CN112779049A - 模拟注入系统的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油化工技技术领域，具体而言，涉及模拟注入系统的装置和方法。模拟注入系统的装置包括加热器、分离器、总管线路和分支管线路，加热器、总管线路、分支管线路以及分离器依次首尾连接，并形成循环通路；总管线路和分支管线路的每个注入口处均设置有温度计和流量计；模拟注入系统的装置还包括模拟气进口和模拟汽进口，模拟汽进口和模拟气进口均与加热器连通。该装置可以验证注入系统，包括注入点处介质的工艺条件，例如温度、压力和流量等、注入量、注入速率、注入点位置以及注入喷头等等，继而评价注入系统的优劣，并能够进一步对注入系统进行改进，继而能够进一步防止或者降低注入导致的防腐蚀失效，整体注入系统的防腐效果。

Description

模拟注入系统的装置和方法

技术领域

本发明涉及石油化工技术领域，具体而言，涉及模拟注入系统的装置和方法。

背景技术

常减压蒸馏装置是炼油厂原油加工中的第一道工序，为下游装置提供加工原料，因此常减压蒸馏装置操作平稳情况关系整个炼油厂的正常运行。常减压蒸馏装置塔顶及冷凝冷却系统的腐蚀问题是炼油企业共同面临的一个突出问题。目前常减压蒸馏装置的工艺防腐措施主要以“一脱三注”为主，即原油电脱盐、塔顶冷凝冷却系统注水、注中和剂和注缓蚀剂。

虽然蒸馏装置“三注”工艺注剂可以有效控制塔顶冷凝冷却系统的腐蚀，但是如果操作不当的话，非但不能起到减缓腐蚀的作用，反而增加了注入点处的腐蚀失效，已经有不止一例的案例报道了。注入点的设计需要考虑多种因素的影响，例如注入点处介质的工艺条件(温度、压力、流量等)、注入量、注入速率、注入点位置、注入喷头等等，其中注入位置、注入量、注入速率及注入后的介质分布等是蒸馏装置工艺注剂需要重点关注的几个方面。目前大多是通过建模的方式，模拟注剂后的流速及介质分布，还没有建立有效的试验装置去验证或者评价注入系统。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供模拟注入系统的装置和方法。本发明实施例提供一种装置其可以验证注入系统，包括注入点处介质的工艺条件，例如温度、压力和流量等、注入量、注入速率、注入点位置以及注入喷头等等，继而评价注入系统的优劣，并能够进一步对注入系统进行改进，继而能够进一步防止或者降低注入导致的防腐蚀失效，整体注入系统的防腐效果。

本发明是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种模拟注入系统的装置，其包括加热器、用于分离油气水三项的分离器、模拟总管线注入的总管线路和模拟分管线注入的分支管线路，所述加热器、所述总管线路、所述分支管线路以及所述分离器依次连接，所述分离器与所述加热器连接，继而形成循环通路；

所述总管线路和所述分支管线路的每个注入口处均设置有用于检测注入口注入的和流量的流量计和注入前后的温度的温度计；

所述模拟注入系统的装置还包括模用于通入拟不凝气的模拟气进口和用于通入模拟汽相的模拟汽进口，所述模拟汽进口和所述模拟气进口均与所述加热器连通。

在可选的实施方式中，所述分支管线路包括第一分支管线和第二分支管线，所述第一分支管线的一端和所述第二分支管线的一端分别与所述总管线路的一端连接，所述第一分支管线的另一端和所述第二分支管线的另一端分别与所述分离器连接。

在可选的实施方式中，所述第一分支管线和所述第二分支管线上分别设置有一个注入点。

在可选的实施方式中，所述模拟注入系统的装置还包括循环泵，所述循环泵设置于所述分离器和所述加热器之间。

在可选的实施方式中，所述总管线路上设置有3个注入点；所述模拟汽进口和所述模拟气进口均设置有流量计，所述加热器出口设置有温度计。

在可选的实施方式中，所述模拟注入系统的装置为模拟蒸馏装置塔顶注入系统的装置；

优选地，所述分支管线路为模拟进塔顶换热器前的注入的线路；

所述总管线路为模拟顶油气管线从常压塔出来经过第一个弯头后注入的线路。

在可选的实施方式中，所述分支管线路和所述总管线路为可视其内部流体的流态的线路。

第二方面，本发明提供一种模拟注入系统的方法，包括：利用前述实施方式任一项所述的模拟注入系统的装置模拟注入系统，而评价注入系统的效果，而后根据评价结果对注入系统进行调整。

