一种旋转式液固两相流冲蚀磨损试验装置的研制

针对目前液固两相流冲蚀磨损试验装置存在实际冲角误差大、浆体浓度不均匀等问题,研制了一种旋转式冲蚀磨损试验装置。该装置允许的冲角范围为0°~90°,冲击速度为0~28.5m/s连续可调,利用搅拌叶片和导流槽实现不同冲击速度下浆体浓度的均匀性,具有速度稳定、可同时测试8个不同冲角下的试样、操作方便等特点。对低碳钢在不同冲击速度和冲角下的试验表明,所测得试验数据误差在6.8%以内,冲蚀磨损规律与经典结论一致。因此,该装置有望作为一种准确可靠的冲蚀磨损试验研究新平台而应用于耐冲蚀磨损优化设计和寿命预测等领域。     

空气冷却器入口注剂喷射混合结构的流动特性

空气冷却器入口处注剂喷射混合结构内的流动特性对注剂与主流的充分混合及空气冷却器的使用寿命都起到决定性作用。根据注剂喷射混合结构内的多相流流型特征和入口条件,以混合模型为多相流模型,以Realizable k-ε模型为湍流模型,对混合结构内的流动特性进行了计算流体力学模拟。数值模拟结果显示:在注水区,所选注剂喷嘴具有良好的混合效果,同时避免了垂直注射给管道侧壁带来的冲蚀;在混合区,叶片一、叶片三的背流面形成了多相流漩涡,漩涡对多相流相间的扰动进一步增强了相间的混合;当距离混合器出口超过混合器长度2倍时,相间混合逐渐减弱,管道中的水相分率不再发生明显改变;随着叶片半径的增大,在混合器下游相应位置上湍流强度随之增加,混合区剪切力超过15.8Pa时,需考虑升级混合器材质或者增加耐冲蚀衬套。     

加氢装置反应流出物系统的腐蚀及选材

阐述了影响加氢装置反应流出物空气冷却器(REAC)系统腐蚀的主要工艺参数,介绍了国内外相关领域的研究进展。对系统腐蚀、选材和防腐蚀设计等方面进行了总结,明确了相关注意事项,提出了改进建议和研究方向。     

10#碳钢在NH4HS溶液中的冲蚀规律

设计搭建旋转式冲蚀实验装置,采用电化学方法,针对含硫污水腐蚀体系,考察了NH₄HS质量分数、介质温度、Cl^-质量浓度等对典型加氢空冷器管材10^#碳钢冲刷腐蚀规律的影响;结合扫描电镜(SEM)分析腐蚀产物膜形貌,揭示10^#碳钢发生腐蚀的内在机制。结果表明,在质量分数5.0%NH₄HS溶液中,10^#碳钢表面形成致密的腐蚀产物膜;随着NH₄HS质量分数的增加,腐蚀产物膜厚度增加,但出现的龟裂和疏松现象,降低了对金属基体的保护作用;随着介质温度的升高,腐蚀产物膜致密度下降,易发生脱落;腐蚀产物膜受Cl-侵蚀会成蜂窝状,流速大于3.5 m/s时,10^#碳钢的腐蚀速率随Cl^-质量浓度的增加而迅速升高。     

加氢处理系统NH4Cl结晶沉积预测及优化防控

通过热力学计算获得NH₄Cl结晶反应的平衡曲线,分析冷换设备中NH₄Cl结晶沉积机理;针对某石油化工厂典型加氢反应流出物冷却分离工艺,运用Aspen仿真软件建立多相平衡体系,计算获得气相中K_p即p_HCl×p_NH3随温度的变化曲线;结合二者建立加氢反应流出物冷却分离系统NH₄Cl结晶预测模型,计算获得含不同N、Cl质量分数进料的NH₄Cl结晶温度,并提出基于NH₄Cl 结晶沉积预测的冷却分离系统注水优化方案。结果表明,冷换设备中NH₄Cl结晶沉积存在自加速过程,典型工况下NH₄Cl结晶温度在155~205℃范围,主要发生在热高压分离高压换热器和空冷器内;根据进料N、Cl的质量分数预测NH₄Cl结晶温度,并及时移动注水位置和调节注水量,可有效防止NH₄Cl结晶沉积及垢下腐蚀。     

