DD248658A1 - METHOD AND APPARATUS FOR SAMPLING FROM REACTION PRODUCTS OF PETROLEUM PLASTIC PROCESSES - Google Patents
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Abstract
Die erfindungsgemaesse Loesung beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Probenahme von gas- bzw. dampffoermigen Kohlenwasserstoffen aus Reaktionsprodukten von Erdoelspaltprozessen, die unter extremen Prozessbedingungen gefoerdert werden. Die Probenahmevorrichtung besteht im Wesentlichen aus einer Sonde, einer Lanze, einem Rohrstueck und speziell angeordneten Absperrarmaturen. Fig. 1The solution according to the invention describes a method and a device for sampling gaseous or vaporous hydrocarbons from reaction products of oil-slitting processes which are promoted under extreme process conditions. The sampling device consists essentially of a probe, a lance, a piece of pipe and specially arranged shut-off valves. Fig. 1
Description
Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, womit repräsentative Probenahmen aus strömenden Reaktionsprodukten von Erdölspaltprozessen unter extremen Temperaturen bis 6000C bei geringem Aufwand an Material und Bedienhandlung zuverlässig durchgeführt werden können.The aim of the invention is to provide a method and an apparatus, with which representative sampling of flowing reaction products of petroleum cracking processes under extreme temperatures up to 600 0 C with little effort on material and operating action can be reliably performed.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu finden, mit denen repräsentative Probenahmen aus strömenden Reaktionsprodukten von Erdölspaltprozessen, die bei Temperaturen bis zu 600°C und Drücken bis zu 5 Bar anfallen, möglich sind.The invention has for its object to provide a method and an apparatus with which representative sampling of flowing reaction products of petroleum cracking processes, which occur at temperatures up to 600 ° C and pressures up to 5 bar, are possible.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe wie folgt gelöst: Infolge der zu realisierenden Abkühlung der Probe beim Prozeß der Probenahme und beim Probentransport durch die Probenahmevorrichtung tritt Partialkondensation der schwerflüchtigen Bestandteile der Reaktionsproduktprobe ein, die zu einer Phasentrennung entsprechend dem Dampf-Flüssigkeits-Gleichgewicht führt. Die anfallenden kleinen Tröpfchen an Kondensat und der verbleibende Gas-/Dampf-Anteil werden mit der annähernd gleichen Geschwindigkeit in axialer Richtung durch die Probenahmevorrichtung transportiert, damit ein thermischer Trennvorgang zwischen Flüssigkeitströpfchen und GasVDampfstrom- durch verschiedene Relativgeschwindigkeiten zwischen diesen, radiale Bewegung der Tröpfchen im Probenahmerohrund axiale Rückvermischung und Stoffaustausch mit dem ankommenden Gas-/Dampfstrom verhindert wird, bei dem die Flüssigkeitströpfchen als rektifizierender bzw. extrahierender Rücklauf für das ankommende Produktgemisch zu ständigen Konzentrationsveränderungen führen würden. Es werden so zur repräsentativen Probenahme quasistationäre, axiale Zweiphasenströmungen in der Probenahmevorrichtung realisiert, wobei sich an jeder Stelle stets ein stabiles Verhältnis von Flüssigkeitsstrom zu Gas-/Dampfstrom einstellt, das sich entsprechend dem Temperaturverlauf bei der Abkühlung bis zur Probensicherung zu größeren Werten örtlich verändert, zeitlich aber unverändert bleibt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die auf dem horizontal verlaufenden Rohrleitungsabschnitt, durch den das heiße Reaktionsprodukt in den nachfolgenden Apparat strömt, angeordnet wird ist wie folgt ausgeführt: An diese Rohrleitung ist ein Rohrstutzen mit Flansch und Biinddeckel senkrecht zur Rohrleitung eingeschweißt. Zwischen Flansch und Blinddeckel ist außerdem ein Schieber mit geradem Durchgang angeordnet. Der Blinddeckel ist zentrisch durchbohrt und nimmt eine modifizierte Rohrverschraubung mit PTFE-Stopfpackung zum hermetischen Abschluß einer eingeführten Lanze auf, die aus einem Rohr besteht. Der untere Teil der Lanze ist kronenförmig geschliffen. Am oberen Ende der Lanze ist eine T-Rohrverschraubung angeordnet, deren seitlicher Abgang vermittels einer durchbohrten Silikongummischeibe und Überwurfmutter als Auf-/Zu-Ventil fungiert. Im oberen Abgang der T-förmigen Rohrverschraubung ist ein Rohrstück mit gleichem Innen- und Außendurchmesser wie die Lanze mittels