在可选的实施方式中，包括：先分离器内加入含有模拟油相的物质，而后通入模拟不凝气，检测循环通路的气密性并除氧，而后开启加热器进行加热，接着，模拟汽相，直至模拟汽相、模拟不凝气以及模拟油相达到所需的温度，再在总管线路和/分支管线路的注入口注入试剂，而后观测注入试剂的变化，而后根据变化评价模拟注入系统，而评价注入系统的效果，而后根据评价结果对注入系统进行调整。

在可选的实施方式中，模拟不凝气为氮气，所述模拟汽相为水蒸气，所述模拟油相为柴油。

本发明具有以下有益效果：本发明实施例通过设置加热器、总管线路、分支管线路以及分离器依次首尾连接，并形成循环通路，在总管线路和分支管线路的每个注入口处均设置温度计和流量计，且设置模拟不凝气的模拟气进口和模拟汽相的模拟汽进口，并与加热器连接，继而能够真实有效的模拟注入系统，包括注入点处介质的工艺条件，例如温度、压力和流量等、注入量、注入速率、注入点位置以及注入喷头等等、注剂的分布以及分散情况，继而评价注入系统的优劣，并能够进一步对注入系统进行改进，继而能够进一步防止或者降低注入导致的防腐蚀失效，整体注入系统的防腐效果。且注入位置设置灵活，水平总管和各分支管路都设置有注剂口，可充分考虑不同注入位置中和剂、缓蚀剂、水的注入情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1提供的模拟注入系统的装置的结构示意图；

图2为本发明实施例2提供的某炼厂常顶塔顶冷凝冷却系统工艺流程示意图；

图3为本发明实施例2提供的调整后的某炼厂常顶塔顶冷凝冷却系统工艺流程示意图；

图4为本发明实施例3提供的某炼厂常顶塔顶冷凝冷却系统工艺流程示意图；

图5为本发明实施例3提供的换热器入口分布管气态水的速度流线图模拟结果。

图标：100-模拟注入系统的装置；110-加热器；101-模拟气进口；102-模拟汽进口；120-温度计；130-总管线路；140-流量计；150-分支管线路；151-第一分支管线；152-第二分支管线；160-分离器；170-循环泵。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

实施例1

参见图1，本实施例提供一种模拟注入系统的装置100，该装置不仅仅可以用于模拟蒸馏装置塔顶注入系统，还可以用于模拟加氢装置注水以及焦化/催化装置分馏塔顶注剂等注入系统的情况，继而评价其对应注入系统的效果。而本实施例则以模拟蒸馏装置塔顶注入系统为例进行阐述。

具体地，该模拟注入系统的装置100包括加热器110，加热器110用于加热模拟汽相、模拟油相和模拟不凝气，继而使得上述物质到制定的温度，继而保证模拟的过程更接近于实际生产过程，而后有利于评价注入系统的效果。该加热器110可以是现有技术中可购买的得到的加热装置。

该模拟注入系统的装置100还包括用于通入模拟不凝气的模拟气进口101和用于通入模拟汽相的模拟汽进口102，所述模拟汽进口102和所述模拟气进口101均与所述加热器110连通。且在模拟汽进口102和所述模拟气进口101均设置有流量计140，继而控制模拟汽进口102和所述模拟气进口101出模拟不凝气和模拟汽相的流量，有利于使得该装置模拟的注入系统更接近生产系统。且在模拟汽进口102和所述模拟气进口101均设置有阀门，继而控制模拟不凝气和模拟汽相的通入和关闭。

进一步地，加热器110的出口处设置有温度计120，继而用于控制以及检测加热器110加热的模拟不凝气、模拟汽相以及模拟油相等温度更接近生产温度。

该模拟注入系统的装置100还包括模拟总管线注入的总管线路130，总管线路130与加热器110连接，且总管线路130上每个注入口均设置有用于检测注入口注入的流量的流量计140和注入前后的温度的温度计120。例如，总管线路130上设置有3个注入点，可以分别注入水、缓蚀剂以及中和剂，且每个注入口处也均设置有阀门，继而可以控制是对3个注入口均注入对应的试剂，还是仅部分注入口注入试剂，继而可以同时模拟研究水、缓蚀剂以及中和剂的情况，也可以关闭2个注入口，仅开启一个注入口，继而至研究单一注剂的流动状态。

