NH3-H2S环境蜡油加氢空冷出口管道冲蚀损伤特性预测模型

以蜡油加氢反应流出物空冷器出口管道为研究对象,基于腐蚀性介质组分H₂S、NH₃在水相中不同温度下的分布特性分析,揭示了多组分流体流动过程中的冲蚀损伤机理,构建了空冷器出口管道冲蚀损伤特性的预测方法。采用Mixture模型与k-ω湍流模型对出口管道的冲蚀损伤特性进行了数值模拟,并采用剪切应力、传质系数、损伤速率等参数对冲蚀损伤特性进行了定量表征。结果表明：随着空冷器出口管系距离三通中心轴向距离的增加,管内流体流速和水相体积分数不断增加,传质系数和损伤速率较大区域位于管道底部区域,传质系数最大值为5.055×10^-4m/s,最大损伤速率为0.153 mm/a;剪切应力最大位置位于三通管道底部距离中心约760 mm处,综合判定该区域为发生冲蚀损伤的最高风险区域;预测的冲蚀损伤高风险区域与实际测厚减薄最严重区域基本重合,研究成果可为空冷器出口管系的测厚布点及寿命预测提供技术支撑。     

加氢装置空冷器出口管道多元水-盐体系的冲刷腐蚀特性

基于工艺关联过程及流体仿真模拟,分析了某石化企业加氢反应产物空冷器(REAC)系统出口管道中多元腐蚀流分布规律,建立了包含铵盐结晶温度、NH4HS质量分数、最大壁面剪切应力、水相体积分数等参数的流动腐蚀表征预测体系,并通过测量腐蚀产物及腐蚀余量等来验证预测模型的准确性.结果表明:正常工况下,空冷器出口管道内无铵盐结晶风...     

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。     

催化裂化油浆管道冲蚀损伤预测方法研究

以催化裂化油浆泵出口管道为研究对象,基于高温硫腐蚀和催化剂冲刷磨损机理分析,构建了一种适用于腐蚀、冲刷共同存在环境下的管道冲蚀损伤特性数值模拟预测方法,将流体流动、物质传递、化学反应和固体粒子追踪等多物理场模型耦合,获得流动参数、腐蚀介质浓度、催化剂碰撞角度分布,采用冲刷磨损速率、腐蚀减薄速率和表面减薄速率分别对冲刷、腐蚀和二者协同作用进行定量表征,并通过动态旋转挂片试验验证了数值模拟结果。结果表明：较大的压力、紊乱的流态能够驱动颗粒不规则运动,产生较大的冲刷磨损风险,也使管道近壁面的腐蚀介质分布不均匀,泵出口和水平直管段前端腐蚀介质浓度相对较高;在腐蚀-磨蚀协同作用下,管道壁面减薄速率平均值为0.46 mm/a,最大减薄速率可达0.55 mm/a;模型预测的损伤程度和减薄速率与实验结果基本吻合,研究成果可为管道损伤监测和寿命预测提供支持。     

加氢空冷器注剂T型管内气-液流动特性的数值模拟

以加氢反应流出物空冷器(简称加氢空冷器)系统前的工艺注剂T型管为研究对象,分析其工艺过程,基于工艺注剂T型管的几何特征建立结构离散模型,选择Mixture模型和Realizable k-ε模型对其在操作工况下的流动特性进行计算流体动力学(CFD)模拟,考察不同注剂T型管结构的管内水相分率、湍动能、剪切应力等流体动力学参数的分布规律,揭示气-液两相流动作用下注剂T型管段的冲蚀减薄现象的形成机理。研究结果表明:水相分率及剪切应力最大的位置,即横坐标x位于-0.15~-0.26m之间,管道易发生穿孔泄漏。超声波测厚仪测试获得的管道剩余壁厚与数值预测的结果基本吻合。     

加氢空冷器腐蚀产物漂移特性的数值模拟与分析

分析加氢反应流出物空冷器(Reactor effluent air coolers,REAC)系统的工艺关联过程,揭示空冷器内NH4Cl、NH4HS及FeS等腐蚀产物的形成机理,建立腐蚀产物漂移沉积的数理模型;采用Mixture多相流模型和DPM(Discrete phase model)模型,模拟流动环境下加氢REAC系统中腐蚀产物的漂移沉积特性。结果表明,加氢REAC系统入口法兰处的结构突变,加剧了壁面边界层的紊动状态,气、液相间产生剪切作用对颗粒相起加速拖曳作用;液相分率、颗粒停留时间分布及沉积速率应作为加氢空冷器内腐蚀产物漂移沉积预测的关键参数,液相分率低、颗粒停留时间长和颗粒漂移沉积速率高的区域是出现腐蚀产物堵塞管束的高风险区域。数值预测的结果与红外热成像测得的表面温度场和管箱开盖的解剖结果基本吻合。     

