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La tecnología de espectroscopia láser Raman de Cubic, desarrollada de forma independiente, permite la supervisión en línea para el control del proceso de craqueo de etileno

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Cómo la solución de análisis de gases por espectroscopia Raman láser de Cubic mejora el control del proceso de craqueo de etileno

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Panorama de la industria del etileno

El etileno es una de las materias primas químicas orgánicas básicas más importantes de la industria petroquímica mundial y se conoce como la "madre de la industria química". Como monómero principal de materiales polímeros como resinas sintéticas, cauchos sintéticos y fibras sintéticas, el etileno desempeña un papel vital en muchas industrias como la del plástico, la medicina, la textil, el envasado, la electrónica, la automoción y la construcción. La producción de etileno suele emplear un proceso de craqueo, en el que materias primas como el etano, el propano o la nafta se someten a craqueo térmico a altas temperaturas para generar etileno y otros subproductos. Un control preciso de la composición del gas puede optimizar las condiciones de reacción, aumentar el rendimiento de etileno, minimizar la formación de subproductos y mejorar la eficiencia económica. Por tanto, la tecnología avanzada de análisis de gases se ha convertido en una herramienta crucial para impulsar la modernización y la transformación inteligente de la industria del etileno.

Proceso de producción de etileno

La producción de etileno se basa principalmente en el proceso de craqueo de fracciones del petróleo (como la nafta, el gas licuado de petróleo y el etano). Este proceso implica la pirólisis a alta temperatura para descomponer las grandes moléculas de hidrocarburos en moléculas más pequeñas, principalmente etileno, junto con otros subproductos de hidrocarburos. El proceso suele incluir las siguientes etapas clave:

1) Pretratamiento de la materia prima: Eliminar los sulfuros, los compuestos que contienen oxígeno y las impurezas metálicas para evitar el envenenamiento de los catalizadores o la corrosión de los equipos.

2) Craqueo a alta temperatura: Las materias primas precalentadas se envían al horno de craqueo y se mezclan con vapor de agua a una temperatura elevada de 850-900°C, lo que provoca que las moléculas de hidrocarburo se rompan y formen productos principales como etileno, propileno, butadieno, al tiempo que se genera una pequeña cantidad de subproductos como hidrógeno, metano y aromáticos.

3) Enfriamiento rápido: La reacción de craqueo es extremadamente rápida. Para evitar una reacción excesiva y la generación de subproductos innecesarios, el gas craqueado debe entrar inmediatamente en el sistema de enfriamiento y enfriarse por debajo de 650°C para poner fin a la reacción de craqueo.

4) Separación y purificación del gas: El gas craqueado enfriado se comprime, enfría y separa para eliminar gradualmente impurezas como el alquitrán, el gas ácido y el agua. Los componentes como el etileno, el propileno y el butadieno se separan y purifican mediante una torre de destilación para satisfacer las necesidades de los distintos usos industriales.

Puntos de medición del proceso de etileno

Debido a las condiciones de alta temperatura y alta presión, las intensas reacciones químicas y los complejos cambios en la composición del gas que intervienen en el proceso de craqueo, se imponen requisitos estrictos a la supervisión en línea del proceso.

1) Medición precisa de los componentes clave del gas: En el gas craqueado, los componentes clave requieren mediciones de alta precisión. El etileno y el propileno son los principales productos, por lo que es necesario obtener datos precisos para evaluar su calidad. El acetileno, como subproducto, debe mantenerse en niveles bajos (<1%) para evitar la contaminación de la pureza del etileno.

2) Alta eficiencia de respuesta: Durante el proceso de craqueo, se producen reacciones en la sección radiante que deben apagarse rápidamente para evitar una mayor descomposición del etileno en subproductos no deseados. Un craqueo excesivo (causado por altas temperaturas, un tiempo de permanencia prolongado o un enfriamiento ineficaz) puede provocar la deposición de coque, una formación excesiva de CH₂, H₂ y CH₄ y un aumento de los niveles de gases corrosivos como CO, CO₂ y H₂S, lo que en última instancia reduce la eficacia del horno y acorta la vida útil del equipo.

3) Estabilidad en condiciones de funcionamiento difíciles: Las condiciones de craqueo se caracterizan por altas temperaturas, altas presiones y alta humedad. Los sistemas de monitorización en línea deben funcionar de forma fiable en estas condiciones extremas, con una gran resistencia a la contaminación y las interferencias, para garantizar la precisión y la fiabilidad de los datos a largo plazo.

Solución cúbica

El analizador de gas por espectroscopia láser Raman de Cubic permite una monitorización en línea rápida y precisa de múltiples componentes, abordando eficazmente los retos de la medición de gas en el proceso de craqueo del etileno:

Alta precisión: Mide con precisión componentes clave como hidrógeno, etileno, metano, acetileno, etc., proporcionando datos científicos de apoyo a la reacción de craqueo.

Respuesta rápida: La adquisición espectral a nivel de milisegundos permite la supervisión en línea de la generación de gas craqueado y los cambios de composición.

Adaptación a entornos difíciles: De instalación fija o in situ opcional, la tecnología de supervisión óptica soporta condiciones de alta temperatura y alta presión, lo que mejora la estabilidad del sistema de medición.

Análisis no destructivo: análisis no destructivo multicomponente, estructura sencilla del sistema, fácil funcionamiento y mantenimiento.