Schneidring befestigt. Am anderen Ende des Rohrstückes sitzt eine gerade Rohrverschraubung, die wiederum eine PTFE-Stopfpackung besitzt, durch welche eine Probenahmesonde in die Lanze eingeführt werden kann und gleichzeitig ein gas- und flüssigkeitsdichter Abschluß des Gesamtsystems gewährleistet wird. Die Sonde besitzt außerdem an ihrem oberen Ende einen in Metall ausgeführten Auf-/Zu-Hahn. Folgende geometrische Verhältniswerte sind einzuhalten: Rohrlänge zu Innendurchmesser der Lanze: 200-1 000 Länge des Rohrstückes zu Länge der Lanze: 0,1 bis 0,2 Rohrlänge zu Innendurchmesser der Sonde: 400-3000,Das erfindungsgemäße Verfahren der Probenahme ist wie folgt charakterisiert: Bei geschlossenem Schieber wird die Lanze mit verschlossener und bis in das Rohrstück zurückgezogener Sonde durch die auf dem Blinddeckel befindliche PTFE-Stopfpackung bis unmittelbar vor den Schieber eingeschoben. Danach werden die Lanze durch Anziehen der PTFE-Stopfpackung und die Sonde durch Anziehen der PTFE-Stopfpackung abgedichtet. Nachdem der Schieber . geöffnet ist, wird die Lanze in den freien Querschnitt der Rohrleitung eingeschoben. Die eventuell vorhandene Koksschicht im Bereich des Probenahmeeinstiches kann mit der Lanze unter Drehbewegung und Stoß in axialer Richtung durchbohrt werden. Bei besonders starken Koksschichten ist vor der Installation der Probenahmevorrichtung auf dem Flansch eine Bohrvorrichtung zu montieren, mit der die vorhandene Koksschicht durchbohrt werden kann. Das anfallende Bohrmehl entweicht nach Durchstich in den Gasraum der Lanze und anschließend aus der seitlichen Öffnung des T-Stückes. Nach Verschließen dieser seitlichen Öffnung mit dem durchbohrten Silikongummi durch Anziehen der zugehörigen Überwurfmutter kann die Probenahmesonde durch die Lanze hindurch an verschiedene Orte des Strömungsquerschnittes der Rohrleitung eintauchen. Bedingt durch den Betriebsdruck des Systems kann das Produkt nach Öffnen des Hahnes am Sondenende aufgefangen werden. Für die analytische Bestimmung des anfallenden Spaltproduktes ist der Erhalt einer repräsentativen Probe Voraussetzung. Gegebenenfalls ist eine Mischprobe aus Einzelprobenahmen an verschiedenen Stellen des Strömungsquerschnittes zu erstellen. Freigesetzte Spaltgase werden mit geeigneten Trenn- und Meßmethoden parallel zum anfallenden Kondensat erfaßt. Die analytische Auswertung erfolgt nach den bekannten Labormethoden zur Identifikation und Bestimmung von Gemischkomponenten in Zweiphasensystemen.According to the invention this object is achieved as follows: Due to the cooling of the sample to be realized in the process of sampling and sample transport through the sampling occurs partial condensation of low volatility components of the reaction product sample, which leads to a phase separation corresponding to the vapor-liquid equilibrium. The resulting small droplets of condensate and the remaining gas / vapor portion are transported at approximately the same speed in the axial direction through the sampling device, so that a thermal separation between liquid droplets and GasVStampfstrom- by various relative velocities between these, radial movement of the droplets in the sampling tube and axial backmixing and mass transfer is prevented with the incoming gas / vapor stream, in which the liquid droplets would lead as a rectifying or extracting return for the incoming product mixture to constant changes in concentration. Quasi-stationary, axial two-phase flows are thus realized in the sampling device for the representative sampling, whereby a stable ratio of liquid flow to gas / vapor flow always occurs at each point, which locally changes according to the temperature profile during the cooling down to sample securing to larger values. but remains unchanged over time. The device according to the invention, which is arranged on the horizontally extending pipe section through which the hot reaction product flows into the subsequent apparatus, is designed as follows: To this pipe, a pipe socket with flange and Biiddeckel is welded perpendicular to the pipe. Between flange and blind cover also a slider with a straight passage is arranged. The blind cover is centrally drilled and receives a modified PTFE threaded stuffing tube fitting for hermetic sealing of an inserted lance consisting of a tube. The lower part of the lance is ground like a crown. At the upper end of the lance, a T-tube fitting is