本實用新型涉及石油化工行業(yè)煉油裝置流動腐蝕誘發(fā)的泄漏、爆管等安全事故的防控，具體地說是涉及一種防止銨鹽流動腐蝕大泄漏爆管風險的加氫空冷管束裝置。

背景技術(shù)：

大型高壓加氫空冷器在石化行業(yè)應(yīng)用廣泛，通常具有工藝復雜、工況多變、長周期甚至超負荷運行的特點，輸送的介質(zhì)易燃易爆、有毒有害，其可靠性直接關(guān)系公共安全。大量失效案例解剖發(fā)現(xiàn)，多組分流體輸送過程中，受流動-傳熱的耦合作用，以銨鹽結(jié)晶沉積垢下腐蝕和多相流沖蝕引發(fā)的流動腐蝕是導致加氫空冷管束頻繁泄漏、爆管的主要誘因，且加氫空冷管束的失效具有明顯的局部性和突發(fā)性特征，流動腐蝕的風險防控、預測預警難度高，一直是學術(shù)界及工程界關(guān)注的焦點難題之一。

近年來，我國加氫空冷管束的失效問題普遍發(fā)生，并引發(fā)多起火災(zāi)、爆炸等惡性事故。以石化工業(yè)為例，隨著高硫、高氮、高酸、含氯等劣質(zhì)原油加工量的增加，加氫空冷管束的泄漏穿孔現(xiàn)象屢屢發(fā)生。作為多組分流體輸運的典型代表，加氫空冷器的流動腐蝕失效在國際上同樣具有普遍性。NACE、UOP、API經(jīng)過大量調(diào)研，基于失效案例的統(tǒng)計分析制定了空冷器系統(tǒng)的設(shè)計、制造、運行和檢驗規(guī)范API 932-A/B，提出限定介質(zhì)流速、NH₄HS濃度和Kp值等控制腐蝕的措施。遺憾的是，盡管我國高壓加氫空冷器參照上述規(guī)范進行設(shè)計，但仍然出現(xiàn)了管束泄漏。部分裝置將材質(zhì)升級為Incoloy 825或雙相鋼后，一定程度上提升了耐沖蝕性能，但并未從根本上解決銨鹽的結(jié)晶、沉積問題。例如：2013年5月，受加工勝利油田高氯原油影響，揚子石化、安慶石化等十多家企業(yè)的柴油、汽油加氫系統(tǒng)相繼發(fā)生因結(jié)晶物的沉積、垢下腐蝕以及堵管后的局部沖蝕引發(fā)的加氫空冷管束泄漏問題，造成非計劃停工事故四十余起，嚴重影響設(shè)備安全及企業(yè)經(jīng)濟效益。

加氫空冷管束輸送的多元介質(zhì)復雜，屬于烴類、氣(NH₃、HCl、H₂S、H₂等)、結(jié)晶相(NH₄Cl、NH₄HS)構(gòu)成的多元介質(zhì)。流動腐蝕過程失效涉及反應(yīng)、流動、傳熱、相變等多過程的協(xié)同作用，流動腐蝕泄漏的位置極難定量預測，通常情況下，一旦出現(xiàn)流動腐蝕泄漏事故，無論泄漏量大或小，均需進行裝置的緊急停工，嚴重影響企業(yè)的經(jīng)濟效益及生產(chǎn)調(diào)度。因此，實用新型一種有效防止銨鹽流動腐蝕大泄漏爆管風險的加氫空冷管束裝置顯得尤為重要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有銨鹽流動腐蝕頻繁引發(fā)加氫裝置空冷器非計劃停車問題，本實用新型提供了一種防止銨鹽流動腐蝕大泄漏爆管風險的加氫空冷管束裝置，該實用新型可快速有效的確定流動腐蝕泄漏管束位號，并通過在線的堵漏技術(shù)顯著降低銨鹽流動腐蝕小泄漏引發(fā)的加氫空冷器頻繁停車問題，降低加氫裝置的非計劃停車水平，提升加氫空冷管束在原油劣質(zhì)化過程中的長周期安全運行適應(yīng)性。

