专利名称：用于烃类混合物反应的进料装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用于烃类混合物反应的进料装置，具体地说，本实用新型涉及实验室化学反应(动力学研究、工艺条件实验，催化剂活性评价及稳定性考察等)的烃类混合物反应的进料装置，特别是涉及在烃类混合物中组分挥发性差异较大，进料量小且要求准确计量的烃类混合物反应的进料装置。
背景技术：
在实验室进行动力学研究、工艺条件实验及催化剂活性评价及稳定性考察过程中，对于反应器的进料准确度及稳定性是研究者历来十分关心的问题。因为这直接涉及到实验获得信息的可靠性，准确度，可信度，进而影响到对反应规律及本质的准确判断。我们在工艺技术开发中经常遇到一种比较难处理的物料进料问题。比如以炼厂气和蒸汽裂解混合碳四为原料进行催化裂解动力学研究及工艺条件考察过程中，实现混合碳四的准确进料十分困难，这对试验研究的开展带来诸多麻烦。典型的催化裂化和蒸汽裂解碳四馏分的组成及沸点如表1表1催化裂化及蒸汽裂解碳四馏分组成及沸点
对于上述物料组成，在室温常压下通常呈气态，但稍微带压部分组分液化呈液态，出现气液混合物。在0.4Kpa以上便成液态。通常碳四原料罐内物料呈液态。由于碳四原料比较容易汽化且可压缩性高，给进料带来不少问题。
目前，此类烃类化合物进样的方法主要有两种。一种方法是将原料罐与计量泵的入口直接相连，在液态下直接进样，样品通过计量泵前的原料罐上的电子秤称量和采用泵标定的曲线直接校正计量。另一种方法是将原料在原料罐中不断汽化后经气体质量流量计计量后进料。对于第一种方法，如果采用脉冲式计量泵，由于泵的脉冲会出现进料的波动这对于化学反应过程会造成不利的影响；尤其在进料量较小时，甚至出现间歇式“断流”。同时采用这种泵由于原料可压缩性高、挥发性强易产生气阻进而导致泵无法正常进料。目前采用较多的计量泵是双缸式柱塞计量泵，这种泵采用双缸切换进料，由于每个进料缸体积较大，因此较好地解决了进料平稳连续性，且不会出现脉冲计量泵使用过程中的脉冲间断及气阻问题。但是广大用户在使用此种泵对石油烃类混合物进料过程中发现，采用标定好的、经计量泵计量进入反应装置的物料量或通过称量得到的进料量进行物料衡算，结果都有较大偏差。本发明人在利用碳四原料进行催化裂解制丙烯动力学试验前进行预备实验时也遇到同样的问题。即同一时间进出计量泵物料瞬时量不一致。其原因在于由于两缸在工作过程中压力的差异使得同一时间进出计量泵物料瞬时量不一致，进而导致我们计量的物料量并非真实的进料量。尤其对于进料量较小且对计量精度要求较高的情况，很难满足试验要求。对于第二种情况，由于混合物各组分相对挥发度差异，使得进入反应器的原料开始阶段较轻，后期较重，前后进料组成差别较大，这显然是试验及科学研究所不希望的。文献中国专利CN2282686U(申请号96249356.2)中介绍了一种氧化二氮自动采样分析装置。该装置由电路、气路、采样箱构成，气路的采样部分由连接各采样箱的采样管、控制电磁阀、流量调节阀、采样泵、冷阱、流量计串接构成，虽然该文献中介绍解决了人为操作误差大的问题，并保证测量数据的可靠连续性，但从前述的原因，由于泵计量不准，可影响后续分析的准确度，因此数据的可靠性还是难以保证。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是以往文献中存在烃类混合物反应的进料装置中，物料进料量难以精确控制，影响反应数据可靠性的问题，提供一种新的用于烃类混合物反应的进料装置。该进料装置具有结构简单，进料量数据准确的特点。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下一种用于烃类混合物反应的进料装置，包括原料入口、进料泵和反应器，原料入口经进料泵后与反应器相连接，其特征在于在原料泵和反应器之间还设置有可控制温度的缓冲器和质量流量计，其中进料泵出口与缓冲器入口相连，质量流量计的入口和出口分别与缓冲器出口和反应器进口相连接。
上述技术方案中，在进料泵出口和缓冲器入口之间优选方案为依次设置单向截止阀和背压阀；在进料泵和缓冲器顶部间优选方案为依次设置压力反馈控制器和压力传感器；缓冲器和反应器之间优选方案为设置温度控制器；缓冲器的入口优选方案为在缓冲器下部。
本实用新型通过在计量泵和反应器中间设置了一可加热的缓冲器和质量流量计，通过质量流量计对缓冲器中汽化的物质精确计量，克服了以往技术中由于计量泵中的两空间在较短时间内不能有效达到平衡状态，造成计量控制不精确的问题，同时通过缓冲器上面设置压力传感器反过来控制计量泵进料，进一步确保了计量的准确性。另外这样的进料装置结构简单，取得了较好的技术效果。
图1为本实用新型用于烃类混合物反应的进料装置示意图。
图1中1为原料入口、2为计量泵、3为泵开关控制器、4为单向截止阀、5为背压阀、6为传感器、7为原料缓冲罐、8为加热保温层、9为质量流量计、10为温度控制器、11为反应器、12为加热保温层、13为反应器出口、14为热电偶。
