本發明涉及石油化工中蒸汽裂解，尤其涉及一種蒸汽裂解產物在線近紅外光譜分析裝置及分析方法。

背景技術：

1、以乙烯為代表的低碳烯烴是重要的化工原料，在國民經濟中占有重要的地位；當前世界上超過95％的乙烯生產過程采用管式爐蒸汽裂解工藝，該工藝利用乙烷、碳三碳四、輕烴、石腦油、加氫尾油等烴類原料與稀釋蒸汽在裂解爐輻射段盤管內經歷高溫、短停留、低烴分壓條件進行裂解反應，獲得乙烯、丙烯和丁二烯產物，并聯產苯、甲苯、二甲苯、c5、c9等基本化工原料，在石油化工中具有舉足輕重的作用。

2、蒸汽裂解產生低碳烯烴過程受原料影響顯著，由于蒸汽裂解裝置產能規模不斷擴大和優質乙烯裂解原料供應不足的問題，使得乙烯裂解原料逐漸朝向重質化、多元化方向發展。此外，蒸汽裂解企業廠區儲罐中裂解原料成分的復雜化及其來源的頻繁變化，缺乏及時有效的工藝方案，嚴重影響裂解裝置的低碳烯烴收率、運行狀態和經濟效益。

3、為實現蒸汽裂解爐的工藝參數優化，需要及時有效的裂解產物分析結果作為支撐。當前，對有機烴類裂解過程研究主要是通過離線或在線的分析方法，都是在裂解過程反應結束后，才對相關的裂解產物進行組成分析，其常規的裂解產物分析方法采用氣相色譜，但受色譜柱性質和儀器硬件條件、適用環境等的限制，氣相色譜無法處理含水和高溫樣品，且樣品處理分析時間較長，不能滿足蒸汽裂解高溫含水產物快速測量需求；現有蒸汽裂解產物標定方法耗時長、標定步驟復雜。

技術實現思路

1、針對上述現有技術存在的不足，本發明提供了一種蒸汽裂解產物在線近紅外光譜分析裝置及分析方法，該近紅外光譜分析裝置能夠用于高溫、含微量焦炭得蒸汽裂解產物分析，具有結構簡單、容易操作、便于拆卸和維護、分析精度高等特點。

2、為了達到上述目的，本發明提供了一種蒸汽裂解產物在線近紅外光譜分析裝置，所述近紅外光譜分析裝置包括：

3、自清潔系統，所述自清潔系統包括惰性氣體管線、蒸汽管線、水管線、一段加熱器和二段加熱器；

4、分析系統和冷卻分離系統，所述惰性氣體管線、蒸汽管線和水管線并行連接并匯總為自清潔介質總管后進入一段加熱器，經一段加熱器后分為兩路，其中一路與一裂解產物管線匯合后進入二段加熱器，再經二段加熱后進入所述分析系統，另一路與所述冷卻分離系統連接；

5、其中，所述分析系統包括流通池和流通池保溫加熱夾套，所述流通池保溫加熱夾套包裹所述流通池部分結構，所述流通池上端與所述自清潔系統的二段加熱器連接，所述流通池下端與所述冷卻分離系統連接。

6、在其中一些實施例中，所述流通池由豎直向的流通管體和橫向的觀察管體垂直交叉組成，所述觀察管體通過其內部的密封透鏡封堵，密封透鏡外側通過與觀察管體外側連接的觀察口接頭固定，所述觀察口接頭的另一端與具有冷卻功能的光路調節管體連接，所述光路調節管體的末端通過光源信號固定封頭密封；

7、所述流通管體上端通過連接變徑與自清潔系統連通，下端通過連接變徑與冷卻分離系統連通。

8、在其中一些實施例中，所述光路調節管體內部具有光路調節透鏡，所述光路調節透鏡通過所述光路調節管體及其內部的固定支撐套管進行固定；

9、所述光路調節管體的外壁具有殼層結構的冷卻管體，其冷卻介質通過冷卻管體兩側的冷卻介質流通接口進入或排出，在冷卻腔中完成對光路調節管體內部取熱。

10、在其中一些實施例中，所述觀察管體、觀察口接頭、光路調節管體的內部結構、光源信號固定封頭沿流通管體成軸對稱分布；

11、其中，一端的光源信號固定封頭的中心處固定光源發送信號接頭，另一端光源信號固定封頭的中心處固定光源接收信號接頭。

12、在其中一些實施例中，所述流通管體頂端通過連接變徑與物料入口連接，所述流通管體底端通過連接變徑與物料出口連接，在所述流通管體上段設有一過濾片，所述過濾片安裝位置介于連接變徑與觀察管體之間。

13、在其中一些實施例中，所述惰性氣體管線上具有依次排布的惰性氣體管線控制閥、惰性氣體流量計和惰性氣體單向閥；

14、所述蒸汽管線上具有依次排布的蒸汽管線控制閥、蒸汽流量計和蒸汽單向閥；

15、所述水管線上依次連接儲水罐、水管線控制閥、計量泵和水管線單向閥，所述儲水罐的質量通過計量秤計量。

16、在其中一些實施例中，所述裂解產物管線上設有裂解產物管線控制閥；在所述一段加熱器和二段加熱器的連接管線上設有蒸汽清洗控制閥，所述蒸汽清洗控制閥位于裂解產物管線匯合之前；在一段加熱器與冷卻分離系統的連接管線上設有蒸汽排放控制閥，蒸汽排放控制閥位于與所述分析系統管線匯合的前端。

