CN106644313B - 反应流出物空冷器流动腐蚀泄漏检测及风险评估控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种反应流出物空冷器流动腐蚀泄漏检测及风险评估控制方法。采用加氢空冷管束装置，将上下两排管束结构平行安装在入口和出口管箱之间，管束分别和入口管箱和出口管箱相连通，每个管束结构中安装有四个压力传感器，工作时从入口管箱注入多相流介质最后从出口管箱流出。记录未泄漏状态时压力传感器的压力标定值；工作时针对同一个管束结构的四个压力传感器，取平均值为压力几何平均值，根据两个值计算获得压力偏差值，通过偏差值判断是否存在泄漏风险，以及风险等级，若泄漏则堵住管束分别和入口管箱和出口管箱之间连接通道。本发明能够有效检测管束横截面压力情况，进行泄漏程度和风险等级评定，有效降低流动腐蚀泄漏风险，防止安全事故的发生。

Description

反应流出物空冷器流动腐蚀泄漏检测及风险评估控制方法
技术领域
本发明涉及管道或管束类设备腐蚀泄漏的在线监测与防控，具体地说是涉及一种反应流出物空冷器流动腐蚀泄漏检测及风险评估控制方法。
背景技术
能源是社会、经济发展的基础，炼油工业是能源领域的重要支撑。炼油工业的健康、有序发展，是国家安定和社会平稳的重要基石。随着原油资源的逐渐枯竭，我国对外国进口原油的依存度逐年增加，预计到2020年将达到70％，且以高硫、高氮、高酸、含氯的劣质原油为主。在原油劣质化、装置大型化和运行工况苛刻化的发展过程中，我国炼油工业中许多的换热设备，例如加氢反应流出物空冷器、加氢反应流出物换热器等普遍出现了严重的流动腐蚀现象，换热管束穿孔泄漏引发的装置非计划停工事故屡见不鲜。由于换热设备管束的工艺过程复杂，涉及到流动、传热、相变、腐蚀等一系列问题，且处在高压(约13MPa)、临氢工况，服役环境极为苛刻，管束的泄漏穿孔具有明显的局部性、突发性和风险性，频繁的非计划停工及着火死亡等安全事故，不仅严重影响企业的生产计划、成本与效益，而且还严重威胁着节能、环保与安全，已成为制约行业可持续发展的重要障碍。
炼油工业中的加氢反应流出物冷换设备，特别是空冷管束，其内径为19mm，壁厚仅为3mm，且长期处于流动、传热、冷却、相变的复杂流动环境，是国际公认的流动腐蚀高风险设备。自上世纪60年代加氢工艺投用以来，空冷管束的流动腐蚀失效一直未得到有效解决。国际行业组织NACE、API等通过数十年的失效跟踪调研，形成了国际标准API 932-A/B，主要采用材质升级、原料限定、工艺调整等传统思路进行腐蚀防控，比较适用于欧美等发达国家的常规油种、稳定工况下的设备运行安全。但是随着我国原油资源开采进入中后期，生产过程需添加腐蚀性注剂来维持产量；同时进口大量劣质原油，原油劣质化、多变化形成的腐蚀机理复杂性及防控难度已远超API标准，因强腐蚀环境下的流动腐蚀临界特性、安全运行区域、失效位置及风险程度不清楚，既缺少定量的预测方法，又缺少科学实用的流动腐蚀泄漏检测和防控技术。一旦出现加氢空冷器管束的泄漏问题，常规的手段只能是采用停工的方式进行消缺堵漏，严重的则会造成火灾、爆炸等事故，引起严重的社会负面影响。
在加氢空冷器的结构方面，目前常用的结构形式主要有2-2-2、1-1-1-1-1、3-3等结构，其中2-2-2表示2管排3管程结构、1-1-1-1-1表示单管排5管程结构、3-3表示3管排两管程结构。鉴于各管程之间的间隙极小，若中间管程出现管束的泄漏穿孔，无法通过直观有效的手段对泄漏的管束进行识别，常规的手段只能是先对装置进行停工，再通过水压试验确定泄漏的管束位号，从而进行管束的堵管堵漏，设备停工造成的物料损失、设备检维修费用高达200～300万元。因此，亟需一种科学实用的反应流出物空冷器流动腐蚀泄漏检测及风险评估控制方法，实现装置的高效、稳定、长周期运行。
发明内容
为实现炼油工业换热管束类设备的腐蚀泄漏在线检测防控，提高设备的连续运行周期，本发明提供一种反应流出物空冷器流动腐蚀泄漏检测及风险评估控制方法。
