Устройство и способ определения и регулирования отношения водорода к углероду в жидкой фракции продукта пиролиза - RU2005123379A

Реферат

1. Способ определения отношения водорода к углероду жидкой фракции в процессе пиролиза, в котором известное количество углеводородного сырья, содержащего известное количество меченого газа, некоторое количество углерода в углеводородном сырье и некоторое количество водорода в углеводородном сырье, загружают в пиролитическую печь, работающую в условиях процесса пиролитического крекинга, для получения продукта пиролиза, в котором указанный продукт пиролиза содержит жидкую фракцию и газообразную фракцию, причем указанная жидкая фракция имеет содержание водорода и содержание углерода, чтобы тем самым получить отношение водорода к углероду жидкой фракции, и указанная газообразная фракция имеет некоторую концентрацию меченого газа в газообразной фракции, некоторое содержание водорода и некоторое содержание углерода в газообразной фракции, включающий этапы

(а) определения содержания водорода и содержания углерода в указанном углеводородном сырье;

(b) определения содержания водорода и содержания углерода в указанной газообразной фракции посредством определения концентрации меченого газа в указанной газообразной фракции, использования определенной таким образом концентрации меченого газа в газообразной фракции для определения доли указанного продукта пиролиза, которая является указанной газообразной фракцией, и использования таким образом определенной доли указанного продукта пиролиза, которая является указанной газообразной фракцией, при определении содержания водорода и содержания углерода в указанной газообразной фракции; и,

(c) определения отношения водорода к углероду указанной жидкой фракции посредством вычитания определенной величины содержания водорода в указанной газообразной фракции из определенной величины содержания водорода в указанном углеводородном сырье для получения содержания водорода в указанной жидкой фракции, вычитания определенной величины содержания углерода в указанной газообразной фракции из определенной величины содержания углерода в указанном углеводородном сырье для получения содержания углерода в указанной жидкой фракции, и вычисления величины отношения водорода к углероду для указанной жидкой фракции.

2. Способ по п.1, в котором указанный этап определения(а) осуществляют или спектрометрией в ближнем инфракрасном свете, или с помощью ядерного магнитного резонанса; указанный этап определения (b) осуществляется или массспектроскопией, или газовой хроматографией.

3. Способ по п.1, содержащий этапы

(а) определения содержания водорода и содержания углерода в в указанном подаваемом углеводородном сырье;

(b) определения содержания водорода и содержания углерода в указанной газообразной фракции;

(c) вычисления отношения водорода к углероду в указанной жидкой фракции посредством использования содержания водорода в указанной газообразной фракции, как было определено на этапе (b), и содержания водорода в указанном подаваемом углеводородном сырье, как было определено на этапе (а), для определения содержания водорода в указанной жидкой фракции; использования содержания углерода в указанной газообразной фракции, как было определено на этапе (b), и содержания углерода в указанном подаваемом углеводородном сырье, как было определено на этапе (а), для определения содержания углерода в указанной жидкой фракции; и, вычисления отношения водорода к углероду для указанной жидкой фракции, используя определенные выше содержание водорода и содержание углерода в указанной жидкой фракции.

4. Способ по п.3, в котором этап определения (а) осуществляют с использованием спектрометрии в ближнем ультракрасном свете для получения первой измеренной величины содержания водорода в указанном подаваемом углеводородном сырье и второй измеренной величины содержания углерода в указанном подаваемом углеводородном сырье; этап определения (b) осуществляется посредством определения с использованием массспектрометрии третьей измеренной величины концентрации меченого газа в газообразной фракции; использования указанной третьей измеренной величины при вычислении первой расчетной величины доли указанного продукта пиролиза, которой является указанная газообразная фракция; и использования указанной первой расчетной величины в сочетании с массспектрометрическим анализом содержания водорода и содержания углерода в указанной газообразной фракции для получения четвертой измеренной величины содержания водорода в указанной газообразной фракции и пятой измеренной величины содержания углерода в указанной газообразной фракции; и этап вычисления (с) осуществляют посредством вычитания указанной четвертой измеренной величины из указанной первой измеренной величины для получения второй расчетной величины содержания водорода в указанной жидкой фракции; вычитания указанной пятой измеренной величины из указанной второй измеренной величины для получения третьей расчетной величины содержания углерода в указанной жидкой фракции; и вычисления четвертой расчетной величины отношения водорода к углероду для указанной жидкой фракции посредством деления указанной второй расчетной величины на указанную третью расчетную величину для получения отношения водорода к углероду для указанной жидкой фракции.

5. Способ по любому из пп.1-4, который включает этапы

(а) определения с использованием спектрометрии в ближнем инфракрасном свете первой измеренной величины содержания водорода и второй измеренной величины содержания углерода в указанном подаваемом углеводородном сырье;

(b) определения с использованием массспектрометрии третьей измеренной величины содержания водорода в указанной газообразной фракции и четвертой измеренной величины содержания углерода в указанной газообразной фракции;

(с) вычисления первой расчетной величины отношения водорода к углероду для указанной жидкой фракции;

(d) сравнения указанной первой расчетной величины с желаемой величиной отношения водорода к углероду для жидкой фракции для получения дифференциальной величины; и

(е) управления условиями указанного процесса пиролитического крекинга в соответствии с указанной дифференциальной величиной.

