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...     

加氢装置高压换热器失效分析及铵盐腐蚀结晶温度的变化规律研究

通过分析某煤柴油加氢装置高压换热器（E-104）管束失效案例,初步判断系统存在铵盐垢下腐蚀风险。建立了反应流出物系统的仿真模型,由此分别计算失效换热器管程、壳程发生铵盐结晶的风险,结果表明：所研究系统中不存在NH₄HS结晶风险;系统铵盐结晶温度随腐蚀性元素含量的提高稍有提高;在原工况、新工况下,热高压分离气系统的NH₄Cl结晶温度分别为177℃和181℃,冷低压分离油系统的NH₄Cl结晶温度分别为178℃和182℃,在原工况操作条件下,E-104的管、壳程均存在NH₄Cl结晶的风险。通过正交试验确定各因素对NCl结晶温度的影响程度由高到低的顺序为：Cl元素含量＞N元素含量＞系统气相流量＞系统操作压力,并进一步得到NH4Cl结晶温度随Cl、N含量的变化规律,利用此规律进行预测将大大提高对NH4Cl结晶温度的预测效率。     

渣油加氢装置汽提塔顶空冷器的腐蚀泄漏分析

针对A炼油厂渣油加氢装置汽提塔顶空冷器(EA-3001)管束首端焊口腐蚀泄漏状况,展开了检测和分析研究,明确了管束端部胀口铵盐聚集形成垢下腐蚀是造成泄漏的原因。汽提塔上部及其冷凝冷却系统发生腐蚀的原因在于自反应系统来的反应产物中一般含有H_2S,NH_3和Cl~-等腐蚀性介质,通过加氢反应形成NH_4HS和NH_4Cl,在温度压力降到一定程度结晶析出,再加上工艺操作引起管束偏流以及露点腐蚀,导致了空冷EA-3001发生铵盐腐蚀泄漏。建议严格控制原料中的氮含量,改善空冷器前注水措施,调整好注入量,以减少铵盐的生成,保证装置的安全稳定运行。     

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。     

冷高分加氢空冷器流动腐蚀预测

依据冷高分加氢裂化实际运行工况,利用HYSYS计算出加氢空冷器的物性参数、多相流流量随温度的变化趋势和腐蚀性参数在气液两相中的动态变化量。将物性参数导入传热软件HTRI,获取管束内各位置处的温度。通过分析得出空冷器面临NH4HS盐结晶堵塞和多相流冲蚀的风险,第一管程距空冷器入口10.4~11.8 m区域是铵盐开始结晶沉积的位置。红外热成像仪的检测结果表明:该空冷器在该工况下运行多年后,部分空冷管束出现堵塞,与预测结果吻合。提出优化进料组成并适当控制原料硫、氮含量,在工艺允许的范围内适当增加二系列的注水量,并采取暂时停用1200号单元净化水、改善水质等措施,降低腐蚀风险。     

NH3-HCl-H2S环境下加氢空冷系统流动腐蚀演化机理及冲蚀特性预测

以某石化公司柴油加氢空冷器及其出口管道系统的流动腐蚀运行风险为研究对象,基于流动-传热-相变过程中的工艺关联分析,研究腐蚀性易结晶组分NH3、H2S、HCl在多元流体中的变化规律,揭示多元多相流体输运过程NH3-H2S-HCl环境下的流动腐蚀演化机理,建立了基于工艺分析的空冷器流动腐蚀分析方法。基于分析结果,采用Mixture模型与SST k-ω湍流模型对空冷器出口管道的冲蚀特性进行数值预测,定量分析剪切应力、传质系数及腐蚀速率等冲蚀表征参数的分布规律,进行冲蚀高风险区域的定量预测。研究结果表明：空冷器出口二级管道的三通3、三级管道的三通4的流动腐蚀各项表征参数均处于高值,其中最大腐蚀速率达到2.86×10-7kg/(m2•s),易发生冲蚀穿孔泄漏。超声波测厚仪测试获得的管道减薄趋势与数值预测的结果基本吻合,可为加氢空冷系统的抗流动腐蚀优化设计和在役风险检验提供理论支撑。     