计量泵2液态进料，原料缓冲罐7将进来的原料通过适当加热保温以气体状态供给质量流量计9，同时为了保证原料缓冲罐7原料进出动态平衡，采用压力传感器6实时将信号传递给泵开关控制器3，实现泵2适时的进料及停止、工作状态的顺序切换。由于采用上述准确计量手段及动态的控制系统，从而可实现烃类混合物准确连续无差别进料，对于小流量进料则更显优势。
原料烃类混合物液态进入计量泵2，泵的出口至背压阀5均为液态，背压阀5出口至反应器出口，物料为气态。
原料缓冲罐7内的气态烃类混合物连续通过质量流量计9准确计量后进入反应器。计量泵2可根据原料缓冲罐7压力的变化，通过给泵开关控制器3的调节实现泵的工作与停止两个状态顺序切换。
原料缓冲罐7采用必要的加热及保温措施，从而保障烃类组分的充分汽化及均匀混合；同时增设的压力传感器6可以及时将原料罐内的物料量状态传递给泵开关控制器3。
单向阀4与背压阀5的设置可以对保障计量泵2稳定工作状态起到关键作用。
以下结合附图进一步说明本发明用于烃类混合物反应的进料装置。
实施过程首先根据试验的要求，粗略估计单位时间的进料量，然后将计量泵2的流量设定在略高于需要流量的设定值，同时设定好泵开关控制器3的上下限，调整背压阀5至合适的背压位置，设定好原料缓冲罐7的加热控制温度及质量流量计9需要的流量设定，同时将反应器11设定至需要温度。待原料缓冲罐7温度及反应器11温度达到工作温度后，先启动原料泵2，接着开启质量流量计9，整个系统便开始工作。原料进入反应器11经催化剂床层反应后进入后续的收集及分析分离系统。
为了保障整个系统的连续稳定运转，要求原料泵的工作流量稍大于质量流量计实际送入反应器内的流量，但为了避免原料罐内压力的持续上升对进料系统造成破坏性后果，我们在原料缓冲罐7内设置压力传感器6，并实时将压力信号传递给计量泵2的泵开关控制器3，当随着计量泵2的不停进料及质量流量计9的连续出料。原料缓冲罐7的压力逐渐增大，待原料缓冲罐7的压力增大至超过泵开关控制器3设定的上限时，泵开关控制器3立即对泵实施控制，停止原料泵工作。但质量流量计9仍继续工作，原料缓冲罐7压力逐渐下降，待下降至低于泵开关控制器3的下限时，控制器立即对计量泵2实施控制，原料泵开始工作。这样周而复始，泵不断顺序开关切换，从而实现烃类混合物的准确计量及进料。
下面通过实施例对本实用新型作进一步的阐述。
具体实施方式
实施例1试验是采用炼厂醚化混合碳四，在固定床积分反应器上对同一批号ZSM-5催化剂进行催化裂解制烯烃集总动力学研究的装置物料平衡性考察。醚化混合碳四原料组成如表2表2 醚化混合碳四原料组成
方案(一)采用将原料罐与双柱塞微量泵的入口直接相连，在液态下直接进样，样品通过计量泵前的原料罐上的电子秤称量。
方案(二)实施本发明的方法和装置进料。
两种方案的物料平衡结果对照如表3
表3 两种方案的物料平衡结果对照表
由上表可以看出，采用方案(一)产物收率数值跳跃幅度大，物料平衡结果差，数据结果不能满足实验要求，动力学试验无法拿出让人信服的数据。但通过应用本发明的烃类混合物进料装置的方案(二)取得了十分理想的物料平衡结果，装置具有良好的物料平衡性，从而为后期动力学实验的开展及合理动力学集总模型方程的建立奠定了良好的基础。最终集总动力学模型良好的预测效果，也从另一侧面印证了本发明方法和装置的可靠性和良好的实用性。
本实用新型的进料装置同样适用于类似物料的准确进料，从而为准确试验，精确考察提供一种新的选择空间。
权利要求1.一种用于烃类混合物反应的进料装置，包括原料入口、进料泵和反应器，原料入口经进料泵后与反应器相连接，其特征在于在原料泵和反应器之间还设置有可控制温度的缓冲器和质量流量计，其中进料泵出口与缓冲器入口相连，质量流量计的入口和出口分别与缓冲器出口和反应器进口相连接。
2.根据权利要求1所述用于烃类混合物反应的进料装置，其特征在于进料泵出口和缓冲器入口之间依次设置单向截止阀和背压阀。
3.根据权利要求1所述用于烃类混合物反应的进料装置，其特征在于进料泵和缓冲器顶部间依次设置压力反馈控制器和压力传感器。
4.根据权利要求1所述用于烃类混合物反应的进料装置，其特征在于缓冲器和反应器之间设置温度控制器。
5.根据权利要求1所述用于烃类混合物反应的进料装置，其特征在于缓冲器的入口在缓冲器下部。
专利摘要本实用新型涉及用于烃类混合物反应的进料装置，主要解决以往文献中存在烃类混合物反应的进料装置中，物料进料量难以精确控制，影响反应数据可靠性的问题。本实用新型通过采用在原料计量泵和反应器之间依次设置缓冲器和质量流量计，使进料泵出口与缓冲器入口相连，质量流量计的入口和出口分别与缓冲器出口和反应器进口相连接的技术方案，较好地解决了该问题，可用于烃类混合物反应的工业生产中。
文档编号G01D11/00GK2688373SQ200420021938
公开日2005年3月30日 申请日期2004年4月16日 优先权日2004年4月16日
发明者刘俊涛, 钟思青, 童海颖, 陈晓峰, 王华文, 刘国强 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院