專利名稱：帶注水點與混合器的專用加氫空冷入口管配裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種反應流出物空冷器管束系統(tǒng)，具體地說是涉及一種帶注水點與混合器的專用加氫空冷入口管配裝置。
背景技術(shù)：
自1959年Chevron公司發(fā)明的Isocracking加氫裂化技術(shù)投用以來，經(jīng)過六十多年在全世界范圍內(nèi)的迅速發(fā)展，該項技術(shù)已逐步成為石化企業(yè)重質(zhì)油輕質(zhì)化的核心技術(shù)。作為煉油廠重要的二次加工手段，加氫裂化反應流出物空冷器(Reactor Effluent Air Coolers,簡稱REAC)系統(tǒng)占據(jù)著重要地位。受加工中東高硫、高酸、含氯等重質(zhì)油比例增加的影響，在煉油裝置大型化、原料油劣質(zhì)化、運行工況苛刻化的發(fā)展過程中，加氫REAC系統(tǒng)頻繁出現(xiàn)了多起管束穿孔泄漏事故，其失效特點具有明顯的局部性、突發(fā)性和風險性，已成為制約石化行業(yè)安全生產(chǎn)與持續(xù)健康發(fā)展的重要障礙。 針對加氫REAC系統(tǒng)的頻繁泄漏失效問題，國內(nèi)外包括API、U0P、NACE、浙江理工大學等科研及學術(shù)機構(gòu)開展了大量研究，解釋了換熱器及加氫REAC系統(tǒng)工藝冷卻過程中 NH4HS和NH4Cl兩種銨鹽的流動沉積垢下腐蝕和多相流沖蝕機理，給出了引起管束泄漏穿孔的相關(guān)影響因素。研究成果表明，引起加氫裂化換熱器、反應流出物空冷器內(nèi)部流場不均勻分配是引起多相流沖蝕或者銨鹽結(jié)晶沉積的關(guān)鍵影響因素。早在1996年UOP對加氫裝置調(diào)研時，Harvey and Singh在肯定R. L. Piehl結(jié)論的同時亦提出結(jié)構(gòu)特性，例如REAC系統(tǒng)管束的對稱性是影響流動腐蝕的一個關(guān)鍵影響因素，流速小于4. 6m/s和NH4HS濃度小于8% 的操作限制僅適用于完全對稱布置的碳鋼REAC管束，一旦因結(jié)構(gòu)或注水因素發(fā)生物流分配不平衡，一起引起管束的偏流問題，由此引發(fā)部分管束銨鹽堵塞后的局部沖蝕問題。根據(jù) 2006年中國石油化工集團公司關(guān)于全國加氫空冷器的失效調(diào)研結(jié)果表明，許多煉油企業(yè)包括鎮(zhèn)海煉化、揚子石化、茂名石化等加氫REAC系統(tǒng)的注水位置及注水量各異，既有單點注水，又有多點注水方式，管束穿孔泄漏的失效機理也各不相同。浙江理工大學偶國富、金浩哲在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新提出適用于加氫REAC系統(tǒng)流動不平衡度概念，并針對揚子石化加氫REAC系統(tǒng)實現(xiàn)了不平衡度計算。研究表明，不同的注水方式，特別是多點注水方式， 流量計計量不準，八臺空冷器的實際注水量偏差很大，由于注水量的差異導致空冷器流場分布不平衡，部分管束發(fā)生NH4HS和NH4Cl銨鹽堵塞，而另外一部分管束則會因管束流量增力口，在高濃度腐蝕性溶液的作用下發(fā)生多相流沖蝕失效。此外，由于加氫REAC系統(tǒng)輸送的介質(zhì)為含氏、!^、!1(1、順3、油、水等組成的多相流，各相之間分層現(xiàn)象明顯，管道底部液態(tài)水量較大，故一旦流速過快，則會產(chǎn)生較大的剪切應力將腐蝕性溶液體系中生成的腐蝕產(chǎn)物保護膜沖掉，引起管束穿孔泄漏。因此，工程設(shè)計中對于適用于加氫REAC系統(tǒng)多相流場平衡分布的工藝注水方式及靜態(tài)混合器極為迫切。