CN201689067U - 一种反应流出物空冷器现场铵盐沉积实验测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种反应流出物空冷器现场铵盐沉积实验测试装置。包括A/D转换器、工控机、流量传感器、孔板流量计、六个高压阀、换热器、反应流出物空冷器、CCD探头、节流孔板、测温装置、压力传感器、温度传感器、高压视镜、冷却器和低压阀。采用高压视镜和CCD探头可直接观测NH4HS和NH4Cl两种铵盐的结晶沉积临界特性，由于铵盐沉积临界特性是在工业实际环境中测试获得的，测试实验结果无需再进行相似理论修正，可直接推广应用。本装置针对不同的铵盐沉积失效案例进行失效分析、沉积预测、优化设计、风险检验及寿命预测等管束类设备的安全保障技术研究，对现有的流动腐蚀失效预测研究体系具有参考价值。本装置结构简单，便于推广。
Description
技术领域
本实用新型涉及多相流沉积实验装置，具体的说是涉及一种反应流出物空冷器现场铵盐沉积实验装置。
背景技术
加氢反应流出物空冷器(Reactor effluent air coolers，简称REAC)系统作为加氢裂化装置的关键设备之一，管束及相连管道的频繁失效一直是制约装置安全、稳定、长周期运行的老大难问题。三十多年来，NACE、UOP、API等先后经过大量调研，分析了REAC系统的失效影响因素，但由于其研究成果多局限于腐蚀现象的统计分析，缺少对复杂失效过程的关联研究，在此基础上提出的防腐措施难以从根本上解决REAC系统的腐蚀失效难题，由此引发的非计划停工事故屡见不鲜。
随着我国加入到WTO，进口中东高硫劣质原油的量逐年增加，许多加氢裂化装置相继进行了高硫扩能改造，随后发生了多起空冷器管束泄漏爆管事故，损失惨重。为此，2005～2007年，中石化多次组织专门会议和全国调研，调研发现，尽管REAC系统腐蚀失效各个企业各不相同，但其失效形式总体可分为多相流冲蚀、铵盐结晶沉积垢下腐蚀、铵盐结晶沉积堵塞管束引起的局部冲蚀等三大类。已有的研究成果将REAC系统的流动腐蚀机理归纳为：由于实际的原料油富含硫和氮的化合物和少量氯化物，经加氢反应后生成H2S、HCl和NH3，进而生成铵盐NH4HS和NH4Cl。含有上述腐蚀介质的反应流出物在冷却过程中存在着复杂的相变，冷却过程中，铵盐NH4HS和NH4Cl会直接由气相冷凝成固态晶体，在缺少液态水的情况下会迅速堵塞REAC管束。为防止铵盐堵塞，通常在REAC系统上游注水，虽然注水能有效防止堵塞，但也会形成高腐蚀性的铵盐水溶液，流速过低，铵盐堵塞管束，流速过快，则易诱发多相流冲蚀。针对国内外REAC系统频繁发生的铵盐结晶沉积堵塞管束问题，国外NACE、UOP、API等也只能凭经验分析提出防止铵盐沉积的措施，具体到NH4HS和NH4Cl的结晶沉积量、沉积位置等沉积临界特性，仍然缺少相应的预测方法。
REAC系统铵盐沉积实验研究，是测试铵盐沉积临界特性的有效方法。但是由于REAC系统长期处于高温、高压、临氢工况，已有的专门针对REAC系统NH4HS和NH4Cl沉积实验测试平台几乎没有。类似的实验则主要是围绕多相流易结晶组分的沉积问题，目前国内外一些科研院所及大专院校设计了多种多相流沉积实验装置，旨在用试验研究方法研究易结晶组分的沉积机理。但目前的多相流沉积实验装置存在的不足主要在于：实验室内搭建的沉积实验装置与工程实际差别很大，对于复杂运行工况，不仅实验风险大，而且多数情况下实验室内难以开展此类多相流的沉积临界特性测试，测试获得的易结晶组分沉积临界特性难以直接应用到工程实际。
发明内容
针对当前多相流沉积实验装置存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种反应流出物空冷器现场铵盐沉积实验测试装置，适用于加氢裂化REAC系统NH4HS和NH4Cl两种铵盐的结晶沉积临界特性测试。该实验装置可针对工业环境中的实际工况条件下，实时监测铵盐的沉积临界特性。
