[发明专利]加氢装置高压空冷器系统流动防腐蚀建模方法

说明书

本发明公开了加氢装置高压空冷器系统流动防腐蚀建模方法，包括以下步骤：（1）、选择空冷器管束及衬管材料；（2）、根据空冷器的操作参数建立流体物流；（3）、设置衬管的波纹段初始参数，并根据流体操作参数分别利用k‑ε湍流模型解算湍流，Mixture模型解算多相流解算；（4）调整衬管的波纹段设计参数，重新解算直到满足要求；本发明的加氢装置高压空冷器系统流动防腐蚀建模方法，在不改变空冷管束的情况下，通过改变衬管的几何结构来主动控制空冷管束内和管束壁面上的流场形态、速度分布，从而实现同时避免高压空冷管束的高速流冲蚀和低速流氯化铵盐结垢腐蚀问题。

技术领域

本发明主要涉及一种加氢装置高压空冷器系统流动防腐蚀建模方法，属于智能控制技术领域。

背景技术

加氢装置高压空器冷系统是加氢裂化装置反应流出物系统的重要设备之一，主要用来冷却加氢反应生成物，从而进行气液相分离。由于加氢装置高压空冷系统的运行工况极为复杂，流体介质在高压空冷器的管束内流动，涉及的参数众多，所以在运行过程中，必须保证其在稳定安全的环境。一旦发生泄漏、爆炸等安全事故，影响的不仅是企业经济的损失，更多的是员工生命安全。

近年来，虽然我国的加氢工艺技术不断地提高，但因国内石油资源匮乏，大部分原油都是从中东引进来的。含氮量和含硫量极高，导致石化企业炼化装置发生的腐蚀泄漏事故较多，其中加氢装置高压空冷器管束腐蚀穿孔泄漏问题尤为突出。

目前加氢装置高压空冷器管束入口衬管都是采用光滑直管与直角尾部结构，由于该衬管结构的不合理性，空冷管束发生腐蚀的概率特别高。腐蚀问题集中在两个方面：一是距衬管尾部100-120mm处发生冲蚀，即衬管尾部的突扩段内壁腐蚀严重，对比之下管束的中部、出口端管段内壁损伤较轻。二是距衬管尾部1.5m左右的位置发生管壁铵盐结晶与垢下腐蚀。现有技术中，通过提高材料等级来控制腐蚀问题，不仅成本高昂，且对于垢下腐蚀等极端问题仍然无法解决；通过工艺参数来控制腐蚀问题，虽然可控性强且成本较低，但是不能同时避免高速流冲蚀和低速流垢下腐蚀问题。如为了避免衬管尾部1.5m左右的区域铵盐结垢等问题，很多工厂直接提高流体介质流速，但这会使衬管尾部突扩口100—120mm范围管束冲蚀加重。因此，设计一种合理有效的衬管结构，同时解决加氢高压空冷管束的冲刷腐蚀与铵盐结垢腐蚀问题，具有重大的工程和学术意义。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足：本发明公开一种加氢装置高压空冷器系统流动防腐蚀建模方法及高压空冷器波纹带衬管结构。经过多次试验，公开6波段，弧度半径为5mm的波纹衬管，为最优化的波纹带衬管结构参数，实现了在不改变空冷管束材料及操作参数的情况下，优化管束内部及管束壁面边界层的流体状态，同时解决了加氢高压空冷管束的冲刷腐蚀与铵盐结垢腐蚀问题。

本发明技术方案如下：

一种加氢装置高压空冷器系统流动防腐蚀建模方法，包括以下步骤：

S1，选择高压空冷管束和高压空冷器波纹带衬管材质；

S2,选择高压空冷器管束内流体的流速和介质参数；

高压空冷器管束内流体的流速范围为4.6m/s—12.2m/s，流体为硫化氢铵溶液，流体为加氢装置反应流出物；

S3,建立衬管几何结构对空冷管束内及壁面流态流速影响分析模型；

基于Ansys软件进行衬管几何结构建模：基于Ansys软件的模块Fluent对衬管内、空冷管束内及壁面处流体流动进行分析，确定空冷管束壁面边界层的冲蚀特性和管束内流体湍流流态特性，空冷管束壁面边界层的冲蚀特性包括管束壁面边界层流体的相分率、剪切应力、压力分布图和流速矢量图；管束内流体湍流流态特性包括管束内流体的相分率、剪切应力、压力分布图和流速矢量图。

步骤S3具体包括以下步骤：

(301)，确定流体边界条件；