炼油行业空冷器防腐蚀的CFD研究进展

介绍了空冷器的腐蚀现状,分析了空冷器的主要腐蚀原因,即由HCl占主导的低温HCl-H2S-H20体系腐蚀和流体冲刷腐蚀造成.对计算流体力学(CFD)方法在空冷器防腐蚀研究中的进展情况进行了总结,指出现有研究的优势与不足.CFD数值模拟为防腐蚀研究提供了一种新方法,有助于理解空冷器腐蚀的原因与机理,同时能够在腐蚀发生之前,通过CFD模拟计算,明确露点位置,分析空冷器的冲蚀规律,找出空冷器的最薄弱位置和预测管束的腐蚀速率,为优化空冷器设计及工艺防腐提供可靠的理论依据.并对CFD在炼油行业空冷器防腐蚀方面提出了建议.     

渣油加氢空气冷却器NH4Cl结晶影响因素分析及沉积特性预测研究

渣油加氢装置因原料劣化腐蚀性强,设备长期处于极端运行工况下,导致冷换设备铵盐腐蚀性风险大。以沸腾床渣油加氢系统空气冷却器(简称空冷器)为研究对象,采用NRTL-RK模型构建多组分体系下反应流出物系统化学离子-平衡模型,并通过工艺过程关联分析和数值模拟分析相结合的方式,对系统内铵盐结晶腐蚀风险进行评估。计算结果表明,空冷器存在NH₄Cl腐蚀风险,结晶温度为169～187℃,且铵盐结晶速率随着温度降低不断增加,极限工况下为0.22 kg/h。空冷器对流换热模型通过组分运输方程和冷凝模型构建,数值模拟结果表明,随着流动的持续,最大的传质系数(1.52×10^-4 m/s)和腐蚀速率(0.43 mm/a)出现在出口集合管底部。     

空冷器冲刷腐蚀的流动仿真

针对空冷器管束因冲蚀破坏引起的泄漏事故,以某空冷器管束的流动仿真研究为例,应用计算流体动力学(CFD)软件进行管束内流体的流动模拟,计算过程采用标准k-ε湍流模型及SIMPLEC算法,模拟结果与实际管道的检测结果吻合较好.为空冷器管束冲刷腐蚀的进一步研究和空冷器的寿命预测及其延寿技术的研究提供了依据.     

高含硫气田湿气集输管道冲蚀风险预测研究

通过对普光气田集输管道现场检测发现,管道多处发生明显的冲刷腐蚀,造成壁厚减薄。基于湿气集输管流流体动力学数值模型,开展气液两相冲蚀风险预测与评价研究。结果表明,普光气田集输管道气液相交界面上剪切应力较大,易发生冲蚀;上倾管段为段塞流流型,其下部管底区域剪切应力较大,流动腐蚀风险较高,是腐蚀监测的重点区域;集气站内集输管道环形障碍物后、分流支管入口、接管两侧及管汇主管中下部区域冲蚀风险高。研究结果为普光气田集输管道腐蚀监测与控制及安全管理提供了技术参考。     

1．8Mt／a蜡油加氢脱硫装置高压空冷器腐蚀分析和控制

介绍中国石化镇海炼化分公司1．8Mt／a蜡油加氢脱硫装置高压空冷器的腐蚀情况,判断该空冷器存在典型的NH．HS,NH4 Cl垢下腐蚀,在出口底板处还形成了高速冲刷腐蚀。对腐蚀原因进行了详细的分析,结果表明,该空冷器设计的入口流速偏高、出口管线和空冷器变频器的非对称布置导致介质偏流、实际工况下装置加工原料的硫、氮含量峰值远远高于设计值,实际的Kp值大于0．5,注水量偏少,脱硫净化水回用带入氯离子,从而导致铵盐部分结晶形成垢下腐蚀。管箱隔板的平衡孔结构加剧冲刷腐蚀,导致管箱底板穿孔。阐述了装置所采取的系统性的控制措施,并对其效果进行了考察,提出了进一步的强化和改进措施。     

湿硫化氢环境下管线的腐蚀及防护

文章对胜利炼油厂蜡油加氢装置的临氢高压空冷器出口管线及重油加氢装置低压酸性气体脱硫系统胺液再生塔顶空冷器出口管线的腐蚀进行了分析,指出H2S含量、介质流速、温度及材质是影响腐蚀的主要因素,并提出控制介质流速在0.4～0.61m/s、合理选材、加注缓蚀剂和加强监测可避免腐蚀事故的发生.     