arranged, whose lateral outlet acts as an open / close valve by means of a perforated silicone rubber disc and union nut. In the upper outlet of the T-shaped pipe fitting a piece of pipe with the same inner and outer diameter as the lance is attached by means of cutting ring. At the other end of the pipe section sits a straight pipe fitting, which in turn has a PTFE stuffing box, through which a sampling probe can be introduced into the lance and at the same time a gas and liquid-tight closure of the entire system is ensured. The probe also has a metal on-off tap at its upper end. The following geometrical ratio values are to be observed: Pipe length to inner diameter of the lance: 200-1000 Length of the pipe section to length of the lance: 0.1 to 0.2 Pipe length to inner diameter of the probe: 400-3000 The sampling method according to the invention is characterized as follows : When the slide is closed, the lance with the probe closed and pushed back into the pipe section is inserted through the PTFE stuffing box on the blanking cover right up to the slide. Thereafter, the lance is sealed by tightening the PTFE packing and the probe by tightening the PTFE packing. After the slider. is opened, the lance is inserted into the free cross section of the pipeline. The possibly existing coke layer in the area of the sampling recess can be pierced with the lance under rotary motion and impact in the axial direction. For particularly thick coke layers, prior to installation of the sampling device, a drilling device shall be mounted on the flange to allow the existing coke layer to be drilled through. The resulting drilling dust escapes after penetration into the gas space of the lance and then out of the lateral opening of the T-piece. After closing this lateral opening with the pierced silicone rubber by tightening the associated union nut, the sampling probe can dive through the lance to different locations of the flow cross-section of the pipeline. Due to the operating pressure of the system, the product can be collected after opening the tap at the end of the probe. For the analytical determination of the resulting cleavage product the receipt of a representative sample is a prerequisite. If necessary, a mixed sample of individual sampling at different points of the flow cross-section is to be created. Liberated fission gases are detected by suitable separation and measuring methods parallel to the condensate. The analytical evaluation is carried out according to the known laboratory methods for the identification and determination of mixture components in two-phase systems.
Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel mit Entnahme einer repräsentativen Spaltproduktprobe in einer FCC-Anlage einer komplexen Raffinerie näher erläutert werden. Das Produkt fällt bei 2 Bar und etwa 520 °C an.The invention will be explained in more detail in an exemplary embodiment with the removal of a representative fission product sample in an FCC plant of a complex refinery. The product is obtained at 2 bar and about 520 ° C.
Eine Probenahmevorrichtung gemäß Fig. 1 ist an einem Rohrstutzen 3, NW50, der senkrecht zur Produktleitung 2, NW900, in diese eingeschweißt ist, unmittelbar vor dem Eingang in die Hauptfraktionierkolonne der FCC-Anlage eingerichtet. Die Lanze 6 aus X8CrNiTi18.10-Rohr 6 x 1 mm besitzt eine Länge von 1,3 m. Das Rohrstück 12 ist aus dem gleichen Rohrmaterial gefertigt und ist 150 mm lang. Die Probenahmesonde 5, ebenfalls aus X8CrNiTi18.10-Rohr, aber in den Abmessungen 3 x 0,75 mm gefertigt, hat eine Länge von 2,0 m. Die Verhältnisse Rohrlänge zu Innendurchmesser liegen für die Lanze 6 bei 325 und für die Sonde 5 bei 1 534. Das Verhältnis Länge des Rohrstückes 12 zu Länge der Lanze 6 liegt bei 0,115.A sampling device according to FIG. 1 is fitted to a pipe socket 3, NW50, which is welded into the product line 2, NW900, in this, directly upstream of the entrance to the main fractionating column of the FCC plant. The lance 6 made of X8CrNiTi18.10 pipe 6 x 1 mm has a length of 1.3 m. The pipe section 12 is made of the same pipe material and is 150 mm long. The sampling probe 5, also made of X8CrNiTi18.10 pipe, but in the dimensions 3 x 0.75 mm, has a length of 2.0 m. The ratios pipe length to inner diameter are 325 for the lance 6 and 1 534 for the probe 5. The ratio of the length of the pipe section 12 to the length of the lance 6 is 0.115.