為了達到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是：

本實用新型包括入口管箱、出口管箱、管束、厚壁管、伸縮管段、壓力傳感器和螺紋壓緊件；入口管箱和出口管箱平行布置并且沿橫截面為矩形，入口管箱布置有上下兩排水平平行的管束，每根管束兩端穿過入口管箱并且管束與入口管箱兩側(cè)箱板的通孔之間過盈配合，位于入口管箱內(nèi)的管束側(cè)壁開有用于介質(zhì)流入到管束內(nèi)的水平徑向通孔，遠離出口管箱的管束一端通過密封壓緊組件與入口管箱密封連接；靠近出口管箱的管束一端與厚壁管一端連接，厚壁管另一端經(jīng)壓力傳感組件和出口管箱一側(cè)箱板的通孔連接，出口管箱另一側(cè)箱板的通孔安裝有用于泄漏時堵塞壓力傳感組件中套管的絲堵組件；管束內(nèi)設(shè)有中心通孔，管束端部的中心通孔內(nèi)設(shè)有用于與伸縮管段外螺紋配合的內(nèi)螺紋。

所述密封壓緊組件包括內(nèi)凹階梯型固定擋塊、外凸階梯型壓緊塊和伸縮管段；伸出入口管箱外的管束套裝有內(nèi)凹階梯型固定擋塊和外凸階梯型壓緊塊，內(nèi)凹階梯型固定擋塊一端面通過焊接與入口管箱側(cè)箱板聯(lián)接固定，外凸階梯型壓緊塊通過聯(lián)接螺栓和螺帽與內(nèi)凹階梯型固定擋塊另一端面固定連接，與管束外壁連接的內(nèi)凹階梯型固定擋塊通孔孔壁開設(shè)兩道密封槽，兩道密封槽分別嵌入第一O型密封圈和第二O型密封圈；內(nèi)凹階梯型固定擋塊與外凸階梯型壓緊塊之間的連接端面為階梯型端面，階梯型端面自內(nèi)向外依次安裝第一密封圈、第二密封圈和第三密封圈，通過三個密封圈使得內(nèi)凹階梯型固定擋塊與外凸階梯型壓緊塊之間構(gòu)成多級高壓密封結(jié)構(gòu)；

伸出入口管箱外的管束端面銑有階梯孔，階梯孔大端設(shè)有內(nèi)螺紋，階梯孔小端即為管束的中心通孔；伸縮管段套入管束階梯孔中，伸縮管段套入管束的一端銑有中心盲孔，伸縮管段另一端車有階梯軸肩，伸縮管段階梯軸肩處的管段向外依次套裝有彈性密封圈、滑塊擋板和軸端擋塊，并在伸縮管段末端裝有第一旋緊螺母和第一墊片，通過第一旋緊螺母和第一墊片軸向壓緊軸端擋塊，軸端擋塊和管束階梯孔的大端螺紋連接。

