[发明专利]一种加氢反应流出物系统失效控制参数的建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油化工领域，具体的说是涉及一种加氢反应流出物系统失效控制参数的建模方法。

背景技术

石化工业是能源的重要基础，石化行业是我国的支柱产业。在石油化工行业中，加氢裂化是炼油厂中重要的二次加工手段，而加氢裂化空冷器(简称REAC)是加氢裂化装置中的重要设备之一，在使用过程中，被冷却的介质往往具有一定的腐蚀性，且长期处于高压临氢工况，极易造成局部腐蚀穿孔，发生泄漏爆管等恶性事故。最近十年间，国内外发生了多起REAC腐蚀穿孔导致加氢装置失控的恶性事故，损失相当惨重。

已有研究表明NH₄HS和NH₄Cl的沉积是加氢反应流出物系统堵塞与腐蚀的重要因素。在温度降低过程中，NH₄HS和NH₄Cl会直接由气相冷凝成固态气体，在缺少液态水的情况下会迅速堵塞REAC管束。通常解决氨盐堵塞的措施是在REAC上游注水。虽然冲洗水能有效防止堵塞，但也会形成高腐蚀性的氨盐溶液，问题由堵塞变为腐蚀，一旦流速太大，则REAC管系会发生严重冲蚀。

为了有效解决REAC系统的频繁失效问题，三十多年来，NACE T-8委员会、UOP公司、API协会先后进行了大量的调研，分析了REAC系统的失效影响因素，提出将流速、Kp值＝(H₂S)mol％×(NH₃)mol％和含硫污水的NH₄HS浓度作为控制REAC腐蚀的主要参数，为REAC系统的设计、制造、运行、检验提供了指导意见。Kp值越高，REAC系统所能承受的速度限制愈苛刻。NH₄HS浓度越大，介质的腐蚀性也越大，在NH₄HS浓度给定的情况下，流速越大，腐蚀越厉害。通常认为将Kp控制在0.2～0.3，NH₄HS浓度不大于8％，相应流速范围控制在4.6～6.1m/s，可有效防止REAC系统的腐蚀。由于上述研究成果及有关REAC系统失效控制参数的指标主要来源于腐蚀现象的统计分析，缺少一种关于REAC系统失效控制参数的科学建模方法，因此REAC系统的腐蚀泄漏等造成的非计划停工事故依然较多。

为扭转加氢REAC系统存在的泄漏、爆管失效引发的频繁非计划停工的被动局面，亟需设计建立一种针对加氢反应流出物系统失效控制参数的建模方法，为现场操作人员提供可靠的操作依据，有效避免REAC系统的失效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种加氢反应流出物系统失效控制参数的建模方法，根据DCS控制系统数据库读取加氢反应流出物系统运行参数，结合原料化验分析数据和加氢反应的原则流程图，针对REAC系统变工况运行中的失效控制参数进行建模，可供现场操作人员对REAC系统失效控制参数进行有效地监控，有效避免REAC系统失效引发的非计划停工事故，确保REAC系统的长周期、安全、稳定运行。

为了达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

失效控制参数包括六个部分：Kp值、NH₄HS浓度、理论注水量、NH₄HS沉积温度、NH₄Cl沉积温度、空冷器平均流速；其中：

1)Kp值：首先，通过DCS控制系统数据库读取加氢反应流出物系统原料油进料量实际值、循环氢流量和新氢流量，结合原料油进料量设计值、空冷器入口混合物流量设计值，确定空冷器入口混合物流量实际值；其次，输入加氢反应流出物系统原料化验分析数据，结合原料油进料量实际值和循环氢流量分别确定H₂S和NH₃的摩尔流量；最后，分析空冷器入口混合物流量实际值、H₂S和NH₃的摩尔流量确定加氢反应流出物系统的Kp值。

2)NH₄HS浓度：通过DCS控制系统数据库读取加氢反应流出物系统的实际注水量，结合加氢反应流出物系统原料化验分析数据，确定NH₄HS浓度。

3)理论注水量：通过DCS控制系统数据库读取加氢反应流出物系统注水点处的平均温度；根据注水点处工艺介质的相分率设计值、空冷器入口混合物流量实际值，确定注水点处气相摩尔流量；利用加氢反应流出物系统注水点处的平均温度，通过查表确定该温度下饱和水蒸汽的绝对压力，结合注水点处气相摩尔流量、注水点处工艺压力、工艺压力系数，确定理论注水量。