CN101430166A - 应用于含氯原料油加工的加氢反应流出物空冷器管束系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于含氯原料油加工的加氢反应流出物空冷器管束系统。包括四个管箱和六个管排管束。管箱由外、内侧管箱构成；第一管箱出口通过第一、第二管排管束与第二管箱进口相连通，第二管箱出口通过第三、第四管排管束与第三管箱进口相连通，第三管箱出口通过第五、第六管排管束与第四管箱进口相连通。第一管程的两排管束采取复合管，避免冷却过程中NH4Cl结晶沉积垢下腐蚀或垢下腐蚀引起的局部冲蚀；第二、第三管程由于液态水量增加，采用碳钢管束可降低REAC系统的制造成本；反应流出物进口水平流入第一管箱，反应流出物出口水平流出第四管箱，避免油、气、水在上下排管束的分布不均。本发明可提高加氢REAC系统的安全运行周期和经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及应用于石油化工行业的加氢裂化反应流出物系统结构，具体的说是涉及一种应用于含氯原料油加工的加氢反应流出物空冷器管束系统。
背景技术
能源是社会、经济发展的基础，其中石化工业作为我国能源工业的重要支撑，是保障能源安全供应，有效解决能源短缺的重要途径之一。加氢裂化反应流出物空冷器(Reactor effluent air coolers，简称REAC)系统是劣质油清洁化、重质油轻质化装置的核心设备，长期承受高压、临氢的特殊设备，结构特殊，翅片管壁厚仅为3mm，承受多种腐蚀的综合作用，易形成管束泄漏穿孔继而引发非计划停工事故，已成为制约企业安全生产与行业持续发展的重要障碍。因此，REAC系统的失效一直是工程界关注的焦点。
随着我国加入WTO，中东高硫、含氯等重质原油的进口量稳步增加，许多炼油企业的炼油装置相继进行了高硫扩能改造工程，继而发生了多起REAC系统管束流动腐蚀泄漏。由于REAC系统工艺复杂、工况条件苛刻，引发的泄漏、爆管等失效形式具有明显的局部性、突发性和风险性，国内多家炼油企业多次发生REAC系统管束泄漏爆管引发的非计划停工事故，不仅严重影响了企业的生产计划，增大了炼油成本，而且还严重威胁着装置和社会公共安全。为了有效解决REAC系统的频繁失效问题，NACE T-8委员会、UOP公司、API协会先后进行了大量的调研，提出将流速、腐蚀因子Kp值、NH4HS浓度作为控制REAC系统腐蚀的主要指标，并于2002年和2004年推出了API 932-A、API 932-B，为REAC系统的设计、制造、运行、检验提供了指导意见。但上述研究成果主要源于腐蚀现象的失效分析，实际应用中存在着一定的局限性。国内许多炼油装置尽管严格按照标准设计，但仍然发生了多起泄漏爆管事故，REAC系统的腐蚀未能得到根本控制。2005～2007年间，中石化集团曾多次组织技术研讨，并开展全国性调研事故分析，失效案例解剖表明：失效位置多出现在REAC系统第一管程，且兼具NH4Cl、NH4HS沉积垢下腐蚀和冲蚀形貌，充分说明腐蚀性流体介质的垢下腐蚀和冲蚀是导致REAC系统腐蚀泄漏或爆管的关键因素。
本课题组长期研究发现，中东高硫、含氯原料油加工过程中，REAC系统的结构特性是影响系统腐蚀的关键因素。因此，创新设计适合高硫、含氯等重质油加工的REAC系统结构至关重要，通过优化改造管箱、管束、管程结构避免NH4Cl、NH4HS结晶沉积垢下腐蚀或多相流冲蚀已成为解决目前加工含氯、高硫原料油过程中REAC系统频繁失效的重要途径。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于含氯原料油加工的加氢反应流出物空冷器管束系统，可有效解决含氯、高硫原油加工过程中REAC系统管束铵盐结晶沉积垢下腐蚀和多相流冲蚀等频繁失效问题。该结构可提高REAC系统整体耐腐蚀能力，尤其是第一管程耐NH4Cl、NH4HS结晶沉积垢下腐蚀和多相流冲蚀能力，延长REAC系统的使用寿命，减少非计划停工事故的发生概率。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明包括第一管箱、第一管排管束、第二管排管束、第二管箱、第三管排管束、第四管排管束、第三管箱、第五管排管束、第六管排管束和第四管箱；第一管排管束与第二管排管束组成第一管程，第三管排管束与第四管排管束组成第二管程，第五管排管束与第六管排管束组成第三管程；第一管箱、第二管箱、第三管箱、第四管箱均由外侧管箱和内侧管箱通过联接螺栓构成，其中第一管箱外侧管箱设有反应流出物进口，第四管箱外侧管箱设有反应流出物出口；第一管箱出口通过第一管排管束、第二管排管束与第二管箱进口相连通，第二管箱出口通过第三管排管束、第四管排管束与第三管箱进口相连通，第三管箱出口通过第五管排管束、第六管排管束与第四管箱进口相连通；第一管箱、第二管箱、第三管箱、第四管箱沿连接管束的外端轴向设有多个剖面为矩形的凹槽。
