[發明專利]一種加氫空冷器管束內銨鹽沉積特性識別消除系統

有效

• 申請號: 202110499863.8
• 申請日: 2021-05-08
• 公開（公告）號: CN113267080B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 金浩哲;段奧強;劉昕宇;張炯明;王超
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: F28F19/00
• 分類號: F28F19/00;F28G7/00;G01J5/48
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種加氫空冷器管內銨鹽沉積特性識別消除系統。包括溫度信息監測傳輸系統、自消除單元、空冷器管束、加氫空冷器入口管箱和加氫空冷器出口管箱；加氫空冷器入口管箱和加氫空冷器出口管箱之間通過多根空冷器管束連接，空冷器管束內輸送多相流介質，空冷器管束外壁布設溫度信息監測傳輸系統和自消除單元；溫度信息監測傳輸系統包括空冷器管束不同截面的N組溫度變送器。自消除單元包括滑移軌道、車載機構、超聲波發生器和變頻振蕩阻尼器。本發明系統能夠用于對加氫空冷器表面溫度場的實時監測，對管內銨鹽沉積特性進行早期識別、狀態監測及精準智能消除。

技術領域

本發明涉及了一種空冷器管束內處理系統，尤其是涉及了一種加氫空冷器管束內銨鹽沉積特性識別消除系統。

背景技術

煉油水平是衡量國家工業化水平的重要標志。自上世紀60年代以來，我國煉油工業水平得到突飛猛進的發展。近年來，隨著我國對油氣能源需求量的逐漸增加，高硫、高酸、含氯、重質等劣質原油的進口量逐漸上升。截止到2020年底，我國原油的對外依存度已超過70％。大量劣質原油的煉制，對高風險石化設備，特別是加氫空冷器系統的運行安全防護提出了更高的要求。

隨著裝置大型化、原料劣質化和工況苛刻化的發展，加氫空冷器的腐蝕失效引起的非計劃停工事故表現的十分突出，其失效形式主要表現為銨鹽的結晶及沉積堵塞。加氫空冷器的銨鹽結晶沉積腐蝕受到很多因素的影響，包括原料油性質、設計缺陷、運行工況等，其工藝復雜，預測防控難度極高。高硫、高酸、含氯、重質等劣質原油加工過程中會產生大量的NH₃、H₂S、HCl等易結晶性組分，流動、傳熱、相變過程中易結晶組分NH₃、H₂S、HCl會結晶反應生成顆粒相NH₄Cl或NH₄HS；在缺少液態水的工況下，結晶析出的銨鹽會迅速堵塞管束，造成管束堵管變形；當堵管數量達到臨界數值時，因系統負荷未變，導致未堵管的空冷器管束管內流速偏高，在存在NH₄HS水溶液的工況下，又會導致多相流沖刷腐蝕，直接導致壁厚僅有3mm的空冷器管束迅速穿孔泄漏。因此，如何基于加氫空冷器的實際服役環境，對空冷器管束內的銨鹽結晶沉積情況進行精準判斷，是進行加氫空冷器智能運維的關鍵。

據不完全統計，在流動、傳熱、相變過程中，加氫空冷器管束NH₄Cl鹽的沉積堵管失效主要發生在第一管箱(入口)和第二管箱之間的第一管程，其失效形式主要表現為管束溫度場不平衡；若管束內存在NH₄Cl堵塞問題，則流通的管束發生翹曲變形。NH₄Cl管束堵塞變形的風險主要包括兩個方面：一是存在堵管臨界特性，若堵管數量達到臨界堵管根數，則流通的管束容易發生超負荷熱應力變形，從而觸發管束與管箱管板之間脹焊接的區域脫落，造成油-氣-水多相流介質的泄漏，引發非計劃停工事故；二是若出現NH₄Cl沉積堵管問題，受加工負荷的影響，加氫空冷器的換熱冷卻效果不佳，直接導致加氫空冷器的出口溫度達不到工藝要求的溫度值，嚴重影響后續工藝段流程設備的運行和維護。為了實現加氫空冷器管束內銨鹽沉積的早期預警，煉油企業普遍采用的手段是加強空冷器首管程溫度場的紅外熱成像分析。盡管紅外熱成像能夠對空冷器管束表面溫度進行識別，但一旦出現銨鹽沉積堵管問題，則缺少切實有效的銨鹽沉積消除措施。銨鹽沉積堵塞管束后，造成空冷器管束內的流場結構發生偏流，從而引發更多的管束出現銨鹽沉積堵塞問題。

發明內容

針對煉油工業中加氫空冷器內銨鹽沉積導致的管束堵塞風險或泄漏爆管問題，本發明的目的在于提出一種適用于加氫空冷器管束內銨鹽沉積特性的早期識別、精準消除及智能調節的消除系統，用于實驗避免或降低銨鹽沉積造成的非計劃停工風險，保障加氫空冷器在流動、傳熱、相變等變工況服役環境下的安全、穩定、長周期運行，以提升整個煉油企業的集約化效益。通過對加氫空冷器表面溫度場的實時監測，對管內銨鹽沉積特性進行早期識別、狀態監測及精準智能消除。

為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案是：