所述的滑塊擋板和管束階梯孔大端內(nèi)壁之間具有間隙，第二墊片連接在滑塊擋板和管束階梯孔大端內(nèi)壁之間并支撐在軸端擋塊端面。

所述的滑塊擋板和軸端擋塊相聯(lián)接的端面之間嵌有第三O型密封圈。

所述的壓力傳感組件包括套管、壓力傳感器、螺紋壓緊件和第二旋緊螺母，在和管束連接的所述厚壁管一端的內(nèi)徑和外徑分別與管束內(nèi)徑和外徑相同，管束和厚壁管之間通過焊接固定，厚壁管另一端的外徑變大，厚壁管另一端伸入出口管箱并與出口管箱側(cè)箱板焊接，靠近出口管箱側(cè)箱板的厚壁管一端銑有內(nèi)凹階梯型中心孔，套管一端套入厚壁管的內(nèi)凹階梯型中心孔中，套管套入內(nèi)凹階梯型中心孔的端部外銑有外凸型階梯結(jié)構(gòu)，外凸型階梯結(jié)構(gòu)和內(nèi)凹階梯型中心孔之間相配合構(gòu)成階梯密封結(jié)構(gòu)，并依次在階梯臺階之間設(shè)置一級密封圈和二級密封圈；套管外凸型階梯結(jié)構(gòu)最大端處套管和厚壁管內(nèi)壁之間的環(huán)向間隙內(nèi)嵌入有壓力傳感器，壓力傳感器外的套管另一端上套有螺紋壓緊件和第二旋緊螺母，螺紋壓緊件與厚壁管內(nèi)凹階梯型中心孔的最大端形成螺紋配合，通過螺紋壓緊件將壓力傳感器壓緊在套管外凸型階梯結(jié)構(gòu)最大端和套管另一端之間的臺階處，螺紋壓緊件軸向通過第二旋緊螺母固定。

所述的絲堵組件包括外絲堵和內(nèi)絲堵，與厚壁管連接側(cè)的出口管箱另一側(cè)箱板開設(shè)有與厚壁管同軸的通孔，通孔內(nèi)裝有外絲堵，外絲堵通過焊接與箱板聯(lián)接固定，外絲堵開有螺紋通孔，內(nèi)絲堵通過螺紋旋入外絲堵的螺紋通孔中形成螺紋聯(lián)接配合，位于出口管箱內(nèi)的內(nèi)絲堵側(cè)壁周向開設(shè)有環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽內(nèi)嵌入外絲堵密封圈，外絲堵密封圈使得外絲堵和內(nèi)絲堵相密封連接。

伸入入口管箱內(nèi)的所述伸縮管段一端端面的中心孔為錐孔。

伸入厚壁管內(nèi)凹階梯型中心孔內(nèi)的套管一端中心孔為錐孔。

本實用新型具有的有益效果是：

本實用新型的新型加氫空冷管束裝置結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)非檢驗周期內(nèi)銨鹽流動腐蝕微泄漏的管束位號快速定位，并實現(xiàn)不停工前提下的堵漏。

本實用新型能有效防止銨鹽流動腐蝕由微泄漏向大泄漏、甚至是爆管的事故轉(zhuǎn)化，顯著降低原油劣質(zhì)化、裝置大型化、工況苛刻化過程中加氫裝置的非計劃停工風險，降低生產(chǎn)維護成本，提升企業(yè)經(jīng)濟效益。

附圖說明

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1中A區(qū)域的放大圖。

圖3是圖1中B區(qū)域的放大圖。

圖中：1、伸縮管段，2、第一旋緊螺母，3、第一墊片，4、軸端擋塊，5、管束，6、第三O形密封圈，7、第二墊片，8、滑塊擋塊，9、彈性密封圈，10、第三密封圈，11、第二密封圈，12、第一密封圈，13、第二O型密封圈，14、第一O型密封圈，15、水平徑向通孔，16、入口管箱，17、厚壁管，18、套管，19、一級密封圈，20、二級密封圈，21、壓力傳感器，22、螺紋壓緊件，23、第二旋緊螺母，24、出口管箱，25、外絲堵密封圈，26、外絲堵，27、內(nèi)絲堵，28、內(nèi)螺紋，29、螺帽，30、聯(lián)接螺栓，31、內(nèi)凹階梯型固定擋塊，32、外凸階梯型壓緊塊，33、入口法蘭，34、出口法蘭。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

