專利名稱：基于流動(dòng)腐蝕校核的專用空冷器管束系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種反應(yīng)流出物空冷器管束系統(tǒng)，具體地說(shuō)是涉及一種基于流動(dòng)腐蝕校核的專用空冷器管束系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
石油化工、煤化工行業(yè)是我國(guó)能源工業(yè)的重要支撐。加氫裂化反應(yīng)流出物空冷器 (Reactor Effluent Air Coolers, REAC)是劣質(zhì)油清潔化、重質(zhì)油輕質(zhì)化的核心設(shè)備，長(zhǎng)期處于高壓、臨氫工況，極易發(fā)生沉積-沖蝕等流動(dòng)腐蝕引發(fā)的非計(jì)劃停工事故，已成為嚴(yán)重影響石油化工行業(yè)、煤化工行業(yè)健康良性發(fā)展的重要障礙，因此，加氫REAC系統(tǒng)的流動(dòng)腐蝕失效研究一直是學(xué)術(shù)界及工程界關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題之一。加氫REAC系統(tǒng)的失效問(wèn)題由來(lái)已久，自加氫工藝投用以來(lái)，國(guó)際上頻頻發(fā)生的 REAC腐蝕引發(fā)的裝置失控事故，不僅釀成了重大的經(jīng)濟(jì)損失，而且嚴(yán)重威脅人身安全，由此引發(fā)的負(fù)面影響很大。就我國(guó)而言，隨著我國(guó)加入WT0，中東高硫、含氯等重質(zhì)原油盡量的逐年增加，我國(guó)許多煉油企業(yè)的加氫裂化裝置相繼進(jìn)行了高硫擴(kuò)能改造，繼而發(fā)生了多起 REAC管束流動(dòng)腐蝕泄漏失效。為此，中國(guó)石油化工集團(tuán)公司、中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司分別于2006年、2010年專門針對(duì)加氫裝置進(jìn)行了全國(guó)調(diào)研。調(diào)研結(jié)果表明，流動(dòng)腐蝕主要發(fā)生在加氫REAC系統(tǒng)、換熱器系統(tǒng)，流動(dòng)腐蝕類型主要為沉積和沖蝕兩種形式。課題組前期研究結(jié)果表明，加氫REAC系統(tǒng)的流動(dòng)腐蝕機(jī)理為反應(yīng)流出物富含N、S和少量Cl元素，加氫反應(yīng)后生成NH4HS、NH4Cl兩種銨鹽，隨著反應(yīng)流出物的冷卻，兩種銨鹽直接由氣相冷凝成固相堵塞管束。為防止銨鹽結(jié)晶沉積堵塞管束，通常在加氫反應(yīng)流出物進(jìn)口注水，目的是沖洗反應(yīng)流出物冷卻過(guò)程中結(jié)晶沉積形成的銨鹽。雖然沖洗水能夠有效防止銨鹽堵塞管束， 但也會(huì)形成較高銨鹽濃度的腐蝕性溶液，問(wèn)題由堵塞變?yōu)楦g。因此，多相流介質(zhì)的流速受到極大制約，流速過(guò)高，碳鋼REAC系統(tǒng)會(huì)發(fā)生嚴(yán)重腐蝕，流速過(guò)慢，則管束又易形成垢下腐蝕。2006年中石化調(diào)研的結(jié)果顯示，包括茂名石化、鎮(zhèn)海煉化及揚(yáng)子石化發(fā)生了多起銨鹽流動(dòng)沉積垢下腐蝕和多相流沖蝕引發(fā)的非計(jì)劃停工事故，嚴(yán)重妨礙了裝置的安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期運(yùn)行。