但遺憾的是，現(xiàn)有的加氫REAC系統(tǒng)為標準件，原料油加工過程中涉及到的加工量及工況變化很大，由此引發(fā)的流動腐蝕風險很高，本發(fā)明提出的一種帶注水點與混合器的專用加氫空冷管束可有效緩解目前加氫REAC系統(tǒng)普遍存在的銨鹽結(jié)晶沉積垢下腐蝕或多相流沖蝕失效難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種帶注水點與混合器的專用加氫空冷入口管配裝置，可使包含油、氣、水三相的多相流介質(zhì)充分混合，確保多相流介質(zhì)混合均勻，避免多相流介質(zhì)在流動過程中出現(xiàn)分層現(xiàn)象，有效平衡加氫REAC系統(tǒng)內(nèi)部流場，保證空冷器管束內(nèi)部隨著溫度降低形成的NH4HS或NH4Cl被充分混合后的液態(tài)水充分沖洗，防止上述兩種銨鹽在管束內(nèi)結(jié)晶沉積引起垢下腐蝕或堵塞管束，亦可避免銨鹽結(jié)晶沉積垢下腐蝕引起的局部沖蝕， 可從本質(zhì)上降低加氫REAC系統(tǒng)的流動腐蝕運行風險，顯著提高加氫REAC系統(tǒng)的運行可靠性為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
本發(fā)明包括入口管道、限流孔板、反向工藝注水點、靜態(tài)混合器、第一支路管道、第二支路管道、管束管箱、注水管和翅片管束；入口管道的一端接多相流介質(zhì)，入口管道的另一端經(jīng)靜態(tài)混合器后分為兩個支路管道，第一支路管道出口沿垂直方向通過第一入口法蘭與管束管箱的一端聯(lián)接，第二支路管道出口沿垂直方向通過第二入口法蘭與管束管箱的另一端聯(lián)接，管束管箱沿長度方向的一個側(cè)面上均布1 3排與并聯(lián)的翅片管束連接的孔；注水管通過兩個連接法蘭從側(cè)面接入入口管道內(nèi)后向上，為工藝注水點，兩個連接法蘭中間接有能拆卸的限流孔板，注水量通過調(diào)換限流孔板進行調(diào)節(jié)，或通過注水管末端的注水泵進行工藝調(diào)節(jié)。所述的靜態(tài)混合器進、出口分別通過法蘭與入口管道相連接，靜態(tài)混合器位置為靠近第一支路管道與第二路管道交匯點10 30cm處。所述的第一支路管道、第二支路管道沿入口管道方向呈對稱布置，且兩個管道沿水平方向的尺寸相等，兩個管道沿垂直方向的尺寸相同。所述的兩個入口法蘭沿管束管箱頂部長度方向垂直平分面對稱設(shè)置。本發(fā)明具有的有益效果是
本發(fā)明提出的一種帶注水點與混合器的專用加氫空冷入口管配裝置，其主要特點是反向噴泉式工藝注水點及靜態(tài)混合器呈串聯(lián)方式安裝于加氫空冷管束入口，可針對注水后的油、氣、水組成的多相流介質(zhì)進行充分混合，防止油、氣、水三相的分層問題。在進入加氫空冷管箱前，多相流介質(zhì)混合均勻，空冷管束內(nèi)壁均勻分布流動的液態(tài)水可有效沖洗結(jié)晶的 NH4HS或NH4Cl鹽，本質(zhì)上降低加氫空冷系統(tǒng)的銨鹽沉積或多相流沖蝕等流動腐蝕失效風險。另外，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，易于推廣，預計可達到的經(jīng)濟效益和社會效益顯著。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、入口管道；2、限流孔板；3、反向工藝注水點；4、靜態(tài)混合器；5、第一支路管道；6、第二支路管道；7、第二入口法蘭；8、第一入口法蘭；9、管束管箱；10、注水管；11、 翅片管束。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
如圖1所示，為本發(fā)明提出的一種帶注水點與混合器的專用加氫空冷入口管配裝置結(jié)構(gòu)示意圖，其特征在于包括入口管道1、限流孔板2、反向工藝注水點3、靜態(tài)混合器4、 第一支路管道5、第二支路管道6、管束管箱9、注水管10和翅片管束11 ；入口管道1的一端接多相流介質(zhì)，入口管道1的另一端經(jīng)靜態(tài)混合器4后分為兩個支路管道，第一支路管道5 出口沿垂直方向通過第一入口法蘭8與管束管箱9的一端聯(lián)接，第二支路管道6出口沿垂直方向通過第二入口法蘭7與管束管箱9的另一端聯(lián)接，管束管箱9沿長度方向的一個側(cè)面上均布1 3排與并聯(lián)的翅片管束11連接的孔；注水管10通過兩個連接法蘭從側(cè)面接入入口管道1內(nèi)后向上，為工藝注水點3，兩個連接法蘭中間接有能拆卸的限流孔板2，注水量通過調(diào)換限流孔板2進行調(diào)節(jié)，或通過注水管10末端的注水泵進行工藝調(diào)節(jié)。 