为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
包括A/D转换器、工控机、流量传感器、孔板流量计、六个高压阀、换热器、反应流出物空冷器、CCD探头、节流孔板、测温装置、压力传感器、温度传感器、高压视镜、冷却器和低压阀；
反应流出物经过前注水点之前分为两个支路，第一支路经第一高压阀、第二高压阀通过法兰与第二支路依次经前注水点、换热器和后注水点后分为主次两个支路，次支路分别经第三高压阀、第四高压阀通过法兰与第一支路汇合与孔板流量计进口相联，主支路经反应流出物空冷器流至高压分离器；孔板流量计出口依次流经冷却器、高压视镜、测温装置、节流孔板、第五高压阀、第六高压阀，最终流向低压分离器入口；位于高压视镜视孔处的CCD探头、流量传感器、温度传感器和压力传感器分别通过数据线与A/D转换器联接，A/D转换器经数据线连接至工控机；循环水经低压阀对冷却器进行换热冷却，冷却后的水经循环水出口再重新返回至循环水入口。
所述的第一高压阀、第二高压阀和法兰组成的第一支路用于测试NH4Cl的沉积特性测试，第三高压阀、第四高压阀和法兰组成的次支路用于NH4HS的沉积特性测试；第一支路和次支路不能同时开通，在任一支路开通进行沉积实验之前，必须保证另一支路的两个高压阀为关闭状态。
所述的第一支路和次支路，在不进行实验的工况下，第一高压阀、第二高压阀、第三高压阀和第四高压阀均处于关闭状态。
本实用新型具有的有益效果是：
采用高压视镜和CCD探头可直接观测NH4HS和NH4Cl两种铵盐的结晶沉积临界特性，由于铵盐沉积临界特性是在工业实际环境中测试获得的，测试实验结果无需再进行相似理论修正，可直接推广应用。搭建的实验装置和提出的测试方案，可针对不同的铵盐沉积失效案例进行失效分析、沉积预测、优化设计、风险检验及寿命预测等管束类设备的安全保障技术研究，对于丰富和完善现有的流动腐蚀失效预测研究体系具有重要的参考价值。另外，本实用新型结构简单，便于推广。
附图说明
附图是本实用新型的结构示意图。
图中：1、A/D转换器，2、工控机，3、流量传感器，4、孔板流量计，5、法兰，6、第二高压阀，7、第一高压阀，8、前注水点，9、换热器，10、后注水点，11、反应流出物空冷器，12、高压分离器，13、CCD探头，14、第六高压阀，15、第五高压阀，16、节流孔板，17、测温装置，18、压力传感器，19、温度传感器，20、高压视镜，21、循环水出口，22、冷却器，23、低压阀，24、第三高压阀，25、第四高压阀
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
如附图所示，本实用新型包括A/D转换器1、工控机2、流量传感器3、孔板流量计4、六个高压阀6，7，14，15，24，25、换热器9、反应流出物空冷器11、CCD探头13、节流孔板16、测温装置17、压力传感器18、温度传感器19、高压视镜20、冷却器22和低压阀23；
反应流出物经过前注水点8之前(A处)分为两个支路，第一支路经第一高压阀7、第二高压阀6通过法兰5与第二支路依次经前注水点8、换热器9和后注水点10后(B处)分为主次两个支路，次支路分别经第三高压阀24、第四高压阀25通过法兰与第一支路汇合(C处)与孔板流量计4进口相联，主支路经反应流出物空冷器11流至高压分离器12；孔板流量计4出口依次流经冷却器22、高压视镜20、测温装置17、节流孔板16、第五高压阀15、第六高压阀14，最终流向低压分离器入口；位于SJ16型高压视镜20视孔处的CCD探头13、流量传感器3、温度传感器19和压力传感器18分别通过数据线与A/D转换器1联接，A/D转换器经数据线连接至工控机2；循环水经低压阀23对冷却器22进行换热冷却，冷却后的水经循环水出口21再重新返回至循环水入口。