為解決加氫REAC系統(tǒng)的流動(dòng)腐蝕失效問(wèn)題，六十多年來(lái)，NACE T_8委員會(huì)、UOP公司、API協(xié)會(huì)等通過(guò)多次調(diào)研，提出將流速、腐蝕因子Kp值和含硫污水濃度作為控制REAC 系統(tǒng)腐蝕的主要控制參數(shù)。2004年前后，在API 932-B的影響下，國(guó)內(nèi)外許多石化企業(yè)將 REAC系統(tǒng)的材質(zhì)升級(jí)為INC0L0Y 825，以期提高加氫REAC系統(tǒng)的運(yùn)行周期。盡管INC0L0Y 825能有效提高REAC管束的耐蝕性能，但近期亦有多起材質(zhì)升級(jí)后REAC管束泄漏、爆管的事故。由此可見，若不能從工藝上、結(jié)構(gòu)上對(duì)加氫REAC系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化研究，單純進(jìn)行材質(zhì)升級(jí)并不能從根本上攻克REAC系統(tǒng)的流動(dòng)腐蝕難題。本課題組長(zhǎng)期研究發(fā)現(xiàn)，中東高硫劣質(zhì)原油加工過(guò)程中，加氫REAC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性是影響流動(dòng)腐蝕的關(guān)鍵因素之一。必須通過(guò)基于流動(dòng)腐蝕校核，設(shè)計(jì)適用于含氯高硫高酸原油加工的加氫REAC專用管束系統(tǒng)，通過(guò)優(yōu)化空冷器管束結(jié)構(gòu)，適用于不同原料油加工、不同工藝條件、不同運(yùn)行工況下的劣質(zhì)原料油加工，突破目前困擾加氫REAC系統(tǒng)頻繁泄漏的重要難關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于流動(dòng)腐蝕校核的專用空冷器管束系統(tǒng)，可有效解決高硫高酸含氯原料油加工過(guò)程中加氫REAC管束銨鹽結(jié)晶沉積垢下腐蝕和多相流沖蝕難題，從本質(zhì)上提高加氫REAC系統(tǒng)的整體耐蝕能力，尤其是提高首管程耐NH4C1、末管程耐 NH4HS結(jié)晶沉積垢下腐蝕和多相流沖蝕能力，可顯著提高工藝?yán)鋮s效果，延長(zhǎng)加氫REAC系統(tǒng)的安全穩(wěn)定可靠運(yùn)行周期，減少非計(jì)劃停工事故的失效概率。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 一、第一種基于流動(dòng)腐蝕校核的專用空冷器管束系統(tǒng)
包括兩個(gè)進(jìn)口、入口管箱、出口管箱、翅片管束和兩個(gè)出口 ；入口管箱一側(cè)面與出口管箱一側(cè)面之間用1排翅片管束或2 3排翅片管束并聯(lián)連接，在入口管箱上面或與翅片管束連接的對(duì)應(yīng)側(cè)面沿管箱長(zhǎng)度方向垂直平分面對(duì)稱布設(shè)兩個(gè)進(jìn)口，在出口管箱底面或與翅片管束連接的對(duì)應(yīng)側(cè)面沿管箱長(zhǎng)度方向垂直平分面對(duì)稱布設(shè)兩個(gè)出口。所述的連接于相鄰管箱之間的翅片管束稱為一個(gè)管程，自入口管箱至出口管箱的管箱數(shù)量為2個(gè)，管程數(shù)量為1個(gè)。二、第二種基于流動(dòng)腐蝕校核的專用空冷器管束系統(tǒng)