本发明包括两个方面，其一是实现流动腐蚀泄漏的在线检测技术方法，其二是实现流动腐蚀的风险等级评定以及不停工前提下的流动腐蚀泄漏防控方法，从而降低加氢反应流出物空冷器因流动腐蚀泄漏引发的非计划停工频次，满足加氢装置的安、稳、长、满、优可靠运行。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是包括以下步骤：
1)采用两排平行布置的管束连接入口管箱和出口管箱，即反应流出物空冷器将上下两排规格相同的管束结构平行安装在入口管箱和出口管箱之间，上排包括沿水平方向平行均布的m根管束结构，下排包括沿水平方向平行均布的n根管束结构，且m-n＝1，上排和下排的各管束结构沿水平的排列方向交错布置；管束结构和入口管箱之间通过管束侧壁开设的通孔连通，管束结构和出口管箱之间通过管束结构端面的中心孔连通；入口管箱顶部开设有入口法兰，出口管箱底部开设有出口法兰；反应流出物空冷器每个管束结构中安装有沿同一圆周周向均布的四个结构相同的压力传感器，将所有压力传感器通过耐腐蚀同轴电缆连接至计算机数据采集卡；
2)反应流出物空冷器工作时，从入口法兰注入多相流介质，经由管束结构的侧壁通孔从入口管箱进入管束结构，并从管束结构另一端面的中心孔进入出口管箱，最后从出口法兰流出；
3)初始阶段，在反应流出物空冷器无泄漏状态时，即正常运行工况时，对每一压力传感器PXwi进行压力标定，将每一压力传感器PXwi的初始压力标记为反应流出物空冷器未泄漏状态时压力传感器PXwi的压力标定值
其中PXwi表示第X排第w个管束结构中位于i位置处的压力传感器，X＝m或者n，当X＝m时表示安装在上排管束结构中的压力传感器，X＝n时表示安装在下排管束结构中的压力传感器，w表示一排中管束结构的序号，i表示同一个管束结构中的四个压力传感器的序号位置；
4)反应流出物空冷器运行过程中，利用计算机数据采集卡对所有压力传感器进行实时压力的数据采集；
5)针对安装于同一个管束结构上的四个压力传感器，采用以下公式计算获得监测压力值的几何平均值：
式中：为第X排第w个管束结构中的四个压力传感器监测的压力几何平均值；式中u、d、l、r分别表示同一管束结构横截面上的上、下、左、右四个压力传感器的相位号，各相位间隔90°；
6)将步骤3)、步骤4)、步骤5)所获得的每一个压力传感器PXwi的压力标定值和所在管束结构的压力几何平均值采用以下公式进行计算获得压力偏差值K：
其中，X表示上排管束或者下排管束，w表示一排中管束结构的序号；m表示上排管束的数量，n表示下排管束的数量；
若压力偏差值K＜1％则为III级风险，若压力偏差值1％≤K＜5％则为II级风险，若压力偏差值K≥5％则为I级风险；
7)根据步骤6)计算得出的压力偏差值K，若压力偏差值K≥5％，则认为压力传感器所在的管束结构出现流动腐蚀泄漏，马上堵住管束结构侧壁开设的通孔，使得入口管箱和管束之间的连接通道关闭；同时堵住管束结构另一端面的中心孔，使得出口管箱和管束之间的连接通道关闭，以避免所在管束结构发生大腐蚀泄漏状况，降低爆管风险；
所述的管束结构侧壁开设的通孔直径d满足：其中D为管束结构的内径；其目的在于保证多相流介质经两个水平径向通孔的流通面积之和与管束5内部流通面积相同，防止多相流介质在管束5内的流速偏大或偏小；
所述方法中，反应流出物空冷器流动腐蚀泄漏检测的危害源包括NH4Cl、NH4HS吸湿潮解引起的垢下腐蚀泄漏，以及铵盐溶解于水冲刷腐蚀引起的冲蚀泄漏；
所述的反应流出物空冷器具体包括入口管箱、出口管箱、管束、厚壁管、伸缩管段、压力传感器和螺纹压紧件；入口管箱和出口管箱平行布置并且沿横截面为矩形，入口管箱布置有上下两排水平平行的管束，每根管束两端穿过入口管箱并且管束与入口管箱两侧箱板的通孔之间过盈配合，位于入口管箱内的管束侧壁开有用于介质流入到管束内的水平径向通孔，远离出口管箱的管束一端通过密封压紧组件与入口管箱密封连接；靠近出口管箱的管束一端与厚壁管一端连接，厚壁管另一端经压力传感组件和出口管箱一侧箱板的通孔连接，出口管箱另一侧箱板的通孔安装有用于泄漏时堵塞压力传感器组件中套管的丝堵组件；管束内设置有中心通孔，管束端部的通孔内设有用于与伸缩管段外螺纹配合连接的内螺纹。