高压空冷器入口管束内流动参数分布特性的数值模拟

为揭示腐蚀性介质输送导致的高压空冷器入口管束的流动腐蚀失效机理,准确预测管束的高风险位置,提出了以传质系数和剪切应力作为空冷器入口管束流动腐蚀的关键表征参数。采用Mixture模型和SST k-ω湍流模型对空冷器入口管束段进行数值模拟,获得了入口管束内传质系数和剪切应力的分布特性。结果表明：空冷器入口配管存在偏流现象,引起管束内流动参数左右不对称。其中,传质系数与剪切应力的最大值重合位置位于a管排位号为a13-a14、a34-a35管束的R1区域（即Z为11.5~26.4 mm）,为流动腐蚀失效的高风险区域。对比失效案例可知,传质系数、剪切应力分布的最大区域与管束腐蚀泄漏失效的区域基本一致,验证了表征参数和预测方法的准确性。研究成果有望为高压空冷器的耐流动腐蚀优化设计和在役风险检验提供理论支撑。     

基于CFX的水平管等径三通失效分析数值模拟

应用计算流体动力学（CFD）方法及CFX软件,建立水平管等径三通中的流体湍流和冲蚀数学模型。考虑等径三通近壁面处湍流的衰减,设定流动介质的气相为连续相,液相为离散相,边界条件设定为质量入口和压力出口组合,其中进口为气液两相质量流量和体积分数,出口为截面平均静压。采用稳态模拟和有限体积法对充分发展的气液两相流管内流动进行数值模拟,经过计算得到流动介质的速度流线、速度矢量及气液分布。其中,气相速度最大为21．2m／s,液相速度最大为13．4m／s;流速增大时,气液两相流的壁面切应力相应增大,气相最大切应力为36．87Pa,液相最大切应力为68．24Pa。剪切力破坏管壁腐蚀产物膜,加剧腐蚀产物膜的脱落。综合各因素解释等径三通冲蚀磨损的原因,同时结合失效样品壁厚检测结果,论证气液两相流对水平管等径三通冲蚀磨损的失效规律。     

蜡油加氢处理装置高压空气冷却器腐蚀分析及预防措施

对3.2 Mt/a蜡油加氢处理装置的高压空气冷却器管束腐蚀的机理进行了探讨。对腐蚀系数(Kp)、冷高压分离器水中NH4HS的质量分数、介质流速等数据进行了分析与计算。为保证高压空气冷却器的平稳运行,提出了以下有效防腐措施:(1)根据原料含氮质量分数及时调整注水量,保证冷高压分离器水中NH4HS的质量分数不高于8.00%;(2)严格控制注水中Cl-,O2,CN-的含量。     

加氢热低分气空冷器腐蚀与防护

对在加氢装置高压空冷腐蚀状况、腐蚀机理研究的基础上,结合某厂加氢装置热低分气空冷发生腐蚀泄漏的实际案例,以该厂实际生产数据为依据,分析计算了该空冷的工艺条件以及相关腐蚀数据。通过分析,对该类空冷发生腐蚀的主要形式、腐蚀的主要因素以及防护措施进行了探讨。     

高压换热器内腐蚀原因的判别与预防

对润滑油高压加氢装置循环氢/热高分油气换热器内腐蚀进行宏观检测、远场涡流检测、常规涡流检测以及垢样分析,采用热力学定量计算判定了腐蚀原因,并提出了相应的预防措施。结果表明,腐蚀集中在管程出口处以及靠近管板部分的换热管,腐蚀产物中存在大量氯化铵盐结晶,腐蚀发生的原因为氯离子腐蚀和NH4Cl盐垢下腐蚀。实践表明在管壳程温度相对较低工况时,将注水由空冷前改为换热器管程入口前,并适当提高注水量和循环氢流量可以有效消除管程内的氯化铵盐,防止管束堵塞,在正常生产中严格控制管程出口温度不低于135℃,可以防止液态水的生成,消除氯化铵盐溶解带来的对奥氏体不锈钢敏感的氯离子腐蚀、铵盐垢下腐蚀和电化学腐蚀。