Bei geschlossenem Schieber 7 wird die Lanze 6 mit verschlossener Sonde 5 durch die auf dem Blinddeckel 8 befindliche Stopfbuchse 9 bis kurz vor den Schieber 7 eingeschoben. Danach wird die Lanze durch Anziehen der PTFE-Stopfpackung 9 abgedichtet.When the slide 7 is closed, the lance 6 is inserted with a sealed probe 5 through the stuffing box 9 located on the blind cover 8 until shortly before the slide 7. Thereafter, the lance is sealed by tightening the PTFE stuffing box 9.
Die Sonde 5 wird mit ihrem unteren Ende im Rohrstück 12 lokalisiert und die PTFE-Stopfpackung 14 ebenfalls angezogen. Nach dem Öffnen des Schiebers 7 wird die Lanze 6 in den Strömungsquerschnitt der Produktleitung 2 eingeführt, wobei die vorhandene Koksschicht 16 mittels Drehbewegung und Stoß durchbohrt wird. Nach Verschließen des seitlichen Abganges 11 am T-Stück wird die Probenahmesonde 5 durch die Lanze 6 hindurch bis zu der der Einstichstelle gegenüberliegenden Rohrwand der Produktleitung 2 eingeschoben und entsprechend örtlich distanziert.The probe 5 is located with its lower end in the pipe section 12 and the PTFE stuffing box 14 also tightened. After opening the slide 7, the lance 6 is introduced into the flow cross-section of the product line 2, wherein the existing coke layer 16 is pierced by means of rotational movement and shock. After closing the side outlet 11 on the tee, the sampling probe 5 is inserted through the lance 6 through to the opposite of the puncture site pipe wall of the product line 2 and correspondingly locally distanced.
Nach dem Öffnen des Hahnes 15 am oberen Ende der Sonde 5 wird die Probe aufgefangen.After opening the tap 15 at the upper end of the probe 5, the sample is collected.
Die teilweise Abführung der Produktwärme und der bei der Partialkondensation der gas- bzw. dampfförmigen Spaltprodukte freiwerdenden Kondensationswärme erfolgt beim Durchlaufen der Probenahmeeinrichtung über Wärmedurchgang durch die Sonde und teilweise die Lanze zur Umgebung. Die Probenehmemenge an Kondensat für eine solche Einzelprobe liegt bei Werten kleinerThe partial removal of the product heat and the condensation heat released in the partial condensation of the gaseous or vaporous cleavage products takes place during passage through the sampling device via heat transfer through the probe and partly the lance to the environment. The sample amount of condensate for such a single sample is smaller in values
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Priority Applications (1)
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5085087A (en) * | 1989-07-15 | 1992-02-04 | Hartmann & Braun Ag | Sampling corrosive fluid |
DE9202488U1 (en) * | 1992-02-26 | 1992-04-09 | Energiewerke Schwarze Pumpe AG, O-7610 Schwarze Pumpe | Probe holder |
CN117405861A (en) * | 2023-12-15 | 2024-01-16 | 逸文环境发展有限公司 | Be used for prosthetic soil detection device of soil heavy metal soil moisture content |
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1986
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CN117405861B (en) * | 2023-12-15 | 2024-03-08 | 逸文环境发展有限公司 | Be used for prosthetic soil detection device of soil heavy metal soil moisture content |
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