Cubic's unabhängig entwickelte Laser-Raman-Spektroskopie-Technologie ermöglicht Online-Überwachung für Ethylen-Cracking-Prozesskontrolle

Wie Cubics Laser-Raman-Spektroskopie-Gasanalyselösung die Prozesskontrolle beim Ethylen-Cracken verbessert

Überblick über die Ethylenindustrie

Ethylen ist einer der wichtigsten organischen chemischen Grundstoffe in der weltweiten petrochemischen Industrie und wird als "Mutter der chemischen Industrie" bezeichnet. Als Kernmonomer von Polymermaterialien wie Kunstharzen, synthetischem Kautschuk und synthetischen Fasern spielt Ethylen eine entscheidende Rolle in vielen Industriezweigen wie Kunststoffen, Medizin, Textilien, Verpackungen, Elektronik, Automobilen und im Bauwesen. Bei der Ethylenherstellung wird in der Regel ein Crackverfahren angewandt, bei dem Ausgangsstoffe wie Ethan, Propan oder Naphtha bei hohen Temperaturen thermisch gecrackt werden, um Ethylen und andere Nebenprodukte zu erzeugen. Durch eine genaue Kontrolle der Gaszusammensetzung können die Reaktionsbedingungen optimiert, die Ethylenausbeute erhöht, die Bildung von Nebenprodukten minimiert und die Wirtschaftlichkeit verbessert werden. Daher ist die fortschrittliche Gasanalysetechnik zu einem entscheidenden Instrument für die Modernisierung und intelligente Umgestaltung der Ethylenindustrie geworden.

Ethylen-Produktionsprozess

Die Ethylenproduktion beruht in erster Linie auf dem Crackverfahren von Erdölfraktionen (wie Naphtha, Flüssiggas und Ethan). Bei diesem Verfahren werden große Kohlenwasserstoffmoleküle durch Hochtemperaturpyrolyse in kleinere Moleküle, hauptsächlich Ethylen, und andere Kohlenwasserstoffnebenprodukte zerlegt. Das Verfahren umfasst in der Regel die folgenden Hauptschritte:

1) Vorbehandlung des Rohmaterials: Entfernung von Sulfiden, sauerstoffhaltigen Verbindungen und Metallverunreinigungen, um eine Vergiftung des Katalysators oder Korrosion der Anlagen zu verhindern.

2) Hochtemperatur-Cracken: Die vorgewärmten Rohstoffe werden in den Spaltofen geleitet und bei einer hohen Temperatur von 850-900°C mit Wasserdampf vermischt, wodurch die Kohlenwasserstoffmoleküle aufgespalten werden und Hauptprodukte wie Ethylen, Propylen und Butadien entstehen, während eine geringe Menge an Nebenprodukten wie Wasserstoff, Methan und Aromaten erzeugt wird.

3) Schnelles Quenchen: Die Crackreaktion verläuft extrem schnell. Um eine übermäßige Reaktion und die Entstehung unnötiger Nebenprodukte zu vermeiden, muss das Spaltgas sofort in das Quenchsystem geleitet und auf unter 650 °C abgekühlt werden, um die Spaltreaktion zu beenden.

4) Gastrennung und -reinigung: Das gequenchte Spaltgas wird komprimiert, gekühlt und abgetrennt, um Verunreinigungen wie Teer, saures Gas und Wasser schrittweise zu entfernen. Die Komponenten wie Ethylen, Propylen und Butadien werden durch einen Destillationsturm abgetrennt und gereinigt, um den Anforderungen verschiedener industrieller Anwendungen gerecht zu werden.

Messpunkte des Ethylenprozesses

Aufgrund der Hochtemperatur- und Hochdruckbedingungen, der intensiven chemischen Reaktionen und der komplexen Änderungen der Gaszusammensetzung, die mit dem Crackprozess einhergehen, werden strenge Anforderungen an die Online-Prozessüberwachung gestellt.

1) Präzise Messung der wichtigsten Gaskomponenten: Im Spaltgas müssen die wichtigsten Komponenten hochpräzise gemessen werden. Ethylen und Propylen sind die Hauptprodukte, die eine genaue Datenerfassung zur Qualitätsbewertung erfordern. Acetylen als Nebenprodukt sollte auf niedrigem Niveau gehalten werden (<1%), um eine Verunreinigung der Ethylenreinheit zu verhindern.

2) Hohe Effizienz der Reaktion: Während des Crackprozesses finden im Strahlungsbereich Reaktionen statt, die schnell abgeschreckt werden müssen, um eine weitere Zersetzung des Ethylens in unerwünschte Nebenprodukte zu verhindern. Übermäßiges Cracken (verursacht durch hohe Temperaturen, verlängerte Verweilzeit oder ineffizientes Abschrecken) kann zu Koksablagerungen, übermäßiger CH₂-, H₂- und CH₄-Bildung und erhöhten Mengen an korrosiven Gasen wie CO, CO₂ und H₂S führen, was letztendlich die Effizienz des Ofens verringert und die Lebensdauer der Anlage verkürzt.

3) Stabilität unter rauen Betriebsbedingungen: Die Crackbedingungen sind durch hohe Temperaturen, hohen Druck und hohe Feuchtigkeit gekennzeichnet. Online-Überwachungssysteme müssen unter diesen extremen Bedingungen zuverlässig arbeiten und gegen Verunreinigungen und Störungen resistent sein, um eine langfristige Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Daten zu gewährleisten.

Cubic Lösung

Der Cubic Laser-Raman-Spektroskopie-Gasanalysator ermöglicht eine schnelle und genaue Multikomponenten-Online-Überwachung, die die Herausforderungen der Gasmessung im Ethylen-Crackprozess effektiv angeht:

Hohe Präzision: Präzise Messung von Schlüsselkomponenten wie Wasserstoff, Ethylen, Methan, Acetylen usw. zur Unterstützung der Crackreaktion mit wissenschaftlichen Daten.

Schnelle Reaktion: Die Spektralerfassung im Millisekundenbereich ermöglicht die Online-Überwachung der Spaltgasbildung und der Änderungen der Zusammensetzung.

Anpassung an raue Umgebungen: Die optische Überwachungstechnologie, die wahlweise fest oder vor Ort installiert werden kann, widersteht hohen Temperaturen und hohem Druck und erhöht die Stabilität des Messsystems.

Zerstörungsfreie Analyse: Zerstörungsfreie Multikomponenten-Analyse, einfacher Systemaufbau, einfache Bedienung und Wartung.