專利名稱：一種適用于加氫空冷器銨鹽流動(dòng)沉積的檢測和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域設(shè)備系統(tǒng)的流動(dòng)腐蝕在線監(jiān)測，具體地說是涉及一種適用于加氫空冷器銨鹽流動(dòng)沉積的檢測和控制方法。
背景技術(shù)：
自1959年Chevron公司發(fā)明的Isocracking加氫裂化技術(shù)投用以來，經(jīng)過六十多年在全世界范圍內(nèi)的迅速發(fā)展，加氫裂化反應(yīng)流出物空冷器(Reactor Effluent Air Coolers，簡稱REAC)系統(tǒng)在石油化工領(lǐng)域占據(jù)重要地位。隨著我國加入WT0，中東高硫劣質(zhì)原油的進(jìn)口逐年增加，與之對應(yīng)的是許多煉油企業(yè)的加氫裂化裝置相繼進(jìn)行了高硫擴(kuò)能改造，隨后發(fā)生了多起加氫REAC系統(tǒng)管束的穿孔泄漏事故，嚴(yán)重影響了煉油企業(yè)裝置的正常運(yùn)行，經(jīng)濟(jì)損失慘重。加氫REAC系統(tǒng)的腐蝕失效問題由來已久，國外最早針對加氫REAC系統(tǒng)的失效調(diào)研統(tǒng)計(jì)起始于1968年，其中R. L. Piehl在API煉油會(huì)議上將REAC出口管道的失效定性為沖刷腐蝕失效，給出的解決辦法是給定臨界流速控制沖蝕，但亦同時(shí)指出PH值大于7的堿性溶液中硫化物的腐蝕是造成沖刷腐蝕的主要原因，其中NH3、H2S的含量、氯化物、氰化物和氧化物可能會(huì)對腐蝕具有一定影響，但尚未給出具體的定量影響規(guī)律。此后，隨著國際上加氫REAC系統(tǒng)的管束泄漏問題不斷涌現(xiàn)，1975年，NACE T-8委員會(huì)委托R. L. Piehl就加氫 REAC管束的腐蝕問題對數(shù)十家煉油廠的40余套裝置進(jìn)行了調(diào)研，調(diào)查結(jié)果表明加氫REAC 系統(tǒng)的腐蝕問題與NH4HS濃度呈現(xiàn)顯著的線性關(guān)系，即NH4HS < 2%時(shí)，腐蝕較輕，當(dāng)NH4HS 濃度逐漸增大時(shí)，腐蝕加劇，2%的NH4HS濃度可視為加氫REAC系統(tǒng)腐蝕的一個(gè)重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。1976年，NACE T-8委員會(huì)各大煉油企業(yè)更為廣泛的加氫REAC系統(tǒng)流動(dòng)腐蝕失效案例并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，確定將工藝介質(zhì)的流速、腐蝕因子Kp值(Kp = H2S (mol) % XNH3(mol) % ) 和含硫污水的NH4HS濃度作為加氫REAC系統(tǒng)腐蝕的主要控制參數(shù)。1996年，Unocal/UOP的 Harvey and Singh為了進(jìn)一步研究REAC和相聯(lián)管道腐蝕方面的影響因素，在全球范圍內(nèi)針對46套加氫裝置進(jìn)行更為深入的調(diào)研，調(diào)研集中在了加氫REAC系統(tǒng)的操作條件影響上，例如工藝流程、進(jìn)料中的氣體流動(dòng)速率、雜質(zhì)含量m2S、NH3、Cl—、CN等)、注水過程等，給出了以進(jìn)料量、速率、反應(yīng)器效率、流速和溫度、壓力及管束內(nèi)流動(dòng)面積等參數(shù)為主體的REAC腐蝕評價(jià)體系。然而Harvey and Singh的調(diào)研結(jié)論并未形成控制加氫REAC腐蝕的創(chuàng)新體系， 不足之處仍在于缺少腐蝕機(jī)理的定性分析和對腐蝕位置的定量準(zhǔn)確預(yù)測，基于生產(chǎn)提出的加氫REAC腐蝕控制方法局限性很大。