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。     

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。     

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。     

基于FLNN的空冷器系统氯化铵结晶温度预测

空冷器是炼油工业的核心设备,氯化铵(NH4Cl)沉积腐蚀是空冷器系统的主要失效形式之一。本文通过深层机理和实验分析,选择铵盐结晶温度作为沉积腐蚀的关键决策变量。由于函数链神经网络适合处理非线性问题,且迭代速度快,采用函数链神经网络作为模型的基本算法。为了提高模型的泛化性能,建立了一个带小规范权重的混合函数链神经网络。利用训练得到的模型对酸水汽提塔空冷器NH4Cl结晶温度进行了预测。实验结果表明,与PLS模型,BPNN模型和传统FLNN模型相比,改进的FLNN算法具有更好的泛化性能。     

基于偏最小二乘法的加氢换热器NH_4Cl结晶温度预测模型

为解决加氢装置换热器中NH_4Cl结晶机理不清、结晶温度预测难、实际指导关联性差的问题,以某加氢改质装置换热器失效为研究对象,采用工艺过程模拟,基于实际操作工况进行工艺计算分析,明确加氢换热器NH_4Cl结晶失效风险,揭示NH_4Cl结晶沉积腐蚀机理,同时确定换热器NH_4Cl结晶温度主要影响因素。运用偏最小二乘法构建多变量下加氢换热器NH_4Cl结晶温度预测模型。结果表明,换热器E1103A/B中存在NH_4Cl结晶风险,结晶温度为188℃。反应流出物系统中压力、氯含量及氮含量是影响NH_4Cl结晶温度的主要因素,所建立的预测模型具有良好的精度(最大相对误差为2.73%,平均相对误差MRE为1.34%,均方根误差RMSE为3.09),实现了NH_4Cl结晶温度的定量预测。     

基于pH值计算的加氢空冷器系统腐蚀风险分析

对加氢反应流出物空冷器系统进行了腐蚀失效机理分析,构建了反应流出物多相流体系中溶液介质pH值的计算模型.当原料油进料量为105 t/h、空冷器操作压力为13 MPa时,分别考察原料油中硫、氮、氯含量及注水量等不同因素对空冷器系统溶液介质pH值的影响.结果表明:①与低温区域(温度低于140 ℃)相比,高温区域(温度高于145 ℃)溶液介质pH值低于5.5,空冷器的腐蚀失效风险较高;②综合原料油中不同硫、氯及氮含量对溶液介质pH值的影响,反应流出物空冷器入口温度在152℃时,溶液介质pH值在4.4～5.4存在较高的腐蚀失效风险;③空冷器注水量大于13 t/h时,可有效降低空冷器系统的腐蚀失效风险.建议在加工高硫、高氯等劣质原料油时,适量注入氨水或有机胺,以降低由pH值引起的空冷器腐蚀失效风险.     

加氢反应流出物中铵盐腐蚀及预防

随着加工原油的劣质化,加氢原料中S,N和Cl等腐蚀介质含量的增加,铵盐产生的腐蚀在加氢装置中更加突出。在2013年炼油区大修中,对加氢联合装置反应流出物中铵盐腐蚀情况进行了调查,主要检查了高压空冷器和高压换热器等重要设备的铵盐腐蚀情况,对各装置反应流出物铵盐腐蚀原因进行分析后提出在低腐蚀系数(Kp)环境下,保证NH4HS质量分数低于4%和监控铁离子含量的措施。     

