专利名称：一种适用于加氢空冷器铵盐流动沉积的检测和控制方法
技术领域：
本发明涉及化工领域设备系统的流动腐蚀在线监测，具体地说是涉及一种适用于加氢空冷器铵盐流动沉积的检测和控制方法。
背景技术：
自1959年Chevron公司发明的Isocracking加氢裂化技术投用以来，经过六十多年在全世界范围内的迅速发展，加氢裂化反应流出物空冷器(Reactor Effluent Air Coolers，简称REAC)系统在石油化工领域占据重要地位。随着我国加入WT0，中东高硫劣质原油的进口逐年增加，与之对应的是许多炼油企业的加氢裂化装置相继进行了高硫扩能改造，随后发生了多起加氢REAC系统管束的穿孔泄漏事故，严重影响了炼油企业装置的正常运行，经济损失惨重。加氢REAC系统的腐蚀失效问题由来已久，国外最早针对加氢REAC系统的失效调研统计起始于1968年，其中R. L. Piehl在API炼油会议上将REAC出口管道的失效定性为冲刷腐蚀失效，给出的解决办法是给定临界流速控制冲蚀，但亦同时指出PH值大于7的碱性溶液中硫化物的腐蚀是造成冲刷腐蚀的主要原因，其中NH3、H2S的含量、氯化物、氰化物和氧化物可能会对腐蚀具有一定影响，但尚未给出具体的定量影响规律。此后，随着国际上加氢REAC系统的管束泄漏问题不断涌现，1975年，NACE T-8委员会委托R. L. Piehl就加氢 REAC管束的腐蚀问题对数十家炼油厂的40余套装置进行了调研，调查结果表明加氢REAC 系统的腐蚀问题与NH4HS浓度呈现显著的线性关系，即NH4HS < 2%时，腐蚀较轻，当NH4HS 浓度逐渐增大时，腐蚀加剧，2%的NH4HS浓度可视为加氢REAC系统腐蚀的一个重要转折点。1976年，NACE T-8委员会各大炼油企业更为广泛的加氢REAC系统流动腐蚀失效案例并进行统计分析，确定将工艺介质的流速、腐蚀因子Kp值(Kp = H2S (mol) % XNH3(mol) % ) 和含硫污水的NH4HS浓度作为加氢REAC系统腐蚀的主要控制参数。1996年，Unocal/UOP的 Harvey and Singh为了进一步研究REAC和相联管道腐蚀方面的影响因素，在全球范围内针对46套加氢装置进行更为深入的调研，调研集中在了加氢REAC系统的操作条件影响上，例如工艺流程、进料中的气体流动速率、杂质含量m2S、NH3、Cl—、CN等)、注水过程等，给出了以进料量、速率、反应器效率、流速和温度、压力及管束内流动面积等参数为主体的REAC腐蚀评价体系。然而Harvey and Singh的调研结论并未形成控制加氢REAC腐蚀的创新体系， 不足之处仍在于缺少腐蚀机理的定性分析和对腐蚀位置的定量准确预测，基于生产提出的加氢REAC腐蚀控制方法局限性很大。2002年和2004年，API在以往调研结果的基础上，先后推出了加氢REAC系统设计、制造、选材、运行、检验指南API 932-A、API 932-B，明确提出将REAC系统管束流速控制在4. 6m/s 6. lm/s, Kp值小于0. 5、NH4HS浓度小于8%，推荐将管束系统材质升级为^C0l0y825，可有效控制REAC系统的腐蚀，应用中发现，尽管完全按照上述控制参数进行设计，加氢REAC系统的失效仍然频繁出现。现有研究表明，加氢REAC系统的流动腐蚀失效与反应流出物冷却过程中结晶沉积的NH4Cl和NH4HS密切相关，其中针对普遍工况而言，NH4Cl的结晶沉积温度约为170°C，而NH4HS的结晶沉积温度约为40°C。