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常顶系统流动腐蚀失效分析及工程优化

作　者: 刘慧慧
导　师: 偶国富
学　校: 浙江理工大学
专　业: 应用化学
关键词: 常顶系统 工艺过程模拟 传热计算 腐蚀失效预测 工程优化
分类号: TE986
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要


常减压蒸馏是石油炼制的首道工序，长期承载着为加氢裂化、催化重整、加氢精制等提供原料的重任。自首套常减压蒸馏装置建成以来，常压塔顶系统的频繁流动腐蚀失效便严重制约着装置的长周期安全运行。近年来，随着原料油劣质化的趋势愈发严重，由此引发的常顶系统换热器、空冷器管束的堵塞、冲蚀泄漏等流动腐蚀失效更加突出，难以防控。因此，深入探索复杂环境下常顶系统的流动腐蚀机理，基于失效预测分析提出相应的防控优化技术，是从本质上提高常顶系统运行可靠性的有效途径。本文以ZH炼化的常顶系统为研究对象，采用工艺关联分析、ASPEN仿真计算与流体动力学计算相结合的研究方法，明确了常顶系统流动腐蚀失效机理，实现了常顶系统的流动腐蚀失效预测及工程优化。本文主要完成的研究及相关结论包括：1）结合常减压工艺过程分析了常顶系统的腐蚀危害源，明确了HCl、NH3和H2S是引起腐蚀失效的根本危害源；通过流动、传热、相变关联过程分析，确定了常顶系统流动腐蚀机理主要包括露点腐蚀、铵盐结晶沉积垢下腐蚀、多相流冲蚀；2）选择常顶系统的典型运行工况，建立工艺仿真模型，运用ASPEN仿真获得了常顶系统的物性参数及油、气、水随温度变化的平衡分布规律；3）通过计算常顶系统露点温度和铵盐（NH4Cl、NH4HS）结晶温度，确定了常顶换热器中主要的失效形式为HCl露点腐蚀和NH4Cl结晶沉积；4）运用HTRI建立常顶换热器传热计算模型，获得了换热器管、壳程的流体以及管壁的温度分布规律，结合露点温度和铵盐结晶温度的预测校核，确定换热器管束失效位置在距离管程进口1.5m以后的区域；5）根据常顶系统换热器的失效机理及失效位置，针对性的提出了管道平衡配管、注水位置及注氨方式调整等工艺优化方案，使常顶系统避免了露点腐蚀、铵盐结晶沉积垢下腐蚀以及多相流冲蚀，并建立了常顶系统流动腐蚀失效控制体系及监管方案。本论文的创新点在于：针对ZH炼化常顶系统的具体工艺，基于流动腐蚀回路关联分析的方法，建立了工艺理论模型，采用逆序倒推法进行工艺建模，仿真获得了油、气、水随温度变化的平衡分布规律；运用HTRI建模计算获得了换热器管壁的温度分布规律，结合露点腐蚀和铵盐结晶沉积的预测校核，实现了管束失效区域的预测，并针对性的提出了防控措施。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-18
  1.1 研究背景及意义  10-11
  1.2 国内外研究综述  11-16
    1.2.1 流动腐蚀研究综述  11-13
    1.2.2 流动腐蚀预测研究进展  13-15
    1.2.3 常顶系统腐蚀防控现状  15-16
  1.3 主要研究内容  16-18
第二章 常顶系统流动腐蚀机理  18-25
  2.1 常减压装置简介  18-19
  2.2 常顶系统工艺过程  19
  2.3 常顶系统腐蚀危害源  19-20
  2.4 常顶系统流动腐蚀机理  20-24
    2.4.1 露点腐蚀机理  20-21
    2.4.2 铵盐结晶沉积及垢下腐蚀机理  21-23
    2.4.3 多相流冲蚀机理  23-24
  2.5 本章小结  24-25
第三章 常顶系统流动腐蚀失效预测  25-43
  3.1 典型工况选择  25-26
  3.2 工艺过程建模仿真  26-29
    3.2.1 解算方程建模  26-27
    3.2.2 工艺过程建模  27-28
    3.2.3 物性仿真结果分析  28-29
  3.3 常顶换热器流动腐蚀预测  29-34
    3.3.1 露点腐蚀预测  29-31
    3.3.2 氯化铵结晶预测  31-33
    3.3.3 硫氢化铵结晶预测  33-34
  3.4 腐蚀位置预测  34-42
    3.4.1 传热计算理论建模  34-35
    3.4.2 常顶换热器结构建模  35-37
    3.4.3 常顶换热器工艺建模  37-39
    3.4.4 传热计算结果分析  39-42
  3.5 本章小结  42-43
第四章 常顶系统工程优化  43-61
  4.1 换热器系统平衡度优化  43-47
  4.2 工艺防腐优化  47-53
    4.2.1 注水措施优化  47-51
    4.2.2 注剂方案优化  51-52
    4.2.3 回流过程优化  52-53
  4.3 常顶系统监管优化  53-60
    4.3.1 热罐系统腐蚀失效控制体系  53-55
    4.3.2 冷罐系统腐蚀失效控制体系  55-56
    4.3.3 失效控制参数学建模  56-59
    4.3.4 实时监管系统  59-60
  4.4 本章小结  60-61
第五章 总结与展望  61-63
  5.1 研究工作总结  61-62
  5.2 研究工作展望  62-63
参考文献  63-70
致谢  70-71
攻读硕士学位论文期间的研究成果  71

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中图分类: > 工业技术 > 石油、天然气工业 > 石油机械设备与自动化 > 机械设备的腐蚀与防护 > 油气加工设备的腐蚀与防护
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