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La technologie de spectroscopie laser Raman développée indépendamment par Cubic permet une surveillance en ligne pour le contrôle du processus de craquage de l'éthylène

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Comment la solution d'analyse des gaz par spectroscopie laser Raman de Cubic améliore le contrôle du processus de craquage de l'éthylène

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Aperçu de l'industrie de l'éthylène
L'éthylène est l'une des matières premières chimiques organiques de base les plus importantes de l'industrie pétrochimique mondiale et est connu comme la "mère de l'industrie chimique". En tant que monomère central des matériaux polymères tels que les résines synthétiques, les caoutchoucs synthétiques et les fibres synthétiques, l'éthylène joue un rôle essentiel dans de nombreuses industries telles que les plastiques, la médecine, les textiles, l'emballage, l'électronique, l'automobile et la construction. La production d'éthylène fait généralement appel à un procédé de craquage, dans lequel les matières premières telles que l'éthane, le propane ou le naphta subissent un craquage thermique à haute température pour générer de l'éthylène et d'autres sous-produits. Un contrôle précis de la composition du gaz permet d'optimiser les conditions de réaction, d'augmenter le rendement en éthylène, de minimiser la formation de sous-produits et d'améliorer la rentabilité. C'est pourquoi la technologie avancée d'analyse des gaz est devenue un outil crucial pour la modernisation et la transformation intelligente de l'industrie de l'éthylène.

Processus de production de l'éthylène
La production d'éthylène repose principalement sur le processus de craquage des fractions pétrolières (telles que le naphta, le gaz de pétrole liquéfié et l'éthane). Ce procédé implique une pyrolyse à haute température pour décomposer les grosses molécules d'hydrocarbures en molécules plus petites, principalement l'éthylène, ainsi que d'autres sous-produits d'hydrocarbures. Le processus comprend généralement les étapes clés suivantes :
1) Prétraitement des matières premières : Élimination des sulfures, des composés contenant de l'oxygène et des impuretés métalliques pour éviter l'empoisonnement du catalyseur ou la corrosion de l'équipement.
2) Craquage à haute température : Les matières premières préchauffées sont envoyées dans le four de craquage et mélangées à de la vapeur d'eau à une température élevée de 850-900°C, ce qui entraîne la rupture des molécules d'hydrocarbures et la formation de produits principaux tels que l'éthylène, le propylène et le butadiène, tout en générant une petite quantité de sous-produits tels que l'hydrogène, le méthane et les aromatiques.
3) Trempe rapide : la réaction de craquage est extrêmement rapide. Pour éviter une réaction excessive et la génération de sous-produits inutiles, le gaz craqué doit entrer immédiatement dans le système de trempe et être refroidi à une température inférieure à 650 °C pour mettre fin à la réaction de craquage.
4) Séparation et purification du gaz : Le gaz de craquage trempé est comprimé, refroidi et séparé pour éliminer progressivement les impuretés telles que le goudron, le gaz acide et l'eau. Les composants tels que l'éthylène, le propylène et le butadiène sont séparés et purifiés par une tour de distillation pour répondre aux besoins des différentes utilisations industrielles.

Points de mesure du processus d'éthylène
En raison des conditions de haute température et de haute pression, des réactions chimiques intenses et des changements complexes de la composition des gaz impliqués dans le processus de craquage, des exigences strictes sont imposées à la surveillance en ligne du processus.
1) Mesure précise des composants clés du gaz : Dans le gaz de craquage, les composants clés doivent être mesurés avec une grande précision. L'éthylène et le propylène sont les principaux produits, ce qui nécessite l'acquisition de données précises pour l'évaluation de la qualité. L'acétylène, en tant que sous-produit, doit être maintenu à de faibles niveaux (<1%) pour éviter la contamination de la pureté de l'éthylène.
2) Efficacité de réponse élevée : Au cours du processus de craquage, des réactions se produisent dans la section radiante et doivent être rapidement arrêtées pour empêcher la décomposition de l'éthylène en sous-produits indésirables. Un craquage excessif (causé par des températures élevées, un temps de séjour prolongé ou une trempe inefficace) peut entraîner un dépôt de coke, une formation excessive de CH₂, H₂ et CH₄, ainsi qu'une augmentation des niveaux de gaz corrosifs tels que le CO, le CO₂ et le H₂S, ce qui finit par réduire l'efficacité du four et raccourcir la durée de vie de l'équipement.
3) Stabilité dans des conditions d'exploitation difficiles : Les conditions de fissuration sont caractérisées par des températures, des pressions et une humidité élevées. Les systèmes de surveillance en ligne doivent fonctionner de manière fiable dans ces conditions extrêmes, avec une forte résistance à la contamination et aux interférences, afin de garantir la précision à long terme et la fiabilité des données.

La solution Cubic
L'analyseur de gaz par spectroscopie laser Raman Cubic permet une surveillance en ligne rapide et précise de plusieurs composants, ce qui permet de relever efficacement les défis de la mesure des gaz dans le processus de craquage de l'éthylène :
Haute précision : Il mesure avec précision les composants clés tels que l'hydrogène, l'éthylène, le méthane, l'acétylène, etc., fournissant des données scientifiques pour la réaction de craquage.
Réponse rapide : L'acquisition spectrale à la milliseconde permet de surveiller en ligne la production de gaz de craquage et les changements de composition.
Adaptation aux environnements difficiles : Installation fixe ou in situ en option, la technologie de surveillance optique résiste aux conditions de haute température et de haute pression, ce qui améliore la stabilité du système de mesure.
Analyse non destructive : analyse non destructive multi-composants, structure simple du système, facilité d'utilisation et de maintenance.