2002年和2004年，API在以往調(diào)研結(jié)果的基礎(chǔ)上，先后推出了加氫REAC系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造、選材、運(yùn)行、檢驗(yàn)指南API 932-A、API 932-B，明確提出將REAC系統(tǒng)管束流速控制在4. 6m/s 6. lm/s, Kp值小于0. 5、NH4HS濃度小于8%，推薦將管束系統(tǒng)材質(zhì)升級為^C0l0y825，可有效控制REAC系統(tǒng)的腐蝕，應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，盡管完全按照上述控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，加氫REAC系統(tǒng)的失效仍然頻繁出現(xiàn)?，F(xiàn)有研究表明，加氫REAC系統(tǒng)的流動(dòng)腐蝕失效與反應(yīng)流出物冷卻過程中結(jié)晶沉積的NH4Cl和NH4HS密切相關(guān)，其中針對普遍工況而言，NH4Cl的結(jié)晶沉積溫度約為170°C，而NH4HS的結(jié)晶沉積溫度約為40°C。加氫REAC系統(tǒng)入口溫度120 140°C，故在加氫REAC 系統(tǒng)入口勢必出現(xiàn)NH4Cl的結(jié)晶沉積，為防止NH4Cl的結(jié)晶沉積，通常在加氫REAC系統(tǒng)入口前進(jìn)行工藝注水，以沖洗結(jié)晶沉積產(chǎn)生的銨鹽。調(diào)研過程中發(fā)現(xiàn)，各大煉油企業(yè)的加氫 REAC系統(tǒng)工藝注水方式多樣，注水點(diǎn)既有單點(diǎn)注水，又有多點(diǎn)注水，注水量亦有很大差別， 且系統(tǒng)運(yùn)行過程中由于注水量的差別又易導(dǎo)致多臺(tái)并聯(lián)的REAC系統(tǒng)流場分布不平衡，以致管束內(nèi)多相流介質(zhì)流速部分快，部分慢，故在存在多相流場分布不平衡的情況下，結(jié)晶沉積的銨鹽不能被完全沖洗掉，在存在液態(tài)水的工況下，出現(xiàn)銨鹽垢下腐蝕或多相流沖蝕失效事故。針對加氫REAC系統(tǒng)出現(xiàn)的流場不平衡問題，現(xiàn)有的技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)有效的檢測和控制，具體地而言是管束何時(shí)出現(xiàn)銨鹽結(jié)晶沉積，是否堵塞管束無法有效監(jiān)管，以致許多加氫 REAC系統(tǒng)的流動(dòng)腐蝕風(fēng)險(xiǎn)極高，存在隨時(shí)泄漏的巨大安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種適用于加氫空冷器銨鹽流動(dòng)沉積的檢測和控制方法， 可通過設(shè)置的熱電偶傳感器實(shí)時(shí)在線檢測加氫REAC系統(tǒng)運(yùn)行過程中是否出現(xiàn)NH4Cl結(jié)晶堵塞，同時(shí)確保加氫空冷器進(jìn)口存在液態(tài)水避免NH4Cl沉積，同時(shí)保證末管程管束不出現(xiàn) NH4HS鹽沉積。無論是NH4Cl或是NH4HS鹽，一旦出現(xiàn)上述兩種銨鹽的結(jié)晶沉積堵塞管束問題，本發(fā)明提出了對應(yīng)的銨鹽沉積控制方法，可有效降低加氫REAC系統(tǒng)運(yùn)行過程中的流動(dòng)腐蝕泄漏風(fēng)險(xiǎn)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括如下步驟①沿管箱長度方向在距離入口管箱出口與第一排并聯(lián)翅片管束連接處的1 !Μ 與兩個(gè)流體介質(zhì)入口 1、1’相對應(yīng)的兩個(gè)管束區(qū)域A、B內(nèi)的五根翅片管束的頂部均安裝熱電偶；沿并聯(lián)翅片管束長度方向在距離第一中間管箱進(jìn)口與對應(yīng)的并聯(lián)翅片管束連接處 1 ail的位置兩個(gè)流體介質(zhì)入口相對應(yīng)的管束區(qū)域A、B內(nèi)以及所述的第一中間管箱兩端區(qū)域C、E和中間區(qū)域D內(nèi)的五根翅片管束頂部均安裝熱電偶；沿管束長度方向在距離出口管箱進(jìn)口與第五排并聯(lián)翅片管束連接處0. 