所述密封压紧组件包括内凹阶梯型固定挡块、外凸阶梯型压紧块和伸缩管段；伸出入口管箱外的管束套装有内凹阶梯型固定挡块和外凸阶梯型压紧块，内凹阶梯型固定挡块一端面通过焊接与入口管箱侧箱板联接固定，外凸阶梯型压紧块通过联接螺栓和螺帽与内凹阶梯型固定挡块另一端面固定连接，与管束外壁连接的内凹阶梯型固定挡块通孔孔壁开设两道密封槽，两道密封槽分别嵌入第一O型密封圈和第二O型密封圈；内凹阶梯型固定挡块与外凸阶梯型压紧块之间的连接端面为阶梯型端面，阶梯型端面自内向外依次安装有第一密封圈、第二密封圈和第三密封圈，通过三个密封圈使得内凹阶梯型固定挡块与外凸阶梯型压紧块之间构成多级高压密封结构；伸出入口管箱外的管束端面铣有阶梯孔，阶梯孔大端设有内螺纹，阶梯孔小端即为管束的中心通孔；伸缩管段套入管束阶梯孔中，伸缩管段套入管束的一端铣有中心盲孔，伸缩管段另一端车有阶梯轴肩，伸缩管段阶梯轴肩处的管段向外依次套装有弹性密封圈、滑块挡块和轴端挡块，并在伸缩管段末端装有第一旋紧螺母和第一垫片，通过第一旋紧螺母和第一垫片轴向压紧轴端挡块，轴端挡块和管束的阶梯孔的大端螺纹连接；滑块挡板和轴端挡块相联接的端面之间嵌有第三O型密封圈；滑块挡板和管束阶梯孔大端内壁之间具有间隙，第二垫片连接在滑块挡块和管束阶梯孔大端内壁之间并支撑在轴端挡块端面。
所述的压力传感组件包括套管、压力传感器、螺纹压紧件和第二旋紧螺母，在和管束连接的所述厚壁管一端的内径和外径分别与管束内径和外径相同，管束和厚壁管之间通过焊接固定，厚壁管另一端的外径变大，厚壁管另一端伸入出口管箱并与出口管箱侧箱板焊接，靠近出口管箱侧箱板的厚壁管一端铣有内凹阶梯型中心孔，套管一端套入厚壁管的内凹阶梯型中心孔中，套管套入内凹阶梯型中心孔的端部外铣有外凸型阶梯结构，外凸型阶梯结构和内凹阶梯型中心孔之间相配合构成阶梯密封结构，并依次在阶梯台阶之间设置一级密封圈和二级密封圈；套管外凸型阶梯结构最大端处套管和厚壁管内壁之间的环向间隙内嵌入有压力传感器，压力传感器外的套管另一端上套有螺纹压紧件和第二旋紧螺母，螺纹压紧件与厚壁管内凹阶梯型中心孔的最大端形成螺纹配合，通过螺纹压紧件将压力传感器压紧在套管外凸型阶梯结构最大端和套管另一端的台阶处，螺纹压紧件轴向通过第二旋紧螺母锁紧固定。
所述的丝堵组件包括外丝堵和内丝堵，与厚壁管连接侧的出口管箱另一侧箱板开设有与厚壁管同轴的通孔，通孔内安装有外丝堵，外丝堵通过焊接与箱板联接固定；外丝堵开设有内螺纹的通孔，内丝堵通过螺纹旋入外丝堵的螺纹通孔中形成螺纹联接配合；位于出口管箱内的内丝堵侧壁周向开设有环形凹槽，环形凹槽内嵌入外丝堵密封圈，外丝堵密封圈使得外丝堵和内丝堵相密封连接。
伸入入口管箱内的所述伸缩管段一端端面的中心孔为锥孔；伸入厚壁管内凹阶梯型中心孔内的套管一端内部中心孔为锥孔。
每个所述的管束结构中，在厚壁管与套管之间的环向间隙内，沿周向间隔均布设置四个压力传感器，分别位于套管同一横截面的上、下、左、右四个位置，各个压力传感器安装的径向半径距离均相同。
本发明具有的有益效果是：
本发明能够有效检测任意单根管束横截面上、下、左、右四个位置的压力变化情况，基于压力的波动进行流动腐蚀泄漏程度和风险等级的评定，并给出了出现流动腐蚀泄漏状态时的不停工控制技术，有效降低了原油劣质化、工况苛刻化发展过程中加氢装置冷换设备的流动腐蚀泄漏风险，防止流动腐蚀大泄漏引发的火灾、爆炸等重特大安全事故的发生概率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中A区域的放大图。
图3是图1中B区域的放大图。
图4是入口管箱、出口管箱和管束组成的反应流出物空冷器结构示意图。
图5是入口管箱的左视图。
图6是出口管箱的右视图。