如圖1所示，本實用新型包括入口管箱16、出口管箱24、管束5、厚壁管17、伸縮管段1、壓力傳感器21和螺紋壓緊件22；入口管箱16和出口管箱24平行布置并且沿橫截面為矩形形狀，入口管箱16與出口管箱24通過上、下兩排水平平行的管束5連接；其中，入口管箱16布置有上、下兩排水平平行的管束5，每根管束5兩端穿過入口管箱16，即管束5的兩端分別穿出矩形管箱的兩個側(cè)面，并且管束5與入口管箱16兩側(cè)箱板的通孔之間過盈配合，位于入口管箱16內(nèi)部的管束5側(cè)壁開有用于管箱內(nèi)的多相流介質(zhì)流入到管束5內(nèi)的水平徑向通孔15；遠離出口管箱24的管束5一端通過密封壓緊組件與入口管箱16側(cè)面箱板連接固定；靠近出口管箱24的管束5一端與厚壁管17一端連接，厚壁管17另一端經(jīng)壓力傳感組件和出口管箱24一側(cè)箱板的通孔過盈連接，出口管箱24另一側(cè)箱板的通孔內(nèi)安裝有用于腐蝕介質(zhì)泄漏時堵塞壓力傳感組件中套管18的絲堵組件；管束5內(nèi)設(shè)有中心通孔，即為中空管，例如其中一種規(guī)格為φ25×3mm，管束5端部的通孔內(nèi)側(cè)壁面設(shè)置有內(nèi)螺紋，其中一端的內(nèi)螺紋用于與伸縮管段1的外螺紋配合連接，另一端的內(nèi)螺紋則與螺紋壓緊件22的外螺紋配合連接。其中，在伸入入口管箱16內(nèi)的所述伸縮管段1一端端面的中心孔設(shè)置內(nèi)倒錐角，即為錐孔。

如圖1所示，入口管箱16頂端和出口管箱24底端分別開有用于多相流介質(zhì)流入的入口和用于多相流流出的出口，多相流介質(zhì)經(jīng)入口管箱16頂端的入口進入入口管箱16，接著經(jīng)水平徑向通孔15進入管束5，經(jīng)過上、下兩排平行布置的管束5流經(jīng)套管18，再進入出口管箱24，最終從位于出口管箱24底端的出口流出，完成一個工藝過程。在未泄漏狀態(tài)時，多相流介質(zhì)經(jīng)入口法蘭33進入到入口管箱后，經(jīng)水平徑向通孔15流入到管束5內(nèi)。

如圖2所示，密封壓緊組件包括內(nèi)凹階梯型固定擋塊31、外凸階梯型壓緊塊32和伸縮管段1；伸出入口管箱16外側(cè)箱板的管束5套裝有內(nèi)凹階梯型固定擋塊31和外凸階梯型壓緊塊32，內(nèi)凹階梯型固定擋塊31靠近入口管箱16，內(nèi)凹階梯型固定擋塊31一端面通過焊接與入口管箱16側(cè)箱板聯(lián)接固定；外凸階梯型壓緊塊32周向開設(shè)有螺栓孔并通過聯(lián)接螺栓30和螺帽29與內(nèi)凹階梯型固定擋塊31另一端面固定連接；其中，與管束5外壁連接的內(nèi)凹階梯型固定擋塊31通孔孔壁開設(shè)兩道密封槽，兩道密封槽內(nèi)分別嵌入第一O型密封圈14和第二O型密封圈13，構(gòu)成密封。