2 Im的管箱兩端區(qū)域C、E與中間區(qū)域D內(nèi)的五根翅片管束的底部均安裝熱電偶；②熱電偶一端通過焊接或卡子方式與翅片管束固定，另一端通過傳輸電纜連接至工控計(jì)算機(jī)或DCS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；③對各監(jiān)測區(qū)域的熱電偶測試溫度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，控制距離入口管箱出口與第一排并聯(lián)翅片管束9連接處的1 : 與兩個(gè)流體介質(zhì)入口相對應(yīng)的A、B管束區(qū)域內(nèi)熱電偶的監(jiān)測平均溫度低于加氫空冷器入口壓力下水的露點(diǎn)溫度，即
權(quán)利要求
1. 一種適用于加氫空冷器銨鹽流動(dòng)沉積的檢測和控制方法，包括如下步驟①沿管箱長度方向在距離入口管箱C3)出口與第一排并聯(lián)翅片管束(9)連接處的1 :3m與兩個(gè)流體介質(zhì)入口(1、1’)相對應(yīng)的兩個(gè)管束區(qū)域(A、B)內(nèi)的五根翅片管束的頂部均安裝熱電偶；沿并聯(lián)翅片管束長度方向在距離第一中間管箱(4)進(jìn)口與對應(yīng)的并聯(lián)翅片管束連接處1 an的位置兩個(gè)流體介質(zhì)入口(1、1’ )相對應(yīng)的管束區(qū)域(A、B)內(nèi)以及所述的第一中間管箱兩端區(qū)域(C、E)和中間區(qū)域(D)內(nèi)的五根翅片管束頂部均安裝熱電偶；沿管束長度方向在距離出口管箱(8)進(jìn)口與第五排并聯(lián)翅片管束連接處0.2 Im的管箱兩端區(qū)域(C、E)與中間區(qū)域(D)內(nèi)的五根翅片管束的底部均安裝熱電偶；②熱電偶一端通過焊接或卡子方式與翅片管束固定，另一端通過傳輸電纜連接至工控計(jì)算機(jī)或DCS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；③對各監(jiān)測區(qū)域的熱電偶測試溫度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，控制距離入口管箱⑶出口與第一排并聯(lián)翅片管束9連接處的1 : 與兩個(gè)流體介質(zhì)入口(1、1’)相對應(yīng)的A、B管束區(qū)域內(nèi)熱電偶的監(jiān)測平均溫度低于加氫空冷器入口壓力下水的露點(diǎn)溫度，即Tavel=JjTJnin=I,2,^A,5)<TJKn-\Tave2=^TJn (n=l,2,3A,5)<T7Kn-\式中Tavel為流體介質(zhì)入口 1對應(yīng)的五根翅片管監(jiān)測平均溫度，Tave2為流體介質(zhì)入口 1’ 對應(yīng)的五根翅片管監(jiān)測平均溫度，η表示沿管束寬度方向自左向右的五根管束，表示加氫空冷器入口壓力下對應(yīng)的水的露點(diǎn)溫度；距離出口管箱(8)進(jìn)口與第五排并聯(lián)翅片管束連接處0.2 Im的管箱兩端區(qū)域(C、E) 與中間區(qū)域(D)內(nèi)的五根翅片管底部熱電偶監(jiān)測平均溫度高于硫氫化銨的結(jié)晶溫度，即5Ta^=YJJn ("=1，2，3，4，5)> :rNH4HS =1 5TaveA=YJJn ("=1，2，3，4，5)>rNH4HS =1 5TaveS = Σ Τη /η ("=1，2，3，4，5) > rNH4HSη-\式中Tave3、Tave4、Tave5分別為沿出口管箱(8)長度方向上的兩端和中間區(qū)域?qū)?yīng)的五根翅片管熱電偶監(jiān)測平均溫度，^H4HS為對應(yīng)的硫氫化銨結(jié)晶溫度；④沿著并聯(lián)翅片管束長度方向在距離第一中間管箱(4)進(jìn)口與對應(yīng)的并聯(lián)翅片管束連接處1 ail的位置兩個(gè)流體介質(zhì)入口(1、1’ )相對應(yīng)的管束區(qū)域(A、B)內(nèi)以及所述的中間管箱兩端區(qū)域(C、E)和中間區(qū)域(D)對應(yīng)的五根翅片管熱電偶監(jiān)測平均溫度分別為 Tave6> Tave7, Tave8, Tave9, Tarel。