图中：1、伸缩管段，2、第一旋紧螺母，3、第一垫片，4、轴端挡块，5、管束，6、第三O形密封圈，7、第二垫片，8、滑块挡块，9、弹性密封圈，10、第三密封圈，11、第二密封圈，12、第一密封圈，13、第二O型密封圈，14、第一O型密封圈，15、水平径向通孔，16、入口管箱，17、厚壁管，18、套管，19、一级密封圈，20、二级密封圈，21、压力传感器，22、螺纹压紧件，23、第二旋紧螺母，24、出口管箱，25、外丝堵密封圈，26、外丝堵，27、内丝堵，28、内螺纹，29、螺帽，30、联接螺栓，31、内凹阶梯型固定挡块，32、外凸阶梯型压紧块，33、入口法兰，34、出口法兰。
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，本发明实施的反应流出物空冷器具体包括入口管箱16、出口管箱24、管束5、厚壁管17、伸缩管段1、压力传感器21和螺纹压紧件22；入口管箱16和出口管箱24平行布置并且沿横截面为矩形，入口管箱16布置有上下两排水平平行的管束5，入口管箱16长边侧面开设通孔，每根管束5两端穿过入口管箱16并且管束5与入口管箱16两侧箱板的通孔之间过盈配合，位于入口管箱16内的管束5侧壁开有用于介质流入到管束5内的水平径向通孔15，远离出口管箱24的管束5一端通过密封压紧组件与入口管箱16密封连接；靠近出口管箱24的管束5一端与厚壁管17一端连接，厚壁管17另一端经压力传感组件和出口管箱24一侧箱板的通孔连接，出口管箱24另一侧箱板的通孔安装有用于泄漏时堵塞压力传感器组件中套管18的丝堵组件；管束5内设置有中心通孔，管束5端部的中心通孔内设有内螺纹，内螺纹用于与伸缩管段1的外螺纹配合连接。
如图1、图4所示，入口管箱16顶部和出口管箱24底部分别开有用于多相流介质流入的入口法兰33和用于多相流介质流出的出口法兰34，多相流介质经入口管箱16顶部的入口法兰33进入入口管箱16，接着经水平径向通孔15进入管束5，经过管束5向出口管箱24流动后从套管18流出到出口管箱24内，最后从出口管箱24底部的出口法兰34流出。
如图2所示，所述密封压紧组件包括内凹阶梯型固定挡块31、外凸阶梯型压紧块32和伸缩管段1；伸出入口管箱16外的管束5套装有内凹阶梯型固定挡块31和外凸阶梯型压紧块32，内凹阶梯型固定挡块31靠近入口管箱16，内凹阶梯型固定挡块31一端面通过焊接与入口管箱16侧箱板联接固定，外凸阶梯型压紧块32通过联接螺栓30和螺帽29与内凹阶梯型固定挡块31另一端面固定连接，与管束5外壁连接的内凹阶梯型固定挡块31通孔孔壁开设两道密封槽，两道密封槽分别嵌入第一O型密封圈14和第二O型密封圈13。内凹阶梯型固定挡块31与外凸阶梯型压紧块32之间的连接端面为阶梯型端面，阶梯型端面自内向外依次安装有第一密封圈12、第二密封圈11和第三密封圈10，即第一密封圈12、第二密封圈11和第三密封圈10自内向外依次安装在内凹阶梯型固定挡块31与外凸阶梯型压紧块32阶梯型端面的台阶间形成的间隙中，通过三个密封圈使得内凹阶梯型固定挡块31与外凸阶梯型压紧块32之间构成多级高压密封结构。
伸出入口管箱16外的管束5端面铣有阶梯孔，阶梯孔大端设有内螺纹，阶梯孔小端即为管束5的中心通孔。伸缩管段1套入管束5的阶梯孔中，伸缩管段1外设有外螺纹，伸缩管段1通过外螺纹旋入管束5内，伸缩管段1套入管束5的一端铣有中心盲孔，伸缩管段1另一端车有阶梯轴肩，伸缩管段1阶梯轴肩处的管段向外依次套装有弹性密封圈9、滑块挡块8和轴端挡块4，并在伸缩管段1末端装有第一旋紧螺母2和第一垫片3，通过第一旋紧螺母2和第一垫片3轴向压紧轴端挡块4，轴端挡块4设有外螺纹，轴端挡块4和管束5的阶梯孔的大端螺纹连接；滑块挡板8和轴端挡块4相联接的端面之间嵌有第三O型密封圈6。滑块挡板8和管束5阶梯孔大端内壁之间具有间隙，第二垫片7连接在滑块挡块8和管束5阶梯孔大端内壁之间并支撑在轴端挡块4端面。