如圖2所示，內(nèi)凹階梯型固定擋塊31與外凸階梯型壓緊塊32之間的連接端面為階梯型端面，階梯型端面自內(nèi)向外依次安裝有第一密封圈12、第二密封圈11和第三密封圈10，即第一密封圈12、第二密封圈11和第三密封圈10自內(nèi)向外依次安裝于內(nèi)凹階梯型固定擋塊31與外凸階梯型壓緊塊32階梯型端面的臺階間形成的間隙中，通過三個密封圈使得內(nèi)凹階梯型固定擋塊31與外凸階梯型壓緊塊32之間構(gòu)成多級高壓密封結(jié)構(gòu)；其中，伸出入口管箱16外的管束5端面銑有階梯孔，階梯孔大端設(shè)有內(nèi)螺紋，階梯孔小端即為管束5的中心通孔；伸縮管段1旋套入管束5階梯孔中，伸縮管段1設(shè)置有外螺紋，伸縮管段1通過外螺紋旋入管束5內(nèi)，伸縮管段1套入管束5的一端銑有中心盲孔，伸縮管段1的另一端車有階梯軸肩，伸縮管段1階梯軸肩處的管段由內(nèi)而外依次套裝有彈性密封圈9、滑塊擋塊8和軸端擋塊4。在伸縮管段1的末端安裝有第一旋緊螺母2和第一墊片3，通過第一旋緊螺母2和第一墊片3軸向壓緊軸端擋塊4，軸端擋塊4一端設(shè)置有外螺紋，軸端擋塊4和管束5階梯孔的大端通過螺紋連接?；瑝K擋板8的剖面結(jié)構(gòu)為“L”型結(jié)構(gòu)，滑塊擋板8和管束5階梯孔大端內(nèi)壁之間具有環(huán)向間隙，在該環(huán)向間隙內(nèi)嵌有第二墊片7，第二墊片7連接在滑塊擋板8和管束5階梯孔大端內(nèi)壁之間并支撐在軸端擋塊4端面。滑塊擋板8和軸端擋塊4相聯(lián)接的端面之間嵌有沿周向的第三O型密封圈6。

如圖3所示，壓力傳感組件包括套管18、壓力傳感器21、螺紋壓緊件22和第二旋緊螺母23。在和管束5連接的所述厚壁管17一端的內(nèi)徑和外徑分別與管束5的內(nèi)徑和外徑相同，管束5和厚壁管17之間通過對焊連接固定；厚壁管17另一端的外徑變大，該端厚壁管17伸入出口管箱24并與出口管箱24的側(cè)箱板焊接固定；厚壁管17內(nèi)部銑有內(nèi)凹階梯型中心孔，套管18一端套入厚壁管17的內(nèi)凹梯形中心孔中，套管18套入內(nèi)凹階梯型中心孔的端部外銑有外凸階梯型結(jié)構(gòu)，外凸階梯型結(jié)構(gòu)和內(nèi)凹階梯型中心孔之間相配合構(gòu)成階梯密封結(jié)構(gòu)，并依次在階梯臺階之間設(shè)置一級密封圈19和二級密封圈20。套管18外凸階梯型結(jié)構(gòu)最大端處套管18和厚壁管17內(nèi)壁之間的環(huán)向間隙內(nèi)潛入有壓力傳感器21，壓力傳感器21外的套管18另一端上套有螺紋壓緊件22和第二旋緊螺母23，螺紋壓緊件22設(shè)置有外螺紋，厚壁管17內(nèi)凹階梯型中心孔的大端設(shè)置有內(nèi)螺紋，螺紋壓緊件22與厚壁管17內(nèi)凹階梯型中心孔的最大端形成螺紋配合；通過螺紋壓緊件22將壓力傳感器21壓緊在套管18外凸階梯型結(jié)構(gòu)最大端和套管18另一端的臺階處，螺紋壓緊件22軸向通過第二旋緊螺母23固定；其中，在伸入厚壁管17內(nèi)凹階梯型中心孔內(nèi)的套管18一端中心孔設(shè)置內(nèi)倒錐角，即設(shè)置外凸階梯型結(jié)構(gòu)的套管18一端中心孔為錐孔，其目的在于保證管束5內(nèi)的流體自入口管箱流向套管18時，避免產(chǎn)生較大的流場突變。

如圖1所示，絲堵組件包括外絲堵26和內(nèi)絲堵27，與厚壁管17連接側(cè)的出口管箱24另一側(cè)箱板開設(shè)有與厚壁管17同軸的通孔，通孔內(nèi)安裝有外絲堵26，外絲堵26通過焊接與箱板聯(lián)接固定；外絲堵26開設(shè)有螺紋通孔，內(nèi)絲堵27通過螺紋旋入外絲堵26的螺紋通孔中形成螺紋聯(lián)接配合，內(nèi)絲堵27伸入出口管箱24內(nèi)，位于出口管箱24內(nèi)的內(nèi)絲堵27周向開設(shè)有環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽內(nèi)嵌入安裝有外絲堵密封圈25，外絲堵密封圈25一側(cè)面緊貼外絲堵26內(nèi)部端面，避免出口管箱24內(nèi)的多相流介質(zhì)經(jīng)內(nèi)螺紋28出現(xiàn)泄漏。因此，外絲堵密封圈25使得外絲堵26和內(nèi)絲堵27相密封連接。

