一种气态烃裂解反应的装置、分析系统和分析方法与流程

专利2026-03-02  13


本发明涉及分析裂解,具体涉及一种气态烃裂解反应的装置、分析系统和分析方法。


背景技术:

1、裂解反应装置是石油化工等产品制备(如乙烯、丙烯、四氟乙烯等化工基础原料制备以及碳、氢等测定)的关键部件之一。样品在裂解炉内发生高温裂解反应,然后由载气将热解产物带至下一个工艺流程,最后进行检测计算。整个流程中,样品在裂解管中是否发生充分裂解直接影响样品转化率(裂解率)及测量结果准确性。样品裂解率受裂解温度、载气流速和裂解时间等因素影响,其中升高裂解温度和降低载气流速只能在一定程度上提高样品的转化率。这是由于裂解温度过高,易引起二次裂解反应(副反应),生成非目标化合物。流速过慢,易造成化合物分离效果欠佳以及分析时间增长。

2、现有技术通常采取增加裂解管长度或内管的方式来提高转化率,由于受生产工艺和生产成本的影响,管长度或内管增加只能在有限空间上增长样品裂解时间,使得样品裂解率提高效果很有限。

3、其中,检索到一发明专利,用于微量成分分析的石英裂解管(申请号:cn201010593303.0),包括内、外裂解腔、惰性气体进口、氧气进口和样品进口、反冲氧气进口以及样品出口等。该裂解管用于石油制品及类似化工产品微量成分的分析,使样品裂解时间几乎增加一倍,可提高样品转化率。

4、检索到一实用新型专利,元素分析仪新型石英裂解管(申请号:cn201420144769.6),包括空心的主管、裂解气体输出管、内管、第一氧气输入管、样品输入管、惰性气体输入管等。该实用新型在不增加石英裂解管体积的情况下,增加了样品与石英裂解管的接触面积,提高了样品转化率,还具有制造成本低、结构简单等特点。

5、检索到一实用新型专利,一种石英燃烧裂解管(申请号:cn201120396092.1),包括进样管、载气入口、气化管、内管、外管、助燃气入口、出气管、助燃气补充入口等,用于在线含硫量分析时,在喷射进样速度快的情况下,使含硫化合物进行充分燃烧,不易产生积炭,从而实现汽油、柴油、气体等中硫含量的在线测量。

6、上述专利文献存在下列不足:现有技术采用内外两根管发生样品裂解反应,装置连接结构复杂,易发生气体泄漏;不能有效延长样品在裂解管内的停留时间及降低裂解温度,限制了样品裂解率的提高,致使测定结果不准确。

7、针对现有技术存在的问题,需要发明一种提高样品裂解率和降低裂解温度的裂解反应装置和分析系统,满足科研生产的需求。


技术实现思路

1、本申请提供一种气态烃裂解反应的装置、分析系统和分析方法,以解决现有技术样品裂解效果不佳的上述技术问题。

2、根据本申请的一方面,一种实施例提供了一种气态烃裂解反应的装置,包括:

3、加热炉,所述加热炉用于提供气态烃裂解反应所需的温度;

4、和

5、至少一根裂解管,所述裂解管穿设在加热炉中;

6、其中,所述裂解管用于气态烃流过时,气态烃受加热炉加热而裂解;所述裂解管具有进样口和裂解产物出口。

7、一种实施例中,所述裂解管沿加热炉的长度方向布置,且所述裂解管设有多根。

8、一种实施例中,每根所述裂解管的两端均伸出加热炉的表面;其中两根所述裂解管之间通过连通管连接,并组成裂解管串联的形式;串联的所述裂解管用于延长气态烃流过的路径、增加气态烃的裂解反应时长。

9、一种实施例中,每根所述裂解管的端部均连接两通连接器;两件所述两通连接器之间通过所述连通管连接,以将两根所述裂解管组成串联形式。

10、一种实施例中,串联的两根所述裂解管形成为u形裂解管,所述u形裂解管为一体结构。

11、一种实施例中,所述裂解管为陶瓷管或石英管。

12、一种实施例中,所述加热炉为圆柱体结构,所述加热炉上开设贯穿加热炉两端的安装孔;所述安装孔用于插入并固定裂解管。

13、根据本申请的一方面,一种实施例提供了一种气态烃裂解反应的分析系统,包括如上任意一项所述的气态烃裂解反应的装置;所述气态烃裂解反应的装置之裂解产物出口通过连接管连接色谱仪。

14、一种实施例中,所述色谱仪包括分离气态烃裂解产物的色谱柱和检测气态烃裂解产物组成及含量的fid。

15、根据本申请的一方面,一种实施例提供了一种气态烃裂解反应的分析方法,包括以下步骤:

16、s1、加热炉升温至气态烃样品的裂解温度;

17、s2、气态烃样品在载气的带动下进入裂解管,并在裂解管内发生高温裂解;

18、s3、裂解组分流至色谱仪中,通过色谱柱分离后,由fid检测气态烃样品裂解产物的组成及含量;

19、其中,所述裂解管至少设置一根;当裂解管设置多根时,气态烃样品依次进入串联的多根裂解管,串联的所述裂解管延长气态烃流过的路径、增加气态烃的裂解反应时长,其中,裂解管的数量根据裂解需要而设定。

20、本申请上述实施例的技术方案,气态烃样品在载气带动下进入裂解管流动中发生裂解反应,增加裂解路径,可有效延长样品裂解时间,提高样品裂解率。随着样品裂解率提高,可适度降低样品的裂解温度,避免发生高温二次裂解反应,可准确获得目标化合物。技术方案中,气态烃裂解反应的装置具有结构简单、操作简便、成本低、准确性高等特点。

21、当设置多根裂解管时,在不增加裂解管及加热炉长度的情况下,将传统单向裂解变为经多根裂解管的持续裂解,有效延长了样品在裂解管中停留的时间。上一根裂解管中未裂解的气态烃样品进入下一根裂解管中继续进行裂解。由于裂解管路径的延长,样品在裂解管内流动时有足够的裂解时间,裂解更彻底、充分;同时,可以使用相对较低的裂解温度,从而减少二次裂解反应,即避免气态烃样品的裂解产物再次裂解。

22、此外,在裂解管内装入填充剂,可有效延长气态烃裂解时间,进一步提高样品裂解率,裂解更充分。



技术特征:

1.一种气态烃裂解反应的装置,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的一种气态烃裂解反应的装置,其特征在于,所述裂解管沿加热炉的长度方向布置,且所述裂解管设有多根。

3.根据权利要求2所述的一种气态烃裂解反应的装置,其特征在于,每根所述裂解管的两端均伸出加热炉的表面;其中两根所述裂解管之间通过连通管连接,并组成裂解管串联的形式;串联的所述裂解管用于延长气态烃流过的路径、增加气态烃的裂解反应时长。

4.根据权利要求3所述的一种气态烃裂解反应的装置,其特征在于,每根所述裂解管的端部均连接两通连接器;两件所述两通连接器之间通过所述连通管连接,以将两根所述裂解管组成串联形式。

5.根据权利要求2-4中任意一项所述的一种气态烃裂解反应的装置,其特征在于,串联的两根所述裂解管形成为u形裂解管,所述u形裂解管为一体结构。

6.根据权利要求1所述的一种气态烃裂解反应的装置,其特征在于,所述裂解管为陶瓷管或石英管。

7.根据权利要求1所述的一种气态烃裂解反应的装置,其特征在于,所述加热炉为圆柱体结构,所述加热炉上开设贯穿加热炉两端的安装孔;所述安装孔用于插入并固定裂解管。

8.一种气态烃裂解反应的分析系统,其特征在于,包括权利要求1-6中任意一项所述的气态烃裂解反应的装置;所述气态烃裂解反应的装置之裂解产物出口通过连接管连接色谱仪。

9.根据权利要求8所述的一种气态烃裂解反应的分析系统,其特征在于,所述色谱仪包括分离气态烃裂解产物的色谱柱和检测气态烃裂解产物组成及含量的fid。

10.一种气态烃裂解反应的分析方法,其特征在于,包括以下步骤:


技术总结
本发明涉及分析裂解技术领域,公开了一种气态烃裂解反应的装置、分析系统和分析方法。气态烃裂解反应的装置,加热炉用于提供气态烃裂解反应所需的温度;设置至少一根裂解管,裂解管穿设在加热炉中;其中,裂解管用于气态烃流过时,气态烃受加热炉加热而裂解;裂解管具有进样口和裂解产物出口。气态烃裂解反应的分析系统,包括如上的气态烃裂解反应的装置;气态烃裂解反应的装置之裂解产物出口通过连接管连接色谱仪。本申请的技术方案,气态烃样品在载气带动下进入裂解管流动发生裂解反应,可有效延长样品裂解的路径和时间,提高样品裂解率。随着样品裂解率提高,可适度降低样品的裂解温度,避免发生高温二次裂解反应,可准确获得目标化合物。

技术研发人员:马媛媛,陶成,李璐赟,把立强,翟常博,张志荣
受保护的技术使用者:中国石油化工股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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