如图3所示，压力传感组件包括套管18、压力传感器21、螺纹压紧件22和第二旋紧螺母23，在和管束5连接的所述厚壁管17一端的内径和外径分别与管束5内径和外径相同，管束5和厚壁管17之间通过焊接固定，厚壁管17另一端的外径变大，厚壁管17另一端伸入出口管箱24并与出口管箱24侧箱板焊接，靠近出口管箱24侧箱板的厚壁管17一端铣有内凹阶梯型中心孔，套管18一端套入厚壁管17的内凹阶梯型中心孔中，套管18套入内凹阶梯型中心孔的端部外铣有外凸型阶梯结构，外凸型阶梯结构和内凹阶梯型中心孔之间相配合构成阶梯密封结构，并依次在阶梯台阶之间设置一级密封圈19和二级密封圈20；套管18外凸型阶梯结构最大端处套管18和厚壁管17内壁之间的环向间隙内嵌入有压力传感器21，压力传感器21外的套管18另一端上套有螺纹压紧件22和第二旋紧螺母23；螺纹压紧件22设有外螺纹，厚壁管17内凹阶梯型中心孔的大端设有内螺纹，螺纹压紧件22与厚壁管17内凹阶梯型中心孔的最大端形成螺纹配合，通过螺纹压紧件22将压力传感器21压紧在套管18外凸型阶梯结构最大端和套管18另一端的台阶处，螺纹压紧件22轴向通过第二旋紧螺母23锁紧固定。
如图1所示，丝堵组件包括外丝堵26和内丝堵27，与厚壁管17连接侧的出口管箱24另一侧箱板开设有与厚壁管17同轴的通孔，通孔内安装有外丝堵26，外丝堵26通过焊接与箱板联接固定；外丝堵26开设有螺纹通孔，内丝堵27通过螺纹旋入外丝堵26的螺纹通孔中形成螺纹联接配合；内丝堵27伸入出口管箱24内，位于出口管箱24内的内丝堵27侧壁周向开设有环形凹槽，环形凹槽内嵌入外丝堵密封圈25，外丝堵密封圈25使得外丝堵26和内丝堵27相密封连接。
如图1、图3所示，伸入入口管箱16内的所述伸缩管段1一端端面的中心孔设置内倒锥角，即为锥孔，实现结构的平稳过渡，防止流体流动出现涡流效应。另外，伸入厚壁管17内凹阶梯型中心孔内的套管18一端内部中心孔设置内倒锥角，即设置外凸型阶梯结构的套管18一端中心孔为锥孔，保证多相流介质自管束5向套管18内部流通过程中平稳流动，防止冲刷腐蚀。
每个所述的管束结构中，在厚壁管与套管之间的环向间隙内，沿周向间隔均布设置四个压力传感器，分别位于套管同一横截面的上、下、左、右四个位置，各个压力传感器安装的径向半径距离均相同。
当管束出现泄漏状态时，通过旋转伸缩管段1端部的第一旋紧螺母2将伸缩管段1向管束5内旋进，使铣中心盲孔的伸缩管段末端封闭入口管箱内管束5的水平径向通孔15，从而关闭入口管箱16内部多相流介质通向管束5的通道；类似地，亦可通过旋转第一旋紧螺母2将伸缩管段向管束5外旋出，从而打开入口管箱内管束5的水平径向通孔15。
当管束出现泄漏状态时，向出口管箱24内部旋进内丝堵27，使得内丝堵27端部封闭套管18端面的中心孔，从而关闭套管18出口与出口管箱24之间的连接通道。
本发明的具体工作过程如下：
①采用两排平行布置的管束连接入口管箱和出口管箱，即反应流出物空冷器将上、下两排规格相同的管束结构平行安装在入口管箱和出口管箱之间，上排包括沿水平方向平行均布的m根管束结构，下排包括沿水平方向平行均布的n根管束结构，且m-n＝1；图5为未安装密封压紧组件的入口管箱左视图，图6为未安装外丝堵和内丝堵状态时的出口管箱右视图；其中，上排、下排的各管束结构沿水平的排列方向交错布置，其结构分别如图5和图6所示。
其中，沿上、下两排管束的末端，厚壁管一端与套管间的环向间隙内，沿周向均布的上、下、左、右四个位置设置结构相同的压力传感器，各个压力传感器安装的轴向位置及径向方位均相同。
②定义安装在上排、下排管束的压力传感器位号分别为Pmw、Pnw，其中对应径向切面的上、下、左、右四个位置的压力传感器分别定义为PXwi，其中i分别对应上、下、左、右四个位置的压力传感器，即i＝u、i＝d、i＝l或i＝r；当X＝m时，表示对应安装在上排管束中的压力传感器，X＝n时则对应安装在下排管束中的压力传感器，w为对应的管束位号，w的取值域为w∈[1,m+n]。
③将安装在反应流出物空冷器任意一位置的PXwi的压力传感器通过耐腐蚀同轴电缆连接至计算机采集卡。
④反应流出物空冷器运行过程中，由油、气、水多相流介质构成的加氢反应流出物自入口法兰进入入口法兰，经由入口管箱内部的水平径向通孔从入口管箱进入管束结构，再从套管18流入到出口管箱，最终从出口管箱底部的出口法兰流出，完成一个持续的冷却过程；该过程中，利用计算机数据采集卡对所有压力传感器进行实时压力的采集，并绘制单位时间t内的实时压力值曲线。