所述的第一管程管束中的每一根管束均由复合外管和嵌入其内部的复合内管组成，管束两端分别有一直径与复合内管外径相同，长度为150～200mm，末端为锥度的锥孔，其中管束与第一管箱连接处嵌有外锥度衬管，管束两端露出第一管箱和第二管箱内侧2～4mm，沿复合外管外侧周向与内侧管箱连接处通过焊缝密封；第二管程管束、第三管程管束中的每一根管束均由基管组成，基管露出第二管箱、第三管箱、第四管箱内侧管箱1～4mm，沿基管外侧周向与内侧管箱连接处通过焊缝密封，其中基管与第二管箱出口、第三管箱出口的连接处嵌有内锥度衬管。
所述的第一管箱、第二管箱、第三管箱、第四管箱的材料为16MnR，复合外管的材料为碳钢，复合内管、外锥度衬管和内锥度衬管的材料均为316L；外锥度衬管长度为150～200mm，内锥度衬管长度为150～250mm，末端均有锥度。
本发明具有的有益效果是：
加氢REAC系统第一管程的两排管束采取复合管的结构，即碳钢管束内部嵌入不锈钢衬管，可以避免第一管程管束冷却过程中NH4Cl结晶沉积垢下腐蚀或垢下腐蚀引起的局部冲蚀；第二管程、第三管程由于液态水量增加，采用碳钢管束可降低REAC系统的制造成本；管箱采用可拆合式结构，既便于管箱与管束的安装，有利于衬管和碳钢基管之间的胀接；反应流出物进口水平流入第一管箱进口，反应流出物出口水平流出第四管箱出口，有效避免了油、气、水三相之间在上下排管束的分布不均问题。本发明可切实提高加氢REAC系统的安全运行周期，提高企业的经济效益。
附图说明
图1是加氢反应流出物空冷器管束系统结构示意图。
图2是第一管程单根管束与管箱连接的放大图。
图3是第二管程、第三管程单根管束与管箱连接的放大图。
图中：1、第五管排管束，2、第三管箱，3、反应流出物进口，4、外侧管箱，5、联接螺栓，6、第一管箱，7、内侧管箱，8、第一管排管束，9、第二管排管束，10、第三管排管束，11、第四管排管束，12、第二管箱，13、反应流出物出口，14、第四管箱，15、第六管排管束，16、复合内管，17、凹槽，18、复合外管，19、外锥度衬管，20、基管，21、内锥度衬管，22、焊缝。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，应用于含氯原料油加工的加氢反应流出物空冷器管束系统包括第一管箱6、第一管排管束8、第二管排管束9、第二管箱12、第三管排管束10、第四管排管束11、第三管箱2、第五管排管束1、第六管排管束15、第四管箱14、反应流出物进口3、反应流出物出口13；第一管排管束8与第二管排管束9组成第一管程，第三管排管束10与第四管排管束11组成第二管程，第五管排管束1与第六管排管束15组成第三管程；第一管箱6、第二管箱12、第三管箱2、第四管箱14由外侧管箱4和内侧管箱7通过联接螺栓5构成；第一管箱6出口通过第一管排管束8、第二管排管束9与第二管箱12进口相连通，第二管箱出口经第三管排管束10、第四管排管束11与第三管箱2进口相连通，第三管箱2出口经第五管排管束1、第六管排管束15与第四管箱14进口连通；第一管箱6、第二管箱12、第三管箱2、第四管箱14沿连接管束的外端轴向设多个剖面为矩形的凹槽17。
如图2所示，为第一管程单根管束与管箱连接的放大图，第一管程管束由一排复合外管18和嵌入其内部的复合内管16组成，复合外管18和复合内管16材料分别为碳钢、316L，管箱材料为16MnR，管束两端分别露出第一管箱6、第二管箱12内侧2～4mm，沿复合外管18外侧周向与内侧管箱连接处通过焊缝22密封，焊接材料为507；为避免管束两端焊接密封时复合内管16与管箱异种钢焊接形成应力腐蚀，因此，流体进口端A管束开有一直径与复合内管16外径相同，长度为150～200mm，末端锥度为1：10的锥孔，锥孔内嵌入外径和内径均与复合内管相同，末端外侧倒角10：1的外锥度衬管19，安装完毕后，复合内管16与外锥度衬管19恰好构成一薄壁圆筒，再通过胀管机对该薄壁圆筒进行扩胀，使外锥度衬管19与复合外管18紧密结合，降低了复合外管与管箱焊接时引起复合内管应力腐蚀开裂的风险，凹槽17的作用主要是扩胀过程中，确保复合外管18与管箱接触紧密；流体出口端A’管束亦开设有一直径与复合内管16外径相同，长度为150～200mm，末端锥度为10：1的锥孔，该锥孔内不嵌入衬管，与流体进口端管束开锥孔的目的相同，同样是为了降低管束与管箱12焊接时引起复合内管16应力腐蚀的风险。第一管排管束8、第二管排管束9的复合内管16材料选择316L，主要是为了提高抗氯化铵沉积垢下腐蚀的能力；