进一步地，总管线路130为模拟顶油气管线从常压塔出来经过第一个弯头后注入的线路，继而能够更准确模拟蒸馏塔顶油汽的流动形态。

进一步地，模拟注入系统的装置100还包括模拟分管线注入的分支管线路150，所述总管线路130、所述分支管线路150连接，所述分支管线路150的每个注入口处均设置有用于检测注入口注入的注入剂的流量的流量计140和注入前后的温度的温度计120。

具体地，分支管线路150包括第一分支管线151和第二分支管线152，所述第一分支管线151的一端和所述第二分支管线152的一端分别与所述总管线路130的一端连接，第一分支管线151和所述第二分支管线152上分别设置有一个注入点。继而可以分别模拟分支管线的物料的流态，且分支管线路150为模拟进塔顶换热器前的注入的线路。

当只需要模拟分支管线的注入系统时，可以将关闭总管线路130上所有注入口的阀门，而后仅仅在第一分支管线151和/或所述第二分支管线152的注入口注入试剂。

进一步地，模拟注入系统的装置100还包括用于分离油气水三项的分离器160，分离器160用于即作为油的储罐，又用来分离氮气、油和水。分离出氮气直接排空；水进入污水收集罐，收集罐满后交于试验废液处理中心统一处理；油循环使用，待显色不是很明显的时候，更换，即经过分离后能够得到模拟油相。

具体地，加热器110、所述总管线路130、所述分支管线路150以及所述分离器160依次首尾连接，并形成循环通路，且第一分支管线151的另一端和所述第二分支管线152的另一端分别与所述分离器160连接。

进一步地，模拟注入系统的装置100还包括循环泵170，所述循环泵170设置于所述分离器160和所述加热器110之间。循环泵170用于将模拟油相等物质泵入加热器110内进行加热。

进一步地，为了便于观测加入的水、缓蚀剂或者中和剂等的在管线中的分布以及发散等情况，总管线路130和分支管线路150为可视其内部流体的流态的线路，即可以直接肉眼观测总管线路130和分支管线路150内液体或者气体的流动形态，继而可以直接观测注入剂的情况。例如可以采用透明塑料管，或者其他肉眼可以观测总管线路130和分支管线路150内流体的形态的管路。

进一步地，注入的水、中和剂或者缓蚀剂等试剂内添加有色素，继而能够更有利于观测人员观测注入剂的流态。且模拟不凝气为氮气，模拟汽相为水蒸气。

实施例2

本实施例提供一种模拟注入系统的方法：

对象：某炼厂目前在常压塔顶油气总管分别注入中和剂、缓蚀剂和水，如图2所示。该装置2017年10月开工，运行两年后发现换热器E301A塔顶管程油气侧出口管线第一个弯头腐蚀泄露。因此，利用实施例1提供的模拟注入系统的装置模拟蒸馏装置塔顶注入系统，具体过程如下：

(1)向分离器内加入柴油；

(2)打开模拟气进口处的阀门，通入氮气，检查装置的管路的气密性；

(3)打开模拟气进口处的阀门和分离器的氮气的出口处阀门，除氧，通入氮气除氧至少0.5h；

(4)关闭分离器的氮气的出口处阀门，打开加热器，循环泵和模拟汽进口处的阀门，通入水蒸气和氮气量达到要求时，关闭模拟气进口处的阀门和模拟汽进口处的阀门，继续加热，直到加热器出口处的温度计到达所需温度；

(5)在总管注入管线的注入点注入注剂(已添加显色剂)。同时记录各注入点的温度，并观察注剂注入后，在管路中的流动状态，必要时使用高清摄像头记录注剂注入后流体的流动状态。

(6)试验结束后，关闭模拟气进口处的阀门和模拟汽进口处的阀门和各注剂点的阀门，关闭加热器、循环泵，打开分离器的污水出口和氮气出口，将氮气排空，污水回收。

(7)对数据和图像进行分析，注剂在两个换热器中分布不均衡，在换热器E301A中分布较少，在换热器E301B中分配较多，不能更好的中和、洗涤换热器中的腐蚀性物质。针对这种情况，改变现有中和剂和水的注入位置移至E301A、E301B各分支管前，参见图3，并更换现有注水喷头，增加油气水的混合。通过改造，目前改常压塔顶运行正常，经测厚换热器E301A弯头处没有发生类似的腐蚀减薄情况。

实施例3

本实施例提供一种模拟注入系统的方法：

对象：某新设计炼厂，原设计院方案是直接在常压塔顶流出物总管线注中和剂、缓蚀剂和水，见图4所示。首先进行流体力学模拟，结果见图5所示，在入口分布管三通、弯头、大小头等管件附近可见明显流速流态变化，尤其在E-301B位置的箭头部位，因为流量分配不均，流速明显增大。利用实施例1提供的模拟注入系统的装置进行模拟。