⑤开工初期，保证反应流出物空冷器无泄漏状态时，对安装在反应流出物空冷器任意一位置的压力传感器PXwi进行压力标定，标记为反应流出物空冷器未泄漏状态时的压力标定值
⑥对安装于任意一根管束上沿周向布置的上、下、左、右四个位置的压力传感器，采用以下公式取压力的几何平均值，即表示为：
式中：为第X排第w个管束结构中四个压力传感器监测的压力传感器几何平均值；式中u、d、l、r分别表示同一管束结构横截面上的上、下、左、右四个压力传感器的相位号，各相位间隔90°；
⑦反应流出物空冷器运行过程中，利用计算机数据采集卡对压力传感器的压力进行采集，获取任意管束位号为w的四个压力传感器的压力几何平均值若监测获得的压力几何平均值与该根管束压力标定值的压力偏差值K＜1％，定义为Ⅲ级风险，若1％≤K＜5％，定义为Ⅱ级风险，若K≥5％，定义为Ⅰ级风险；其中压力偏差值K计算定义为：
其中，X表示上排管束或者下排管束，w表示一排中管束结构的序号；m表示上排管束的数量，n表示下排管束的数量；
⑧根据步骤⑤⑥⑦计算得出的压力偏差值K，若满足K≥5％，则可认为对应上排或下排的第w根管束出现腐蚀泄漏；此时，立即调整位于伸缩管段末端的旋紧螺母，使铣中心盲孔的伸缩管段末端封闭入口管箱内管束开设的水平径向通孔，关闭入口管箱内部介质通向管束5的通道；同时，调整位于外丝堵和内丝堵之间的螺纹配合，通过旋进内丝堵外端使内丝堵内端旋入套管18内部，关闭套管出口与出口管箱之间的连接通道，避免所在管束结构，即第w根管束发生大腐蚀泄漏状况，降低爆管风险。并且可以保证加氢空冷管束系统不停工持续运行，待达到运行检验周期，即大检修时再停工进行管束更换。
⑨按照上述步骤进行分析能够经一部对压力传感器的监测数据进行单位时间t内的历史数据查询，适用于加氢反应流出物空冷器管束的失效原因分析、失效时的工况确认等，为其他同类装置的优化操作、安全运行提供指导。
需特殊说明的是位于入口管箱16内的管束5开设的水平径向通孔15，其原因在于若经入口法兰进入入口管箱16的介质为气液固多相流，为防止重力影响导致管束底部液固相较多，从而开设的是水平径向通孔15，可以实现气液固多相流介质充分进入管束5，避免堵塞。而假如进入入口管箱16的介质为气相，那么不考虑密度差异的工况，那么水平径向通孔亦可改为竖直径向通孔。类似的，本发明实施例给出的反应流出物空冷器管束形式为双管排结构，同样适用于其他例如单管排、多管排或单根管束的管束结构。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种反应流出物空冷器流动腐蚀泄漏检测及风险评估控制方法，其特征在于采用以下步骤：
1)采用两排平行布置的管束连接入口管箱和出口管箱，即反应流出物空冷器将上下两排规格相同的管束结构平行安装在入口管箱和出口管箱之间，上排包括沿水平方向平行均布的m根管束结构，下排包括沿水平方向平行均布的n根管束结构，且m-n＝1，上排和下排的各管束结构沿水平的排列方向交错布置；管束结构和入口管箱之间通过管束侧壁开设的通孔连通，管束结构和出口管箱之间通过管束结构端面的中心孔连通；入口管箱顶部开设有入口法兰，出口管箱底部开设有出口法兰；反应流出物空冷器每个管束结构中安装有沿同一圆周周向均布的四个结构相同的压力传感器，将所有压力传感器通过耐腐蚀同轴电缆连接至计算机数据采集卡；
2)反应流出物空冷器工作时，从入口法兰注入多相流介质，经由管束结构的侧壁通孔从入口管箱进入管束结构，并从管束结构另一端面的中心孔进入出口管箱，最后从出口法兰流出；
3)初始阶段，在反应流出物空冷器无泄漏状态时，即正常运行工况时，对每一压力传感器PXwi进行压力标定，将每一压力传感器PXwi的初始压力标记为反应流出物空冷器未泄漏状态时压力传感器PXwi的压力标定值
其中PXwi表示第X排第w个管束结构中位于i位置处的压力传感器，X＝m或者n，当X＝m时表示安装在上排管束结构中的压力传感器，X＝n时表示安装在下排管束结构中的压力传感器，w表示一排中管束结构的序号，i表示同一个管束结构中的四个压力传感器的序号位置；