如圖3所示，對于每根管束，在厚壁管17與套管18之間的環(huán)向間隙內(nèi)，沿周向間隔均布設(shè)置四個壓力傳感器21，分別位于套管的上、下、左、右四個位置，各個壓力傳感器安裝的徑向半徑距離均相同。

本實用新型的具體實施過程是：

1)采用兩排平行布置的管束連接入口管箱16和出口管箱24，按照如前所述的連接方式構(gòu)成加氫空冷管束裝置。加氫空冷管束裝置中將上、下兩排規(guī)格相同的管束結(jié)構(gòu)平行安裝在入口管箱16和出口管箱24之間，上排包括沿水平方向平行均布的m根管束結(jié)構(gòu)，下排包括沿水平方向平行均布的n根管束結(jié)構(gòu)，m-n＝1，上排和下排的各管束結(jié)構(gòu)沿水平的排列方向交錯布置，即上下排相鄰三根管束的中心軸線構(gòu)成等邊三角形。

2)反應(yīng)流出物空冷器工作時，多相流介質(zhì)經(jīng)入口法蘭33進入入口管箱16，經(jīng)由入口管箱內(nèi)部的管束水平徑向通孔15流入到管束5內(nèi)，管束5內(nèi)的油、氣、水多相流介質(zhì)再經(jīng)厚壁管17和套管18流入到出口管箱，最后從出口法蘭34流出；

3)初始階段，在反應(yīng)流出物空冷器無泄漏狀態(tài)時和在反應(yīng)流出物空冷器運行過程中，通過壓力傳感器進行實時壓力的數(shù)據(jù)采集，獲得壓力偏差值，通過壓力偏差值判斷爆管風險。

若發(fā)生爆管，則通過旋轉(zhuǎn)伸縮管段1端部的第一旋緊螺母2將伸縮管段1向管束5內(nèi)旋進，使銑中心盲孔的伸縮管段1末端封閉入口管箱16內(nèi)管束5的水平徑向通孔15，從而關(guān)閉入口管箱16內(nèi)部多相流介質(zhì)通向管束5的通道；并且通過內(nèi)絲堵27朝向管束5方向旋進外絲堵26，使得內(nèi)絲堵27端部封閉套管18端面的中心孔，從而關(guān)閉套管18出口與出口管箱24之間的連接通道，從而避免所在管束結(jié)構(gòu)發(fā)生大腐蝕泄漏狀況，降低爆管風險，并且可以保證加氫空冷管束裝置不停工持續(xù)運行，待達到運行檢驗周期后再停工進行管束更換。

需特殊說明的是：位于入口管箱16內(nèi)的管束5開設(shè)的是水平徑向通孔15，其原因在于若經(jīng)入口法蘭33進入入口管箱16的介質(zhì)為氣液固多相流，為防止重力影響導致管束底部液固相較多，從而開設(shè)的是水平徑向通孔15，可以實現(xiàn)氣液固多相流介質(zhì)充分進入管束5，避免堵塞。而假如進入入口管箱16的介質(zhì)僅為氣相，那么不考慮密度差異的工況，那么水平徑向通孔亦可改為豎直徑向通孔。

類似的，本實用新型實施例給出的反應(yīng)流出物空冷器管束形式為雙管排結(jié)構(gòu)，同樣適用于其他例如單管排、多管排或單根管束的管束結(jié)構(gòu)，本實用新型的保護范圍不應(yīng)限于上述雙管排結(jié)構(gòu)。