包括兩個(gè)進(jìn)口、入口管箱、出口管箱、中間管箱、翅片管束和兩個(gè)出口 ；入口管箱一側(cè)面與中間管箱一側(cè)面之間用1排或2 3排翅片管束并聯(lián)連接，中間管箱在布設(shè)1排或2 3 排翅片管束進(jìn)口的側(cè)面下部布設(shè)1排或2 3排翅片管束并聯(lián)與出口管箱一側(cè)面連接；入口管箱上面或與翅片管束連接的對(duì)應(yīng)側(cè)面沿管箱長(zhǎng)度方向垂直平分面對(duì)稱布設(shè)兩個(gè)進(jìn)口， 出口管箱底面或翅片管束連接的對(duì)應(yīng)側(cè)面沿管箱長(zhǎng)度方向垂直平分面對(duì)稱布設(shè)兩個(gè)出口。所述的連接于相鄰管箱之間的翅片管束稱為一個(gè)管程，自入口管箱至出口管箱的管箱數(shù)量為3個(gè)，管程數(shù)量為2個(gè)。三、第三種基于流動(dòng)腐蝕校核的專用空冷器管束系統(tǒng)
包括兩個(gè)進(jìn)口、入口管箱、出口管箱、2 4個(gè)中間管箱、翅片管束和兩個(gè)出口 ；入口管箱一側(cè)面與第一中間管箱一側(cè)面之間用1排或2 3排翅片管束并聯(lián)連接，所述第一中間管箱在布設(shè)1排或2 3排翅片管束進(jìn)口的側(cè)面下部布設(shè)1排或2 3排翅片管束并聯(lián)與下一中間管箱連接，同樣，最后一個(gè)中間管箱通過(guò)1排或2 3排翅片管束并聯(lián)與出口管箱一側(cè)面連接，入口管箱上面或與翅片管束連接的對(duì)應(yīng)側(cè)面沿管箱長(zhǎng)度方向垂直平分面對(duì)稱布設(shè)兩個(gè)進(jìn)口，出口管箱底面或翅片管束連接的對(duì)應(yīng)側(cè)面沿管箱長(zhǎng)度方向垂直平分面對(duì)稱布設(shè)兩個(gè)出口。所述的連接于相鄰管箱之間的翅片管束稱為一個(gè)管程，自入口管箱至出口管箱的管箱數(shù)量為4 6個(gè)，管程數(shù)量為3 5個(gè)。本發(fā)明具有的有益效果是
本發(fā)明是根據(jù)原料油加工情況設(shè)計(jì)的專用加氫REAC管束系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，為防止第一管程管束NH4Cl結(jié)晶沉積，第一排管束可采用耐蝕性能較高的材質(zhì)，且采用數(shù)量較少的管束，可有效提高管排流速，防止因流速過(guò)慢引起NH4Cl結(jié)晶沉積堵塞管束；最后一個(gè)管程為防止NH4HS引起沖蝕，在滿足工藝?yán)鋮s的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加管束數(shù)量，達(dá)到降低管排流速的效果。 上述措施可有效解決加氫REAC系統(tǒng)銨鹽沉積和多相流沖蝕問(wèn)題，可切實(shí)提高加氫REAC系統(tǒng)的安全運(yùn)行周期，預(yù)計(jì)可達(dá)到的經(jīng)濟(jì)效益顯著，提出的專用空冷器管束系統(tǒng)同時(shí)可推廣應(yīng)用于諸多煉油企業(yè)的加氫REAC系統(tǒng)或類似裝置的空冷器系統(tǒng)。


圖1是本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明的第五個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、1’.兩個(gè)進(jìn)口，2.入口管箱，3、3’.兩個(gè)出口，4.出口管箱，5.翅片管
束，6.中間管箱。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示，為本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明包括兩個(gè)進(jìn)口 1、1’、入口管箱2、出口管箱4、翅片管束5和兩個(gè)出口 3、3’ ；入口管箱2 —側(cè)面與出口管箱一側(cè)面之間用1排翅片管束或2 3排翅片管束并聯(lián)連接，在入口管箱2上面或與翅片管束5連接的對(duì)應(yīng)側(cè)面沿管箱長(zhǎng)度方向垂直平分面對(duì)稱布設(shè)兩個(gè)進(jìn)口 1、1’，在出口管箱4底面或與翅片管束5連接的對(duì)應(yīng)側(cè)面沿管箱長(zhǎng)度方向垂直平分面對(duì)稱布設(shè)兩個(gè)出口 3、3’。