4)反应流出物空冷器运行过程中，利用计算机数据采集卡对所有压力传感器进行实时压力的数据采集；
5)针对安装于同一个管束结构上的四个压力传感器，采用以下公式计算获得监测压力值的几何平均值：
式中：为第X排第w个管束结构中的四个压力传感器监测的压力几何平均值；式中u、d、l、r分别表示同一管束结构横截面上的上、下、左、右四个压力传感器的相位号，各相位间隔90°；
6)将步骤3)、步骤4)、步骤5)所获得的每一个压力传感器PXwi的压力标定值和所在管束结构的压力几何平均值采用以下公式进行计算获得压力偏差值K：
其中，X表示上排管束或者下排管束，w表示一排中管束结构的序号；m表示上排管束的数量，n表示下排管束的数量；
若压力偏差值K＜1％则为III级风险，若压力偏差值1％≤K＜5％则为II级风险，若压力偏差值K≥5％则为I级风险；
7)根据步骤6)计算得出的压力偏差值K，若压力偏差值K≥5％，则认为压力传感器所在的管束结构出现流动腐蚀泄漏，马上堵住管束结构侧壁开设的通孔，使得入口管箱和管束之间的连接通道关闭；同时堵住管束结构另一端面的中心孔，使得出口管箱和管束之间的连接通道关闭，以避免所在管束结构发生大腐蚀泄漏状况，降低爆管风险。
2.根据权利要求1所述的一种反应流出物空冷器流动腐蚀泄漏检测及风险评估控制方法，其特征在于：所述的管束结构侧壁开设的通孔直径d满足：其中D为管束结构的内径。
3.根据权利要求1所述的一种反应流出物空冷器流动腐蚀泄漏检测及风险评估控制方法，其特征在于：所述方法中，反应流出物空冷器流动腐蚀泄漏检测的危害源包括NH4Cl、NH4HS吸湿潮解引起的垢下腐蚀泄漏，以及铵盐溶解于水冲刷腐蚀引起的冲蚀泄漏。
4.根据权利要求1所述的一种反应流出物空冷器流动腐蚀泄漏检测及风险评估控制方法，其特征在于：所述的反应流出物空冷器具体包括入口管箱(16)、出口管箱(24)、管束(5)、厚壁管(17)、伸缩管段(1)、压力传感器(21)和螺纹压紧件(22)；入口管箱(16)和出口管箱(24)平行布置并且沿横截面为矩形，入口管箱(16)布置有上下两排水平平行的管束(5)，每根管束(5)两端分别穿过入口管箱(16)和出口管箱(24)并且管束(5)与入口管箱(16)两侧箱板的通孔之间过盈配合，位于入口管箱(16)内的管束(5)侧壁开有用于介质流入到管束(5)内的水平径向通孔(15)，远离出口管箱(24)的管束(5)一端通过密封压紧组件与入口管箱(16)密封连接；靠近出口管箱(24)的管束(5)一端与厚壁管(17)一端连接，厚壁管(17)另一端经压力传感组件和出口管箱(24)一侧箱板的通孔连接，出口管箱(24)另一侧箱板的通孔安装有用于泄漏时堵塞压力传感器组件中套管(18)的丝堵组件；管束(5)内设置有中心通孔，管束(5)远离出口管箱(24)一端的通孔内设有用于与伸缩管段(1)外螺纹配合连接的内螺纹；
所述的压力传感组件包括套管(18)、压力传感器(21)、螺纹压紧件(22)和第二旋紧螺母(23)，在和管束(5)连接的所述厚壁管(17)一端的内径和外径分别与管束(5)内径和外径相同，管束(5)和厚壁管(17)之间通过焊接固定，厚壁管(17)另一端的外径变大，厚壁管(17)另一端伸入出口管箱(24)并与出口管箱(24)侧箱板焊接，靠近出口管箱(24)侧箱板的厚壁管(17)一端铣有内凹阶梯型中心孔，套管(18)一端套入厚壁管(17)的内凹阶梯型中心孔中，套管(18)套入内凹阶梯型中心孔的端部外铣有外凸型阶梯结构，外凸型阶梯结构和内凹阶梯型中心孔之间相配合构成阶梯密封结构，并依次在阶梯台阶之间设置一级密封圈(19)和二级密封圈(20)；套管(18)外凸型阶梯结构最大端处套管(18)和厚壁管(17)内壁之间的环向间隙内嵌入有压力传感器(21)，压力传感器(21)外的套管(18)另一端上套有螺纹压紧件(22)和第二旋紧螺母(23)，螺纹压紧件(22)与厚壁管(17)内凹阶梯型中心孔的最大端形成螺纹配合，通过螺纹压紧件(22)将压力传感器(21)压紧在套管(18)外凸型阶梯结构最大端和套管(18)另一端的台阶处，螺纹压紧件(22)轴向通过第二旋紧螺母(23)锁紧固定。