加氢空冷器NH_4Cl流动沉积特性数值模拟

针对失效频繁的加氢空冷系统,通过对NH_4Cl沉积过程的工艺关联分析,揭示了NH_4Cl颗粒的成因及沉积机理,基于Eulerian-Lagrange方法建立NH_4Cl沉积数理模型,模拟空冷器内多相流体系下NH_4Cl颗粒沉积分布特性。结果表明:空冷器内气液相及平均流速分布波动较大,导致部分管束内NH_4Cl颗粒沉积加剧,颗粒沉积多集中在管箱两侧底部及两侧边缘管束入口附近;空冷器内铵盐沉积速率存在临界值,当多相流的流速大于3.0 m/s时,铵盐颗粒的沉积速率稳定在一个相对较低的范围内,而当其流速小于3.0 m/s时,颗粒的沉积速率将随着流速的降低而迅速升高;数值计算结果与失效案例的统计结果及红外测温仪的检测结果基本一致。     

加氢装置高压空冷器管口受力的优化计算

以某440万t/a渣油加氢装置高压空冷器及其进出口管道布置为研究背景,运用CAESARII软件对高压空冷器及其进出口管道进行模拟和数据分析。在正常操作工况下,通过改变设备模拟方式、设备计算温度、支撑点形式和管道布置形式,找出了精确的空冷器设备模拟方式,并得出在支撑点处设置低摩擦副以及改变管道走向可以减小空冷器管口受力,同时取进出口管道的平均温度作为空冷器计算温度更为合理。最终在满足空冷器管口受力情况下,合理布置管道,减少管道材料,节约工程投资。     

常压塔顶NH_3和HCl气体的流动反应多物理场耦合研究

针对常顶系统的铵盐结晶和腐蚀问题,构建了常压塔顶工况下NH_3和HCl气体反应结晶的数理模型,进行温度场、流动场和浓度场多物理场耦合分析,通过数值模拟的方式探讨了管路系统内铵盐的分布状况,为管路系统的腐蚀防护提供参考。该研究方法基于几何结构建模,通过计算流体动力学和多物理场耦合相结合的分析,直接展现设备几何位置层面的铵盐浓度,结果更加准确,可视化程度更高。     

基于流动与传热耦模拟的空冷系统铵盐沉积特性研究

铵盐腐蚀是加氢反应出物空冷器(REAC)系统的典型失效形式。为了研究REAC系统中铵盐的腐蚀特性,采用混合模型、流体热传递模型和颗粒跟踪模型进行了数值模拟。结果表明,第一排和第二排管内各截面的温度和速度偏差较小。对于颗粒运动轨迹,颗粒的惯性起着重要作用,颗粒越小,在空冷器中沉积越均匀。然而,对于较大的颗粒,它们更倾向于从垂直弯头内侧下落,并在饱和前优先沉积在入口集箱和管道处。在换热器管材中,第二排管材的沉积数量大于第一排管材,高危管材主要集中在中部和右侧区域。在实际运行条件下,颗粒的动力学参数与堵塞位置相吻合。     

国产INCOLOY825高压空冷器的设计制造

国内自行设计制造的INCOLOY 825高压空冷器已应用在齐鲁石化公司胜利炼油厂1.5Mt/a(150万吨/年)渣油加氢脱硫(VRDS)装置中.与装置中原有的反应产物空冷器相比,空冷器翅片管以IN-COLOY 825合金为基管,增强了设备的防腐蚀性,延长了装置的运行周期并提高了操作可靠性.     

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...     

润滑油加氢高压换热器腐蚀分析与防护

某石化公司0.2 Mt/a润滑油加氢装置定期检查中，发现加氢高压换热器管程存在严重腐蚀现象，主要集中在换热管下半部温度较低区域，经腐蚀产物分析，主要是NH₄Cl结晶垢下腐蚀。对装置运行状况分析表明，影响NH₄Cl结晶因素主要有原料油中氯含量、换热器注水效果、换热器操作温度等。在换热器防腐升级改造中，采用专用脱氯剂，有效降低了原料油的氯含量，提高管程出口温度降低了NH₄Cl结晶的可能性，改善注水冲洗效果降低了NH₄Cl浓度及在换热面停留时间，材质升级改造提高了换热面金属抗腐蚀能力。升级改造后的3 a运行期间，换热器管程侧未出现铵盐结晶，防止了铵盐垢下腐蚀的发生，保证了润滑油加氢装置的正常运行。