6. Способ по п.5, в котором этап определения (b) осуществляют посредством определения с использованием массспектрометрии пятой измеренной величины концентрации меченого газа в указанной газообразной фракции; использования указанной пятой измеренной величины при вычислении второй расчетной величины доли указанного продукта пиролиза, которой является указанная газообразная фракция; использования указанной второй расчетной величины в сочетании с массспектрометрическим анализом содержания водорода и содержания углерода в указанной газообразной фракции для получения указанной третьей измеренной величины и указанной четвертой измеренной величины; этап вычисления (с) осуществляется посредством вычитания указанной третьей измеренной величины из указанной первой измеренной величины для получения третьей расчетной величины содержания водорода в указанной жидкой фракции; вычитания указанной четвертой измеренной величины из указанной второй измеренной величины для получения четвертой расчетной величины содержания углерода в указанной жидкой фракции; и вычисления указанной первой расчетной величины делением указанной третьей расчетной величины на указанную четвертую расчетную величину для получения отношения водорода к углероду для указанной жидкой фракции; этап сравнения (d) осуществляют посредством вычитания указанной первой расчетной величины из указанной желаемой величины для получения указанной дифференциальной величины; и, этап управления (е) включает в себя увеличение жесткости условий указанного процесса пиролитического крекинга в ответ на отрицательное значение указанной дифференциальной величины и уменьшение жесткости условий указанного процесса пиролитического крекинга в ответ на положительное значение указанной дифференциальной величины.

7. Способ по п.6, в котором указанная желаемая величина отношения водорода к углероду для указанной жидкой фракции на мольной основе находится в диапазоне от 1,0 до 2,0, предпочтительно от 1,01 до 1,5, более предпочтительно от 1,02 до 1,2 и наиболее предпочтительно от 1,05 до 1,1.

8. Способ по любому из пп.1 и 2, в котором указанная печь для пиролитического крекинга включает в себя зону термического крекинга; в котором условия указанного процесса пиролитического крекинга включают температуру в зоне термического крекинга, которая отражает жесткость указанного процесса пиролитического крекинга, при этом повышение указанной температуры зоны термического крекинга обеспечивает повышение жесткости условий указанного процесса пиролитического крекинга и понижение указанной температуры зоны термического крекинга обеспечивает уменьшение жесткости условий указанного процесса пиролитического крекинга; и, этап управления (е) обеспечивает поддержание указанной температуры зоны термического крекинга в диапазоне от 750 до 950°С посредством повышения указанной температуры зоны термического крекинга в ответ на отрицательное значение указанной дифференциальной величины и посредством уменьшения указанной температуры зоны термического крекинга в ответ на положительное значение указанной дифференциальной величины.

9. Способ по любому из пп.1 и 2, в котором меченый газ выбирают из группы, состоящей из гелия, аргона, азота и неона; и меченый газ присутствует в количестве от 100 до 1000 чнм по объему, в частности от 100 до 500 чнм по объему.

10. Устройство для термического крекинга известного количества подаваемого углеводородного сырья, содержащего известное количество меченого газа, имеющее некоторое содержание водорода и некоторое содержание углерода в углеводородном сырье, при этом устройство включает в себя пиролитическую печь, ограничивающую зону термического крекинга, функционирующую при условиях процесса пиролитического крекинга, в которые входит температура зоны термического крекинга, указанная пиролитическая печь обеспечивает крекинг подаваемого углеводородного сырья для получения продукта пиролиза, содержащего жидкую фракцию и газообразную фракцию; первый анализатор для определения содержания водорода и содержания углерода в указанном углеводородном сырье; второй анализатор для определения концентрации меченого газа в указанной газообразной фракции и для определения концентрации водорода и концентрации углерода в указанной газообразной фракции; и вычислительное средство для определения отношения водорода к углероду указанной жидкой фракции с использованием определенного содержания водорода и определенного содержания углерода в указанном углеводородном сырье, как было определено указанным первым анализатором, и определенной концентрации меченого газа в указанной газообразной фракции, определенной концентрации водорода и определенной концентрации углерода в указанной газообразной фракции, как было определено указанным вторым анализатором.

11. Устройство по п.10, дополнительно содержащее средство сравнения для сравнения определенного отношения водорода к углероду в указанной жидкой фракции, как было определено указанным компьютером, для получения дифференциальной величины между желаемым отношением водорода к углероду для указанной жидкой фракции и определенным отношением водорода к углероду указанной жидкой фракции; и контроллер для регулировки указанной температуры в зоне термического крекинга в соответствии с указанной дифференциальной величиной; и в котором указанный первый анализатор включает в себя анализатор в ближнем инфракрасном свете; и, указанный второй анализатор включает в себя массспектрометр.