基于Aspen Plus的加氢反应流出物铵盐结晶速率计算模型与分析

通过分析加氢反应流出物系统的铵盐结晶过程,建立铵盐结晶速率的计算模型,将其与Aspen Plus结合进行二次开发,利用Aspen Plus强大的物性数据库定量计算了反应流出物多相流体系铵盐结晶速率,并分析不同原料组成及工况下的NH4Cl与NH4HS结晶速率的变化规律。结果表明,在加氢反应流出物温度较高时,铵盐结晶速率一般为0;进入冷换设备后,随反应流出物温度的降低,开始出现铵盐结晶;开始结晶时的铵盐结晶速率最大,后随着温度的降低,铵盐的结晶速率迅速降低。加氢反应流出物系统铵盐起始结晶温度随着原料油氮、氯或硫质量分数的增加而增加。加氢反应流出物系统NH4Cl的起始结晶温度随系统操作压力的升高而增加,而最大结晶速率随着系统压力的升高逐渐下降,最大结晶速率一般出现在160~210℃的范围内;NH4HS的最大结晶速率一般出现在30~60℃,最大结晶速率比NH4Cl高约4~5个数量级。典型案例应用表明,所建立的计算模型准确可靠。     

空冷入口管NH3-HCl-H2S结晶特性预测及注水混合数值模拟

加氢空冷器是炼油化工企业的关键设备之一.近年来中国进口原油以高硫高酸原油为主,原油种类超过150种,加工过程中还存在原油掺炼的情况,工况弹性大、风险突出,因此研究铵盐结晶规律以及注水工艺防护措施成为维护空冷器设备安全运行的重要内容.以某石油化工厂加氢空冷系统入口集合管为对象,依据质量守恒,基于逆序倒推法,建立烃、水两相...     

延迟焦化开工线腐蚀机理及温度模型预测

以某延迟焦化装置为研究对象,明确了延迟焦化装置开工线发生的低温湿硫化氢(H2S)腐蚀问题并分析了腐蚀机理,在此基础上确立了开工线温度作为腐蚀失效的表征参量;由于开工线温度直接测量有延迟、成本高,且延迟焦化生产中各环境变量具有较强的非线性、时变性和复杂性,在高斯过程回归(GPR)模型的基础上,提出了基于引力搜索算法(GSA)优化的复合核函数高斯过程回归(GSA-CKGPR)模型,实现了开工线温度的软测量。通过对实际延迟焦化过程数据的训练预测分析,表明该预测模型相比于单核GPR模型、支持向量回归机(SVR)模型以及其他启发式优化算法具有更好的预测精度和稳定性,相对GPR模型均方根误差降低了47.3%,有利于延迟焦化开工线温度的精准预测,可为该装置的工艺操作参数优化及安全稳定运行提供理论支撑。     

加氢反应流出物空冷器出口配管的弯管冲蚀特性表征及数值预测方法

针对加氢反应流出物空冷器(REAC)出口管道系统频繁发生的冲蚀失效问题,揭示了复杂流动腐蚀环境下管道冲蚀失效机理,提出了以离子传质系数(kc)及三向应力求得的最大剪切应力(τm)作为REAC出口配管的弯管冲蚀特性关键表征参数;采用Mixture多相流模型和SST k-ω湍流模型对空冷系统的出口配管进行流体动力学数值模拟,对比分析获得了各弯管处的传质系数和最大剪切应力的分布规律。结果表明：REAC出口配管的弯管中传质系数kc与最大剪切应力τm的重合位置位于弯管8上的55°≤α≤85°管段,是冲蚀失效的高风险区域;失效案例解剖结果表明,基于传质系数kc、最大剪切应力τm分布预测的冲蚀失效高风险区域与弯管冲蚀泄漏失效的区域基本一致。研究成果有望为空冷器进出口管道系统的耐流动腐蚀优化设计、优化运行和在役风险检验提供理论支撑依据。     

基于优化RVFLN模型的延迟焦化开工线H2S浓度预测

分析了延迟焦化开工线腐蚀的原因,其主要腐蚀形式为低温湿硫化氢（H2S）腐蚀,集成工业现场异构数据库系统,建立了基于随机权神经网络（RVFLN）的焦化装置开工管线内H2S浓度的数据驱动预测模型。首先用主成分分析法对输出变量进行降维;然后根据相关系数大小筛选影响开工线内H2S浓度变化的主要影响因素,将其作为模型输入用来训练模型;为获得更好的泛化性能,将RVFLN的随机权重控制在［0,1］之内,建立小规范随机权重神经网络（SNRVFL）;最后用现场数据对模型进行测试评估。结果表明,与PLSR、BPNN、SVR模型对比,优化后的RVFLN模型在预测精度和计算速率上都有较好表现,该模型适用于焦化装置开工管线内H2S浓度的实时在线预测,可为延迟焦化装置压力管道内的流动腐蚀风险评估提供基础数据。