具体过程如下：

(1)向分离器内加入柴油；

(2)打开模拟气进口处的阀门，通入氮气，检查装置的管路的气密性；

(3)打开模拟气进口处的阀门和分离器的氮气的出口处阀门，除氧，通入氮气除氧至少0.5h；

(4)关闭分离器的氮气的出口处阀门，打开加热器，循环泵和模拟汽进口处的阀门，通入水蒸气和氮气量达到要求时，关闭模拟气进口处的阀门和模拟汽进口处的阀门，继续加热，直到加热器出口处的温度计到达所需温度；

(5)在总管线路的注入点注入注剂(已添加显色剂)。同时记录各注入点的温度，并观察注剂注入后，在管路中的流动状态，必要时使用高清摄像头记录注剂注入后流体的流动状态。

(6)试验结束后，关闭模拟气进口处的阀门和模拟汽进口处的阀门和各注剂点的阀门，关闭加热器、循环泵，打开分离器的污水出口和氮气出口，将氮气排空，污水回收。

(7)不断调整三种注剂的注入位置，重复以上试验。

(8)对数据和图像进行分析，分析结果与流体力学模拟结果吻合，建议将原设计方案修改为：常顶总管线注缓蚀剂和中和剂，将水注水位置改为换热器前的分支管线上。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种模拟注入系统的装置，其特征在于，其包括加热器、用于分离油气水三项的分离器、模拟总管线注入的总管线路和模拟分管线注入的分支管线路，所述加热器、所述总管线路、所述分支管线路以及所述分离器依次连接，所述分离器与所述加热器连接，继而形成循环通路；

所述总管线路和所述分支管线路的每个注入口处均设置有用于检测注入口注入的注入剂的流量的流量计和注入前后的温度的温度计；

所述模拟注入系统的装置还包括用于通入模拟不凝气的模拟气进口和用于通入模拟汽相的模拟汽进口，所述模拟汽进口和所述模拟气进口均与所述加热器连通。

2.根据权利要求1所述的模拟注入系统的装置，其特征在于，所述分支管线路包括第一分支管线和第二分支管线，所述第一分支管线的一端和所述第二分支管线的一端分别与所述总管线路的一端连接，所述第一分支管线的另一端和所述第二分支管线的另一端分别与所述分离器连接。

3.根据权利要求2所述的模拟注入系统的装置，其特征在于，所述第一分支管线和所述第二分支管线上分别设置有一个注入点。

4.根据权利要求1所述的模拟注入系统的装置，其特征在于，所述模拟注入系统的装置还包括循环泵，所述循环泵设置于所述分离器和所述加热器之间。

5.根据权利要求1-4任一项所述的模拟注入系统的装置，其特征在于，所述总管线路上设置有3个注入点；所述模拟汽进口和所述模拟气进口均设置有流量计，所述加热器出口设置有温度计。

6.根据权利要求1-4任一项所述的模拟注入系统的装置，其特征在于，所述模拟注入系统的装置为模拟蒸馏装置塔顶注入系统的装置；

优选地，所述分支管线路为模拟进塔顶换热器前的注入的线路；

所述总管线路为模拟顶油气管线从常压塔出来经过第一个弯头后注入的线路。

7.根据权利要求1-4任一项所述的模拟注入系统的装置，其特征在于，所述分支管线路和所述总管线路为可视其内部流体的流态的线路。

8.一种模拟注入系统的方法，其特征在于，包括：利用权利要求1-7任一项所述的模拟注入系统的装置模拟注入系统，而评价注入系统的效果，而后根据评价结果对注入系统进行调整。

9.根据权利要求8所述的模拟注入系统的方法，其特征在于，包括：先分离器内加入含有模拟油相的物质，而后通入模拟不凝气，检测循环通路的气密性并除氧，而后开启加热器进行加热，接着，模拟汽相，直至模拟汽相、模拟不凝气以及模拟油相达到所需的温度，再在总管线路和/分支管线路的注入口注入试剂，而后观测注入试剂的变化，而后根据变化评价模拟注入系统，而评价注入系统的效果，而后根据评价结果对注入系统进行调整。

10.根据权利要求9所述的模拟注入系统的方法，其特征在于，模拟不凝气为氮气，所述模拟汽相为水蒸气，所述模拟油相为柴油。

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