炔反应炉与气液分离器之间的管道上，还连接设置有炭黑粉尘检测仪，且该炭黑粉尘检测仪与控制装置连接；为了检测裂化气组成进而调控裂解反应的进行，在净化装置下游管道上，还连接设置有在线色谱分析仪，且该在线色谱分析仪与控制装置连接；所述控制装置与乙炔反应炉连接。
[0008]上述净化装置包括除尘器；其除尘器，具体可采用电除尘器或袋式除尘器，优选采用电除尘器。采用电除尘器压差较小，自动化程度较高，除尘效果更好。
[0009]上述乙炔反应炉内还设置有热电偶温度计，以实时检测反应温度。
[0010]上述控制装置中，采用DCS控制系统来实现其功能。
[0011]更为详细的说，本实用新型开了一种采用天然气部分氧化法制备乙炔的装置，其特征在于:其装置中的天然气管道经连接加热器后，接入乙炔反应炉中上部；其氧气主管道和惰性气体管道经连接加热器后，接入乙炔反应炉顶部；辅氧管道连接阀门后直接接入乙炔反应炉中的烧嘴板处；所述乙炔反应炉与气液分离器连接，该气液分离器通过其顶部管道与除尘器相连后，再与下游装置相连通；且在乙炔反应炉与气液分离器之间的管道上，还连接设置有炭黑粉尘检测仪，且该炭黑粉尘检测仪与与控制装置连接；为了检测裂化气组成进而调控裂解反应的进行，在除尘器与下游装置之间的管道上，还连接设置有在线色谱分析仪，且该在线色谱分析仪与控制装置连接；所述控制装置与所述乙炔反应炉连接；其整个装置中还包括有冷凝水管道，该冷凝水管道分别连接通入所述乙炔反应炉底部与气液分离器中上部，且通入乙炔反应炉底部的冷凝水管道上还设置有阀门，在所述气液分离器底部还设置有用于排出含有炭黑等物质的冷凝水的排水管道；所述乙炔反应炉内还设置有热电偶温度计。
[0012]所述加热器，可采用气体燃料加热炉或电加热器。
[0013]本实用新型具有以下有益效果:
[0014]本实用新型在装置中增设了裂化气在线色谱分析仪和炭黑粉尘检测仪，与DCS控制系统相结合，提高了生产装置的自动化水平，保证了数据检测连贯性，实现了实时自动监控裂化气中炭黑含量和裂化气组分含量，进而便于及时调节优化反应温度、氧比和天然气气质等可灵活调节的工艺参数，也便于研究各工艺条件对天然气部分氧化法制备乙炔的影响规律，以降低炭黑生成量，提高乙炔收率。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是实施例1中所述采用天然气部分氧化法制备乙炔的装置的结构示意图。
[0016]图2是实施例1中所述采用天然气部分氧化法制备乙炔的装置中的控制装置的连接示意图。
[0017]图3是实施例2中所述采用天然气部分氧化法制备乙炔的装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]以下为本实用新型较佳的实施例，并非用于限定本实用新型的保护范围。
[0019]实施例1
[0020]如图1?2所示:一种采用天然气部分氧化法制备乙炔的装置，其装置中的天然气管道1经依次连接有阀门2、流量计3和压力显示器4，并接入加热器5后，再接入乙炔反应炉6中上部；其氧气主管道7经依次连接有阀门2、流量计3和压力显示器4，并接入加热器8后，接入乙炔反应炉6顶部；其惰性气体管道9经依次连接有阀门2和压力显示器4，并接入加热器8后，接入乙炔反应炉6顶部；辅氧管道10经连接阀门2后，直接接入乙炔反应炉6中的烧嘴板11处；该乙炔反应炉6与气液分离器12连接，该气液分离器12通过其顶部管道与除尘器13相连后，再与下游的压缩分离等装置相连通；且在乙炔反应炉6与气液分离器12之间的管道上，还连接设置有炭黑粉尘检测仪14，该炭黑粉尘检测仪14与控制装置15连接；为了检测裂化气组成进而调控裂解反应的进行，在除尘器13与下游的压缩分离等装置之间的管道上，还连接设置有在线色谱分析仪16，且将该在线色谱分析仪16与控制装置15串接；该控制装置15与乙炔反应炉6连接；其整个装置中还包括有冷凝水管道17，该冷凝水管道17经连接阀门2和流量计3后，再分别连接通入乙炔反应炉6底部与气液分离器12中上部，且通入乙炔反应炉6底部的冷凝水管道17上还设置有阀门2，在气液分离器12底部还设置有用于排出含有炭黑等物质的冷凝水的排水管道；其控制装置15中，采用DCS控制系统来实现其自动化控制等功能，该乙炔反应炉6内还设置有热电偶温度计18 ;其中，惰性气体可以采用氮气、氦气等组分气，本例中具体采用氮气。