加氢REAC系统入口温度120 140°C，故在加氢REAC 系统入口势必出现NH4Cl的结晶沉积，为防止NH4Cl的结晶沉积，通常在加氢REAC系统入口前进行工艺注水，以冲洗结晶沉积产生的铵盐。调研过程中发现，各大炼油企业的加氢 REAC系统工艺注水方式多样，注水点既有单点注水，又有多点注水，注水量亦有很大差别， 且系统运行过程中由于注水量的差别又易导致多台并联的REAC系统流场分布不平衡，以致管束内多相流介质流速部分快，部分慢，故在存在多相流场分布不平衡的情况下，结晶沉积的铵盐不能被完全冲洗掉，在存在液态水的工况下，出现铵盐垢下腐蚀或多相流冲蚀失效事故。针对加氢REAC系统出现的流场不平衡问题，现有的技术无法实现有效的检测和控制，具体地而言是管束何时出现铵盐结晶沉积，是否堵塞管束无法有效监管，以致许多加氢 REAC系统的流动腐蚀风险极高，存在随时泄漏的巨大安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于加氢空冷器铵盐流动沉积的检测和控制方法， 可通过设置的热电偶传感器实时在线检测加氢REAC系统运行过程中是否出现NH4Cl结晶堵塞，同时确保加氢空冷器进口存在液态水避免NH4Cl沉积，同时保证末管程管束不出现 NH4HS盐沉积。无论是NH4Cl或是NH4HS盐，一旦出现上述两种铵盐的结晶沉积堵塞管束问题，本发明提出了对应的铵盐沉积控制方法，可有效降低加氢REAC系统运行过程中的流动腐蚀泄漏风险。为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是包括如下步骤①沿管箱长度方向在距离入口管箱出口与第一排并联翅片管束连接处的1 !Μ 与两个流体介质入口 1、1’相对应的两个管束区域A、B内的五根翅片管束的顶部均安装热电偶；沿并联翅片管束长度方向在距离第一中间管箱进口与对应的并联翅片管束连接处 1 ail的位置两个流体介质入口相对应的管束区域A、B内以及所述的第一中间管箱两端区域C、E和中间区域D内的五根翅片管束顶部均安装热电偶；沿管束长度方向在距离出口管箱进口与第五排并联翅片管束连接处0. 2 Im的管箱两端区域C、E与中间区域D内的五根翅片管束的底部均安装热电偶；②热电偶一端通过焊接或卡子方式与翅片管束固定，另一端通过传输电缆连接至工控计算机或DCS数据采集系统；③对各监测区域的热电偶测试温度进行数据采集，控制距离入口管箱出口与第一排并联翅片管束9连接处的1 : 与两个流体介质入口相对应的A、B管束区域内热电偶的监测平均温度低于加氢空冷器入口压力下水的露点温度，即
权利要求
1. 一种适用于加氢空冷器铵盐流动沉积的检测和控制方法，包括如下步骤①沿管箱长度方向在距离入口管箱C3)出口与第一排并联翅片管束(9)连接处的1 :3m与两个流体介质入口(1、1’)相对应的两个管束区域(A、B)内的五根翅片管束的顶部均安装热电偶；沿并联翅片管束长度方向在距离第一中间管箱(4)进口与对应的并联翅片管束连接处1 an的位置两个流体介质入口(1、1’ )相对应的管束区域(A、B)内以及所述的第一中间管箱两端区域(C、E)和中间区域(D)内的五根翅片管束顶部均安装热电偶；沿管束长度方向在距离出口管箱(8)进口与第五排并联翅片管束连接处0.2 Im的管箱两端区域(C、E)与中间区域(D)内的五根翅片管束的底部均安装热电偶；②热电偶一端通过焊接或卡子方式与翅片管束固定，另一端通过传输电缆连接至工控计算机或DCS数据采集系统；③对各监测区域的热电偶测试温度进行数据采集，控制距离入口管箱⑶出口与第一排并联翅片管束9连接处的1 : 与两个流体介质入口(1、1’)相对应的A、B管束区域内热电偶的监测平均温度低于加氢空冷器入口压力下水的露点温度，即Tavel=JjTJnin=I,2,^A,5)<TJKn-\Tave2=^TJn (n=l,2,3A,5)<T7Kn-\式中Tavel为流体介质入口 1对应的五根翅片管监测平均温度，Tave2为流体介质入口 1’ 对应的五根翅片管监测平均温度，η表示沿管束宽度方向自左向右的五根管束，表示加氢空冷器入口压力下对应的水的露点温度；距离出口管箱(8)进口与第五排并联翅片管束连接处0.2 Im的管箱两端区域(C、E) 与中间区域(D)内的五根翅片管底部热电偶监测平均温度高于硫氢化铵的结晶温度，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分别为沿出口管箱(8)长度方向上的两端和中间区域对应的五根翅片管热电偶监测平均温度，^H4HS为对应的硫氢化铵结晶温度；④沿着并联翅片管束长度方向在距离第一中间管箱(4)进口与对应的并联翅片管束连接处1 ail的位置两个流体介质入口(1、1’ )相对应的管束区域(A、B)内以及所述的中间管箱两端区域(C、E)和中间区域(D)对应的五根翅片管热电偶监测平均温度分别为 Tave6> Tave7, Tave8, Tave9, Tarel。，其平均温度的计算方法同步骤③中的计算方法相同；⑤加氢空冷器运行过程中，利用工控计算机或DCS系统对不同监测区域的热电偶温度数据进行采集，获取不同监测区域内热电偶温度，对于Tare6、Tave7, Tave8, Tave9, Tavelo对应的管束区域，若ΔΤ> 10%，则可检测判断出五个区域内某个区域发生了铵盐流动沉积，其中ΔΤ定义为
2.根据权利要求1所述的一种适用于加氢空冷器铵盐流动沉积的检测和控制方法，其特征在于所述的Tarel和Tare2两个区域内热电偶的监测温度低于加氢空冷器入口压力下水的露点温度，当监测温度高于水的露点温度时，通过加大加氢空冷器进口的工艺注水量、降低注水温度、提高风机转速或者增大百叶窗的开度，直至热电偶监测温度低于水的露点温度。
3.根据权利要求1所述的一种适用于加氢空冷器铵盐流动沉积的检测和控制方法，其特征在于所述的Tare3、Tare4、Tare5三个区域内热电偶监测温度要高于硫氢化铵的结晶温度， 当低于硫氢化铵结晶温度时，通过减少加氢空冷器进口的工艺注水量、提高注水温度、降低风机转速或者减小百叶窗的开度，直至热电偶监测温度高于硫氢化铵的结晶温度。
全文摘要
本发明公开了一种适用于加氢空冷器铵盐流动沉积的检测和控制方法。控制距离入口管箱出口与第一排管束连接处的1～3m与流体介质入口对应的A、B区域内热电偶监测温度低于水的露点温度，距离出口管箱进口与第五排管束连接处0.2～1m的管箱两端与中间区域内的热电偶监测温度高于NH4HS的结晶温度，并通过注水量、注水温度、风机转速或百叶窗开度进行调节和控制；控制距离第一中间管箱进口与管束连接处1～2m的位置A、B对应区域以及管箱两端和中间区域热电偶监测温度偏差小于10%，否则加大注水降低温度偏差；本发明避免空冷器进口1～3m出现液态水干区引起NH4Cl沉积，还避免末管程出现NH4HS沉积引发冲蚀，并可检测空冷器是否出现流动不平衡。
文档编号G01N25/20GK102338762SQ20111024699
公开日2012年2月1日 申请日期2011年8月25日 优先权日2011年8月25日
发明者偶国富, 金浩哲, 顾望平 申请人:杭州富如德科技有限公司