如图3所示，为第二管程、第三管程单根管束与管箱连接的放大图。第二管程、第三管程管束中的每一根管束均有基管20组成，基管20露出第二管箱、第三管箱、第四管箱的内侧管箱1～4mm，沿基管20外径周向与内侧管箱连接处通过焊缝22密封，焊条材料为507；其中，第二管箱12、第三管箱2与流体进口端B连接处嵌有材料为316L，长度为150～250mm，末端内侧具有1：10锥度的内锥度衬管21，嵌入完毕后，通过胀管机对内锥度衬管21进行扩胀，确保内锥度衬管21与基管20贴合紧密，扩胀过程中凹槽17有利于基管20与管箱紧密贴合；流体出口端管束B’不嵌衬管；
第一管排管束8、第三管排管束10和第五管排管束1整排管束均为46根，第二管排管束9、第四管排管束11和第六管排管束15整排管束均为45根，所有管束长度均为10m。
本发明的具体工作过程：
如图1所示，首先，流体介质经反应流出物进口3进入第一管箱6，第一管箱6的出口经第一管排管束8和第二管排管束9冷却后流入第二管箱12，流体介质经第三管排管束10和第四管排管束11冷却后流入第三管箱2，然后再经第五管排管束1和第六管排管束15冷却后流入第四管箱14，最后经反应流出物出口13流出，完成整个加氢反应流出物空冷器管束系统冷却过程。管束系统第六管排管束15底部设有风机，对第一至第六管排管束进行不间断吹风，以达到冷却效果。
Claims (3)
1、一种应用于含氯原料油加工的加氢反应流出物空冷器管束系统，其特征在于：包括第一管箱(6)、第一管排管束(8)、第二管排管束(9)、第二管箱(12)、第三管排管束(10)、第四管排管束(11)、第三管箱(2)、第五管排管束(1)、第六管排管束(15)和第四管箱(14)；第一管排管束(8)与第二管排管束(9)组成第一管程，第三管排管束(10)与第四管排管束(11)组成第二管程，第五管排管束(1)与第六管排管束(15)组成第三管程；第一管箱(6)、第二管箱(12)、第三管箱(2)、第四管箱(14)均由外侧管箱(4)和内侧管箱(7)通过联接螺栓(5)构成，其中第一管箱(6)外侧管箱设有反应流出物进口(3)，第四管箱外侧管箱设有反应流出物出口(13)；第一管箱(6)出口通过第一管排管束(8)、第二管排管束(9)与第二管箱(12)进口相连通，第二管箱(12)出口通过第三管排管束(10)、第四管排管束(11)与第三管箱(2)进口相连通，第三管箱(2)出口通过第五管排管束(1)、第六管排管束(15)与第四管箱(14)进口相连通；第一管箱(6)、第二管箱(12)、第三管箱(2)、第四管箱(14)沿连接管束的外端轴向设有多个剖面为矩形的凹槽(17)。
2、根据权利要求1所述的一种应用于含氯原料油加工的加氢反应流出物空冷器管束系统，其特征在于：所述的第一管程管束中的每一根管束均由复合外管(18)和嵌入其内部的复合内管(16)组成，管束两端分别有一直径与复合内管(16)外径相同，长度为150～200mm，末端为锥度的锥孔，其中管束与第一管箱(6)连接处嵌有外锥度衬管(19)，管束两端露出第一管箱(6)和第二管箱(12)内侧2～4mm，沿复合外管(18)外侧周向与内侧管箱连接处通过焊缝(22)密封；第二管程管束、第三管程管束中的每一根管束均由基管(20)组成，基管(20)露出第二管箱(12)、第三管箱(2)、第四管箱(14)内侧管箱1～4mm，沿基管外侧周向与内侧管箱连接处通过焊缝(22)密封，其中基管与第二管箱(12)出口、第三管箱(2)出口的连接处嵌有内锥度衬管(21)。
3、根据权利要求1所述的一种应用于含氯原料油加工的加氢反应流出物空冷器管束系统，其特征在于：所述的第一管箱(6)、第二管箱(12)、第三管箱(2)、第四管箱(14)的材料为16MnR，复合外管(18)的材料为碳钢，复合内管(16)、外锥度衬管(19)和内锥度衬管(21)的材料均为316L；外锥度衬管(19)长度为150～200mm，内锥度衬管(21)长度为150～250mm，末端均有锥度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20090513 |