[发明专利]基于应力分析的加氢空冷器管束堵塞变形临界特性测定方法

说明书

本发明公开了一种基于应力分析的加氢空冷器管束堵塞变形临界特性测定方法。加氢空冷器管束包括物料入口部分、加氢空冷器、物料出口部分；物料入口部分包括冷换设备单元的总入口管道、一分四管路、多个调节阀；加氢空冷器包括四个并联的底部带有风机的加氢空冷器；多个加氢空冷器入口管道和出口管道装有截止阀；总入口管道连接到一分四管路的入口，一分四管路出口分别接多个支路的入口；冷换设备的各加氢空冷器进口依次通过调节阀与一分四管路出口的各支路的出口相联通。本发明方法通过对应力测试处理获得了加氢空冷器管束的失稳变形特性，适用于对加氢空冷管束失稳变形的风险预测，降低或避免加氢空冷管束的堵塞变形失效。

技术领域

本发明涉及一种基于应力分析的临界特性分析技术，尤其是涉及一种基于应力分析的加氢空冷器管束堵塞变形临界特性测定方法。

背景技术

石化工业是能源的基础工业，也是我国的支柱产业。在石油化工行业中，加氢换热器、空冷器等加氢空冷器管束是加氢装置中的重要组成单元，其运行可靠性关系到产品的质量控制。近年来，随着石油资源的逐步枯竭，从中东、南美、非洲进口的高硫、高氮、含氯、重质等劣质原油加工比例逐渐增加，加氢空冷器管束服役过程中出现了多种腐蚀失效引发的设备运行安全问题，例如管束变形、腐蚀泄漏、铵盐沉积、冲蚀爆管等，严重影响炼油装置甚至炼油企业的生产运行安全。因此，针对加氢空冷器管束频繁出现的腐蚀失效及管束变形现象，找出管束堵塞变形的临界特性规律，评价加氢空冷器管束的运行风险，是提升加氢冷换设备安全、稳定、长周期运行的关键技术和措施，势在必行。

为应对加氢空冷器管束普遍出现的腐蚀失效问题，目前的主要措施是采取升级管束材质以提升其抗蚀性，尽管升级材料确实能提高加氢空冷器管束，尤其是空冷器的耐腐蚀性，但不能有效克服系统运行过程中出现的管束变形，并未从根本上解决管束变形失效问题，且设备造价大大提高，部分企业无法承受。金陵石化、克拉玛依石化、扬子石化等企业的加氢换热管束、空冷管束均出现过因铵盐结晶造成管束堵塞，进而导致加氢空冷管束严重变形，严重影响设备安全生产和企业的经济效益，一旦出现爆炸泄漏事故，负面影响也很大。

国内外较多科研学者已针对加氢空冷器管束的失效开展了相关研究，从工艺、流体、控制等方面提出了相应的措施进行防腐，取得了一定成效。NACE T-8委员会、UOP公司、API学会等通过调研，分析了加氢反应流出物空冷管束的失效影响因素，确定了管内流速处于4.6～6.1m/s之间，NH₄HS浓度小于8％等防控指标，但在管束堵管的风险评价，以及基于堵管风险评价基础上的加氢空冷管束设计方面仍有待于进一步深入研究。

综上所述，面对复杂流动与腐蚀环境下加氢空冷器管束的铵盐结晶沉积诱发的管束堵塞变形问题，亟需一种基于应力分析的管束堵塞变形临界特性测定方法，计算分析管束的堵塞风险，定量分析临界堵管数量，预防加氢空冷管束的变形失效，并为加氢空冷管束抗堵塞变形优化设计提供参考。

发明内容

为了克服背景技术领域中现有方法存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于应力分析的加氢空冷器管束堵塞变形临界特性测定方法，该方法可以针对加氢空冷器管束的服役环境及结构特性，定量计算管束堵塞变形的临界堵管数，并以此为依据提供一种减轻或消除管束变形量的管束支撑数量优化方法。

为了达到上述发明目的，本发明采取的技术方案是：

方法采用加氢空冷器管束，加氢空冷器管束包括物料入口部分、加氢空冷器、物料出口部分；物料入口部分包括冷换设备单元的总入口管道、一分四管路、第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀和第四调节阀；加氢空冷器包括四个并联的底部带有风机的加氢空冷器，具体为第一加氢空冷器、第二加氢空冷器、第三加氢空冷器、第四加氢空冷器；第一加氢空冷器、第二加氢空冷器、第三加氢空冷器、第四加氢空冷器入口管道和出口管道均安装有截止阀；总入口管道连接到一分四管路的入口，一分四管路的四个出口分别接第一支路、第二支路、第三支路、第四支路的入口；冷换设备的各加氢空冷器进口依次通过设置在各管汇支路末端的调节阀与一分四管路出口的各支路的出口相联通。