5.根据权利要求4所述的一种反应流出物空冷器流动腐蚀泄漏检测及风险评估控制方法，其特征在于：所述密封压紧组件包括内凹阶梯型固定挡块(31)、外凸阶梯型压紧块(32)和伸缩管段(1)；伸出入口管箱(16)外的管束(5)套装有内凹阶梯型固定挡块(31)和外凸阶梯型压紧块(32)，内凹阶梯型固定挡块(31)一端面通过焊接与入口管箱(16)侧箱板联接固定，外凸阶梯型压紧块(32)通过联接螺栓(30)和螺帽(29)与内凹阶梯型固定挡块(31)另一端面固定连接，与管束(5)外壁连接的内凹阶梯型固定挡块(31)通孔孔壁开设两道密封槽，两道密封槽分别嵌入第一O型密封圈(14)和第二O型密封圈(13)；内凹阶梯型固定挡块(31)与外凸阶梯型压紧块(32)之间的连接端面为阶梯型端面，阶梯型端面自内向外依次安装有第一密封圈(12)、第二密封圈(11)和第三密封圈(10)，通过三个密封圈使得内凹阶梯型固定挡块(31)与外凸阶梯型压紧块(32)之间构成多级高压密封结构；
伸出入口管箱(16)外的管束(5)端面铣有阶梯孔，阶梯孔大端设有内螺纹，阶梯孔小端即为管束(5)的中心通孔；伸缩管段(1)套入管束(5)阶梯孔中，伸缩管段(1)套入管束(5)的一端铣有中心盲孔，伸缩管段(1)另一端车有阶梯轴肩，伸缩管段(1)阶梯轴肩处的管段向外依次套装有弹性密封圈(9)、滑块挡块(8)和轴端挡块(4)，并在伸缩管段(1)末端装有第一旋紧螺母(2)和第一垫片(3)，通过第一旋紧螺母(2)和第一垫片(3)轴向压紧轴端挡块(4)，轴端挡块(4)和管束(5)的阶梯孔的大端螺纹连接；滑块挡板(8)和轴端挡块(4)相联接的端面之间嵌有第三O型密封圈(6)；滑块挡板(8)和管束(5)阶梯孔大端内壁之间具有间隙，第二垫片(7)连接在滑块挡块(8)和管束(5)阶梯孔大端内壁之间并支撑在轴端挡块(4)端面。
6.根据权利要求4所述的一种反应流出物空冷器流动腐蚀泄漏检测及风险评估控制方法，其特征在于：所述的丝堵组件包括外丝堵(26)和内丝堵(27)，与厚壁管(17)连接侧的出口管箱(24)另一侧箱板开设有与厚壁管(17)同轴的通孔，通孔内安装有外丝堵(26)，外丝堵(26)通过焊接与箱板联接固定；外丝堵(26)开设有内螺纹(28)的通孔，内丝堵(27)通过螺纹旋入外丝堵(26)的螺纹通孔中形成螺纹联接配合；位于出口管箱(24)内的内丝堵(27)侧壁周向开设有环形凹槽，环形凹槽内嵌入外丝堵密封圈(25)，外丝堵密封圈(25)使得外丝堵(26)和内丝堵(27)相密封连接。
7.根据权利要求4所述的一种反应流出物空冷器流动腐蚀泄漏检测及风险评估控制方法，其特征在于：伸入入口管箱(16)内的所述伸缩管段(1)一端端面的中心孔为锥孔；伸入厚壁管(17)内凹阶梯型中心孔内的套管(18)一端内部中心孔为锥孔。
8.根据权利要求4所述的一种反应流出物空冷器流动腐蚀泄漏检测及风险评估控制方法，其特征在于：每个所述的管束结构中，在厚壁管与套管之间的环向间隙内，沿周向间隔均布设置四个压力传感器，分别位于套管同一横截面的上、下、左、右四个位置，各个压力传感器安装的径向半径距离均相同。
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Contract record no.: X2022330000464

Denomination of invention: Flow corrosion leakage detection and risk assessment control method of reaction effluent air cooler

Granted publication date: 20180907

License type: Common License

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