所述的第一高压阀7、第二高压阀6和法兰组成的第一支路用于测试NH4Cl的沉积特性测试，第三高压阀24、第四高压阀25和法兰组成的次支路用于NH4HS的沉积特性测试；第一支路和次支路不能同时开通，在任一支路开通进行沉积实验之前，必须保证另一支路的两个高压阀为关闭状态。
所述的第一支路和次支路，在不进行实验的工况下，第一高压阀7、第二高压阀6、第三高压阀24和第四高压阀25均处于关闭状态。
本实用新型的工作过程如下：
整个实验装置适用于NH4HS和NH4Cl两种铵盐的沉积临界特性测试，但必须分别进行，其中在进行NH4Cl沉积实验，关闭第三高压阀24和第四高压阀25，打开第一高压阀7、第二高压阀6，若是进行NH4HS沉积实验，则打开第三高压阀24和第四高压阀25，关闭第一高压阀7和第二高压阀6。无论是进行NH4HS或是NH4Cl沉积实验，调节孔板流量计4、节流孔板16和冷却器22调节实验测试系统的流量、压力和温度，进行不同流量、不同压力和不同温度等复杂工况下两种铵盐的沉积临界特性测试，铵盐的沉积形貌通过CCD探头观测，并将测试获得的图像通过信号亦传送至工控机2。实验过程中分别通过流量传感器3、压力传感器18和温度传感器19采集测试系统的流量、压力、温度信号并传送至工控机2，测试过程中将出现铵盐沉积时的流量、温度、压力等记录下来，再结合实验测试系统的数值模拟，可以确定与工程实际较为吻合的铵盐沉积临界特性。由于REAC系统是高温、高压、临氢工况，为了防止REAC系统管道泄漏，在不进行实验的时候，必须关闭第一高压阀7、第二高压阀6、第三高压阀24和第四高压阀25。
Claims (3)
1.一种反应流出物空冷器现场铵盐沉积实验测试装置，其特征在于：包括A/D转换器(1)、工控机(2)、流量传感器(3)、孔板流量计(4)、六个高压阀(6，7，14，15，24，25)、换热器(9)、反应流出物空冷器(11)、CCD探头(13)、节流孔板(16)、测温装置(17)、压力传感器(18)、温度传感器(19)、高压视镜(20)、冷却器(22)和低压阀(23)；
反应流出物经过前注水点(8)之前分为两个支路，第一支路经第一高压阀(7)、第二高压阀(6)通过法兰与第二支路依次经前注水点(8)、换热器(9)和后注水点(10)后分为主次两个支路，次支路分别经第三高压阀(24)、第四高压阀(25)通过法兰与第一支路汇合与孔板流量计(4)进口相联，主支路经反应流出物空冷器(11)流至高压分离器(12)；孔板流量计(4)出口依次流经冷却器(22)、高压视镜(20)、测温装置(17)、节流孔板(16)、第五高压阀(15)、第六高压阀(14)，最终流向低压分离器入口；位于高压视镜(20)视孔处的CCD探头(13)、流量传感器(3)、温度传感器(19)和压力传感器(18)分别通过数据线与A/D转换器(1)联接，A/D转换器经数据线连接至工控机(2)；循环水经低压阀(23)对冷却器(22)进行换热冷却，冷却后的水经循环水出口(21)再重新返回至循环水入口。
2.根据权利要求1所述的一种反应流出物空冷器现场铵盐沉积实验测试装置，其特征在于：所述的第一高压阀(7)、第二高压阀(6)和法兰组成的第一支路用于测试NH4Cl的沉积特性测试，第三高压阀(24)、第四高压阀(25)和法兰组成的次支路用于NH4HS的沉积特性测试；第一支路和次支路不能同时开通，在任一支路开通进行沉积实验之前，必须保证另一支路的两个高压阀为关闭状态。
3.根据权利要求1所述的一种反应流出物空冷器现场铵盐沉积实验测试装置，其特征在于：所述的第一支路和次支路，在不进行实验的工况下，第一高压阀(7)、第二高压阀(6)、第三高压阀(24)和第四高压阀(25)均处于关闭状态。
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