[0021]本装置在应用中于实施所有工艺操作前，先关闭氧气主管道7和辅氧管道10上的阀门2，打开天然气管道1、冷凝水管道17和惰性气体管道9上的阀门2，调节通入乙炔反应炉6底部的冷凝水管道17上设置的阀门2，将天然气和惰性气体引入到整个乙炔制备装置中；同时打开加热器8和加热器5的开关，对惰性气体和天然气进行加热升温，升温过程要缓慢，待测定乙炔反应炉6中热电偶温度计18显示混合气体的温度达到所需的工艺值时，关闭惰性气体管道9上的阀门2，切断惰性气体，同时打开辅氧管道10上的阀门2向乙炔反应炉6中引入辅氧，采用电子点火枪进行自动点火操作。点火成功后，打开氧气主管道7上的阀门2向装置中引入一定量的氧气，氧气通过加热器8加热后一起与天然气进入乙炔反应炉6，在此发生部分氧化反应，通过淬火水淬火后，产生含有乙炔的裂化气，并同时副产有炭黑。根据炭黑粉尘检测仪14和在线色谱分析仪16，对裂化气中炭黑含量和裂化气组分进行分析所得的分析数据，经由控制装置15中选用的DSC控制系统来调整反应温度、氧比、原料气气质组分等工艺参数。
[0022]实施例2
[0023]如图3所示:一种采用天然气部分氧化法制备乙炔的装置，其装置中的天然气管道1连接阀门2后接入加热器5，再接入乙炔反应炉6中上部；其氧气主管道7连接阀门2后接入加热器8，再接入乙炔反应炉6顶部；其惰性气体管道9连接阀门2后接入加热器8，再接入乙炔反应炉6顶部；辅氧管道10经连接阀门2后，直接接入乙炔反应炉6中的烧嘴板11处；该乙炔反应炉6与气液分离器12连接，该气液分离器12通过其顶部管道与除尘器13相连后，再与下游的压缩分离等装置相连通；且在乙炔反应炉6与气液分离器12之间的管道上，还连接设置有炭黑粉尘检测仪14，该炭黑粉尘检测仪14与控制装置连接；为了检测裂化气组成进而调控裂解反应的进行，在除尘器13与下游的压缩分离等装置之间的管道上，还连接设置有在线色谱分析仪16，且将该在线色谱分析仪16，与控制装置串接；其控制装置和乙炔反应炉6连接；其整个装置中还包括有冷凝水管道17，该冷凝水管道17经连接阀门2后，再分别连接通入乙炔反应炉6底部与气液分离器12中上部，且通入乙炔反应炉6底部的冷凝水管道17上还设置有阀门2 ;其控制装置中，采用DCS控制系统来实现其自动化控制等功能。
【权利要求】
1.一种采用天然气部分氧化法制备乙炔的装置，它包括乙炔反应炉(6)、气液分离器(12)、控制装置(15)和净化装置(13)，其特征在于:在乙炔反应炉(6)与气液分离器(12)之间的管道上，还连接设置有炭黑粉尘检测仪(14)，且该炭黑粉尘检测仪(14)与控制装置(15)连接；在净化装置(13)下游管道上，还连接设置有在线色谱分析仪(16)，且该在线色谱分析仪(16 )，与控制装置(15 )连接；所述控制装置(15 )与乙炔反应炉(6 )连接。
2.根据权利要求1所述的采用天然气部分氧化法制备乙炔的装置，其特征在于:所述净化装置(13)，包括除尘器；该除尘器，具体采用电除尘器或袋式除尘器；所述乙炔反应炉(6)内还设置有热电偶温度计(18)。
3.根据权利要求1或2所述的采用天然气部分氧化法制备乙炔的装置，其特征在于:所述采用天然气部分氧化法制备乙炔的装置，还包括有天然气管道(I)、氧气主管道(7)、惰性气体管道(9)、辅氧管道(10)和阀门(2);所述乙炔反应炉(6)中还设置有烧嘴板(11);所述采用天然气部分氧化法制备乙炔的装置中的天然气管道(I)连接加热器后，接入乙炔反应炉(6)中上部；所述氧气主管道(7)和惰性气体管道(9)连接加热器后，接入乙炔反应炉(6 )顶部；辅氧管道(10 )连接阀门(2 )后直接接入乙炔反应炉(6 )中的烧嘴板处(11);所述乙炔反应炉(6)与气液分离器(12)连接，该气液分离器(12)通过气液分离器(12)顶部管道与除尘器(13)相连后，再与下游装置相连通；且在乙炔反应炉(6)与气液分离器(12)之间的管道上，还连接设置有炭黑粉尘检测仪(14)，且该炭黑粉尘检测仪(14)与控制装置(15)连接；在除尘器(13)与下游装置之间的管道上，还连接设置有在线色谱分析仪(16)，且该在线色谱分析仪(16)与控制装置(15)连接；所述控制装置(15)与乙炔反应炉(6)连接；所述采用天然气部分氧化法制备乙炔的整个装置中，还包括有冷凝水管道(17)，该冷凝水管道(17)分别连接通入所述乙炔反应炉(6)底部与气液分离器(12)中上部，且通入乙炔反应炉(6)底部的冷凝水管道(17)上还设置有阀门(2)，在所述气液分离器(12)底部还设置有排水管道；所述乙炔反应炉(6)内还设置有热电偶温度计(18)。
4.根据权利要求3所述的采用天然气部分氧化法制备乙炔的装置，其特征在于:所述加热器，采用气体燃料加热炉(5 )或/和电加热器(8 )。
【文档编号】C07C11/24GK204185407SQ201420348457
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】陈天文, 陈林, 王萍萍, 刘红卫, 周伟 申请人:中国石油化工集团公司, 中国石化集团四川维尼纶厂