17、在其中一些實施例中，所述冷卻分離系統包括兩段串聯冷卻器、冷卻收集罐、氣體流量計和連接管線；

18、其中一段冷卻器與二段冷卻器串聯，一段冷卻器前端一路與自清潔系統中一段加熱器連接，另一路與分析系統中流通池連接，二段冷卻器末端與冷卻收集罐連接，經冷卻收集罐氣液分離后，其液相產品由冷卻收集罐底部連接的排液管線排出，在排液管線上設有排液管線控制閥。

19、在其中一些實施例中，氣相產品由冷卻收集罐頂部相應管線排出，該管線分成兩路，一路連接直接排氣管線直接將氣體排放，另一路連接計量排氣管線進行氣體排放，其計量排氣管線上具有氣體流量計；

20、在所述直接排氣管線上設有直接排氣管線控制閥，在計量排氣管線上設有計量排氣管線控制閥，計量排氣管線控制閥位于所述氣體流量計的進氣前端。

21、本發明還提供了一種蒸汽裂解產物在線近紅外光譜分析方法，采用如上所述蒸汽裂解產物在線近紅外光譜分析裝置，所述分析方法包括如下步驟：

22、s1、裝置開車

23、啟動分析系統中流通池上的光路調節管體的冷卻管體和冷卻分離系統中的一段冷卻器、二段冷卻器和冷卻收集罐循環制冷；

24、關閉蒸汽排放控制閥，打開蒸汽清洗控制閥，打開計量排氣管線控制閥或直接排氣管線控制閥；啟動自清洗系統中的一段加熱器、二段加熱器和分析系統中的流通池保溫加熱夾套；

25、同時，關注一段加熱器、二段加熱器和流通池保溫加熱夾套升溫情況，待一段加熱器、二段加熱器或流通池保溫加熱夾套其中任一溫度達到300℃±5℃時，啟動自清洗系統中的蒸汽管線或水管線，即打開蒸汽管線控制閥、調節蒸汽流量計的蒸汽進料量，或打開水管線控制閥、啟動計量泵調節水進料量；

26、s2、背景測試

27、待裝置各項參數達到設定值并運行平穩后，根據上端裂解產物進料的含水量調節裝置水或蒸汽進料量，調節水或蒸汽的進料量接近或等于的裂解產物中水含量，待裝置再次運行平穩后，進行近紅外光譜采集，獲得背景測試結果；

28、s3、分析測試

29、關閉蒸汽清洗控制閥，打開蒸汽排放控制閥，打開裂解產物管線控制閥，進行裂解產物分析測試，其分析測試結果可扣除背景測試結果；

30、s4、系統清洗

31、關閉蒸汽排放控制閥，打開蒸汽清洗控制閥，關閉裂解產物管線控制閥，調節自清洗系統中的蒸汽管線或水管線進料量，清洗管路和分析系統；

32、若再次進行裂解產物分析重復步驟s2、s3、s4；

33、s5、裝置停車

34、關閉自清洗系統中的一段加熱器、二段加熱器和分析系統中的流通池保溫加熱夾套加熱，同時，關注一段加熱器、二段加熱器和流通池保溫加熱夾套降溫情況，待一段加熱器、二段加熱器或流通池保溫加熱夾套其中任一溫度降低至300℃±5℃時，啟動自清洗系統中惰性氣體管線，即打開惰性氣體管線控制閥、設置惰性氣體流量計調節惰性氣體進料量；

35、關閉的蒸汽管線和水管線，即關閉蒸汽管線控制閥，蒸汽流量計調零，關閉水管線控制閥，關閉計量泵，待自清洗系統中的的一段加熱器、二段加熱器和分析系統中的流通池保溫加熱夾套的溫度降低至80℃±5℃時，關閉惰性氣體管線，即關閉惰性氣體管線控制閥，惰性氣體流量計調零，關閉計量排氣管線控制閥和直接排氣管線控制閥，關閉分析系統中光路調節管體的冷卻管體和冷卻分離系統中的一段冷卻器、二段冷卻器和冷卻收集罐制冷。

36、與現有技術相比，本發明具有如下優點：

37、本發明提供的蒸汽裂解產物在線近紅外光譜分析裝置具有自清洗系統，可實現管路和透鏡的清洗，延長裝置維護周期，且本發明裝置的自清潔系統具有多種介質接口，其選用靈活，實用性強。

38、本發明提供的蒸汽裂解產物在線近紅外光譜分析裝置采用帶有冷卻降溫功能流通池，可用于高溫裂解產物分析，同時本發明的流通池由豎直向的流通管體和橫向的觀察管體垂直交叉組成，該結構設計的流體死角小，流通管體具有過濾片，可減少裂解產物中碳粉對透鏡和管路的污染，提高了光譜分析的準確性。

39、本發明提供的蒸汽裂解產物在線近紅外光譜分析裝置可通過背景測試消除或減小裂解產物中水對光譜分析結果的干擾，提高光譜分析的準確性和精確度。