，其平均溫度的計(jì)算方法同步驟③中的計(jì)算方法相同；⑤加氫空冷器運(yùn)行過程中，利用工控計(jì)算機(jī)或DCS系統(tǒng)對不同監(jiān)測區(qū)域的熱電偶溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，獲取不同監(jiān)測區(qū)域內(nèi)熱電偶溫度，對于Tare6、Tave7, Tave8, Tave9, Tavelo對應(yīng)的管束區(qū)域，若ΔΤ> 10%，則可檢測判斷出五個(gè)區(qū)域內(nèi)某個(gè)區(qū)域發(fā)生了銨鹽流動(dòng)沉積，其中ΔΤ定義為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于加氫空冷器銨鹽流動(dòng)沉積的檢測和控制方法，其特征在于所述的Tarel和Tare2兩個(gè)區(qū)域內(nèi)熱電偶的監(jiān)測溫度低于加氫空冷器入口壓力下水的露點(diǎn)溫度，當(dāng)監(jiān)測溫度高于水的露點(diǎn)溫度時(shí)，通過加大加氫空冷器進(jìn)口的工藝注水量、降低注水溫度、提高風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速或者增大百葉窗的開度，直至熱電偶監(jiān)測溫度低于水的露點(diǎn)溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于加氫空冷器銨鹽流動(dòng)沉積的檢測和控制方法，其特征在于所述的Tare3、Tare4、Tare5三個(gè)區(qū)域內(nèi)熱電偶監(jiān)測溫度要高于硫氫化銨的結(jié)晶溫度， 當(dāng)?shù)陀诹驓浠@結(jié)晶溫度時(shí)，通過減少加氫空冷器進(jìn)口的工藝注水量、提高注水溫度、降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速或者減小百葉窗的開度，直至熱電偶監(jiān)測溫度高于硫氫化銨的結(jié)晶溫度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于加氫空冷器銨鹽流動(dòng)沉積的檢測和控制方法。控制距離入口管箱出口與第一排管束連接處的1～3m與流體介質(zhì)入口對應(yīng)的A、B區(qū)域內(nèi)熱電偶監(jiān)測溫度低于水的露點(diǎn)溫度，距離出口管箱進(jìn)口與第五排管束連接處0.2～1m的管箱兩端與中間區(qū)域內(nèi)的熱電偶監(jiān)測溫度高于NH4HS的結(jié)晶溫度，并通過注水量、注水溫度、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速或百葉窗開度進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制；控制距離第一中間管箱進(jìn)口與管束連接處1～2m的位置A、B對應(yīng)區(qū)域以及管箱兩端和中間區(qū)域熱電偶監(jiān)測溫度偏差小于10%，否則加大注水降低溫度偏差；本發(fā)明避免空冷器進(jìn)口1～3m出現(xiàn)液態(tài)水干區(qū)引起NH4Cl沉積，還避免末管程出現(xiàn)NH4HS沉積引發(fā)沖蝕，并可檢測空冷器是否出現(xiàn)流動(dòng)不平衡。
文檔編號(hào)G01N25/20GK102338762SQ20111024699
公開日2012年2月1日 申請日期2011年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月25日
發(fā)明者偶國富, 金浩哲, 顧望平 申請人:杭州富如德科技有限公司