圖1中入口管箱2右側(cè)面布置了 1排翅片管束，1排管束中管束規(guī)格相同，即管束直徑、壁厚、翅片規(guī)格均相同。其具體工作過(guò)程是多相流工藝介質(zhì)經(jīng)兩個(gè)進(jìn)口 1、1’進(jìn)入到入口管箱2，然后再經(jīng)入口管箱2右側(cè)面布置的一排相同規(guī)格的翅片管束5進(jìn)入到出口管箱4，最后經(jīng)出口管箱4底面或與翅片管束5連接的對(duì)應(yīng)側(cè)面沿管箱長(zhǎng)度方向垂直平分面對(duì)稱布置的兩個(gè)出口 3和3’流出，完成一個(gè)工藝流程。本結(jié)構(gòu)中共包括兩個(gè)管箱，即入口管箱2和出口管箱4，定義兩個(gè)管箱之間的翅片管束稱之為一個(gè)管程，本發(fā)明中自入口管箱至出口管箱4之間的管箱數(shù)量為2個(gè)，管程數(shù)量為1個(gè)。此種結(jié)構(gòu)流動(dòng)腐蝕的校核原則是根據(jù)散熱面積和流速分別進(jìn)行校核，要求管束散熱面積達(dá)到工藝?yán)鋮s要求，流速要滿足既不發(fā)生沖蝕，又不發(fā)生堵塞的流速范圍，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)1排或多排管束數(shù)量。為防止銨鹽結(jié)晶沉積堵塞管束，通常要求流速要高于現(xiàn)有流速，即假設(shè)現(xiàn)役加氫空冷器管束系統(tǒng)多相流工藝介質(zhì)流量為 β,假設(shè)管束數(shù)量為1排，單根管束直徑力i規(guī)定的流速大于4m/s，則可推算出現(xiàn)役管束數(shù)量《的約束關(guān)系式為
權(quán)利要求
1.一種基于流動(dòng)腐蝕校核的專用空冷器管束系統(tǒng)，其特征在于包括兩個(gè)進(jìn)口(1、 1’)、入口管箱(2)、出口管箱(4)、翅片管束(5)和兩個(gè)出口(3、3’)；入口管箱(2) —側(cè)面與出口管箱一側(cè)面之間用1排翅片管束或2 3排翅片管束并聯(lián)連接，在入口管箱(2)上面或與翅片管束(5)連接的對(duì)應(yīng)側(cè)面沿管箱長(zhǎng)度方向垂直平分面對(duì)稱布設(shè)兩個(gè)進(jìn)口(1、1’)， 在出口管箱(4)底面或與翅片管束(5)連接的對(duì)應(yīng)側(cè)面沿管箱長(zhǎng)度方向垂直平分面對(duì)稱布設(shè)兩個(gè)出口(3、3’)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于流動(dòng)腐蝕校核的專用空冷器管束系統(tǒng)，其特征在于所述的連接于相鄰管箱之間的翅片管束稱為一個(gè)管程，自入口管箱至出口管箱的管箱數(shù)量為2個(gè)，管程數(shù)量為1個(gè)。
3.一種基于流動(dòng)腐蝕校核的專用空冷器管束系統(tǒng)，其特征在于包括兩個(gè)進(jìn)口(1、 1’)、入口管箱(2)、出口管箱(4)、中間管箱(6)、翅片管束(5)和兩個(gè)出口(3、3’);入口管箱 (2) 一側(cè)面與中間管箱(6) —側(cè)面之間用1排或2 3排翅片管束并聯(lián)連接，中間管箱(6) 在布設(shè)1排或2 3排翅片管束進(jìn)口的側(cè)面下部布設(shè)1排或2 3排翅片管束并聯(lián)與出口管箱(4) 一側(cè)面連接；入口管箱(2)上面或與翅片管束(5)連接的對(duì)應(yīng)側(cè)面沿管箱長(zhǎng)度方向垂直平分面對(duì)稱布設(shè)兩個(gè)進(jìn)口(1、1’)，出口管箱(4)底面或翅片管束(5)連接的對(duì)應(yīng)側(cè)面沿管箱長(zhǎng)度方向垂直平分面對(duì)稱布設(shè)兩個(gè)出口(3、3’)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于流動(dòng)腐蝕校核的專用空冷器管束系統(tǒng)，其特征在于所述的連接于相鄰管箱之間的翅片管束稱為一個(gè)管程，自入口管箱至出口管箱的管箱數(shù)量為3個(gè)，管程數(shù)量為2個(gè)。
5.一種基于流動(dòng)腐蝕校核的專用空冷器管束系統(tǒng)，其特征在于包括兩個(gè)進(jìn)口(1、 1’)、入口管箱(2)、出口管箱(4)、2 4個(gè)中間管箱(6)、翅片管束(5)和兩個(gè)出口(3、3’)； 入口管箱(2)—側(cè)面與第一中間管箱(6)—側(cè)面之間用1排或2 3排翅片管束并聯(lián)連接， 所述第一中間管箱(6)在布設(shè)1排或2 3排翅片管束進(jìn)口的側(cè)面下部布設(shè)1排或2 3 排翅片管束并聯(lián)與下一中間管箱連接，同樣，最后一個(gè)中間管箱通過(guò)1排或2 3排翅片管束并聯(lián)與出口管箱(4)一側(cè)面連接，入口管箱(2)上面或與翅片管束(5)連接的對(duì)應(yīng)側(cè)面沿管箱長(zhǎng)度方向垂直平分面對(duì)稱布設(shè)兩個(gè)進(jìn)口( 1、1’)，出口管箱(4 )底面或翅片管束(5 )連接的對(duì)應(yīng)側(cè)面沿管箱長(zhǎng)度方向垂直平分面對(duì)稱布設(shè)兩個(gè)出口(3、3’)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于流動(dòng)腐蝕校核的專用空冷器管束系統(tǒng)，其特征在于所述的連接于相鄰管箱之間的翅片管束稱為一個(gè)管程，自入口管箱至出口管箱的管箱數(shù)量為4 6個(gè)，管程數(shù)量為3 5個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于流動(dòng)腐蝕校核的專用空冷器管束系統(tǒng)。入口管箱側(cè)面與出口管箱側(cè)面之間用翅片管束并聯(lián)連接?；蛉肟诠芟鋫?cè)面與中間管箱側(cè)面之間用翅片管束并聯(lián)連接，中間管箱的側(cè)面下部布設(shè)翅片管束并聯(lián)與出口管箱側(cè)面連接?；蛉肟诠芟鋫?cè)面與第一中間管箱側(cè)面之間用翅片管束并聯(lián)連接，第一中間管箱在布設(shè)翅片管束進(jìn)口的側(cè)面下部布設(shè)翅片管束并聯(lián)與下一中間管箱連接，同樣，最后一個(gè)中間管箱通過(guò)翅片管束并聯(lián)與出口管箱側(cè)面連接。在入口管箱上布設(shè)兩個(gè)進(jìn)口，在出口管箱上布設(shè)兩個(gè)出口。本發(fā)明解決加氫REAC系統(tǒng)首管程的NH4Cl鹽沉積和末管程N(yùn)H4HS鹽引起的多相流沖蝕，提高加氫系統(tǒng)安全運(yùn)行周期，可推廣應(yīng)用于類似裝置的空冷器系統(tǒng)。
文檔編號(hào)F28D1/06GK102353282SQ20111024574
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月25日
發(fā)明者偶國(guó)富, 金浩哲, 顧望平 申請(qǐng)人:杭州富如德科技有限公司