所述的靜態(tài)混合器4進、出口分別通過法蘭與入口管道1相連接，靜態(tài)混合器4位置為靠近第一支路管道5與第二路管道6交匯點10 30cm處。所述的第一支路管道5、第二支路管道6沿入口管道1方向呈對稱布置，且兩個管道沿水平方向的尺寸相等，兩個管道沿垂直方向的尺寸相同。所述的兩個入口法蘭7、8沿管束管箱9頂部長度方向垂直平分面對稱設(shè)置。為實現(xiàn)本發(fā)明提出的一種帶注水點與混合器的專用加氫空冷入口管配裝置，其具體工作過程是多相流介質(zhì)經(jīng)入口管道1進入到靜態(tài)混合器4后，通過靜態(tài)混合器進行油、 氣(H2、H2S, HC1、NH3)、水進行充分混合后進入到兩個沿著入口管道1方向?qū)ΨQ布置的第一支路管道5和第二支路管道6，第一支路管道5和第二支路管道6出口分別與沿垂直方向通過管束管箱9頂部沿管箱長度方向垂直平分面對稱開設(shè)的第一入口法蘭8、第二入口法蘭7連接。此外，本發(fā)明結(jié)構(gòu)也可以不開設(shè)入口法蘭7和8，可以將第一支路管道5和第二支路管道6出口直接與管束管箱9的進口焊接固定，管束管箱9的沿長度方向上的一個側(cè)面上均布1 3排與并聯(lián)管束11連接的孔，圖1中均布了兩排與并聯(lián)的翅片管束11連接的孔，作為多相流介質(zhì)在流經(jīng)管束管箱9的出口。其中，靜態(tài)混合器的安裝位置極為重要， 其位置應位于入口管道一分為二之前靠近第一支路管道和第二支路管道6交匯點約10 30cm處，其目的是盡可能的靠近管束管箱9進口，防止靜態(tài)混合器混合后因管道的長度太長以致多相流又出現(xiàn)分層現(xiàn)象。在條件許可的情況下，越靠近交匯點越好，且靜態(tài)混合器應盡可能垂直安裝。特別需說明的是，入口管道1 一分為二分為第一支路管道和第二支路管道的過程中，靜態(tài)混合器4的出口方向為垂直向下，且第一支路管道5和第二支路管道6沿入口管道1方向?qū)ΨQ布置，即水平方向尺寸相同，垂直方向尺寸相同，兩個支路的出口方向為垂直進入管束管箱9。限流孔板2的進口通過法蘭與注水管10相連接，注水管10末端連接有工藝注水泵。限流孔板2出口通過法蘭與注水管10相連接，注水管10反向深入到入口管道1，并通過焊接與入口管道1固定。注水管10末端安裝有反向工藝注水點3，注水方式為噴泉式，即入口管道1多相流方向與工藝注水方向相反，利于多相流介質(zhì)與工藝注水的充分混合。如圖1所示，本發(fā)明提出的一種帶注水點與混合器的專用加氫空冷入口管配裝置特指適用于一臺空冷器，通常工程實際中采用多臺加氫空冷器并聯(lián)的方式，故每臺空冷器入口管配裝置的結(jié)構(gòu)形式一致，均是在管束管箱9進口設(shè)置注水點和靜態(tài)混合器。其中注水量可以通過限流孔板2或注水管10末端的注水泵調(diào)節(jié)工藝住水量，確保加氫空冷器管束入口存在足夠的液態(tài)水。另外，由于限流孔板2的存在，故在多臺加氫空冷器并聯(lián)的情況下，可保證各臺空冷器的注水量一致，不會出現(xiàn)現(xiàn)役加氫空冷器系統(tǒng)因多點注水存在的注水偏差問題。 上述具 體實施方式用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種帶注水點與混合器的專用加氫空冷入口管配裝置，其特征在于包括入口管道 (1)、限流孔板(2)、反向工藝注水點(3)、靜態(tài)混合器(4)、第一支路管道(5)、第二支路管道 (6)、管束管箱(9)、注水管(10)和翅片管束(11);入口管道(1)的一端接多相流介質(zhì)，入口管道(1)的另一端經(jīng)靜態(tài)混合器(4)后分為兩個支路管道，第一支路管道(5)出口沿垂直方向通過第一入口法蘭(8)與管束管箱(9)的一端聯(lián)接，第二支路管道(6)出口沿垂直方向通過第二入口法蘭(7)與管束管箱(9)的另一端聯(lián)接，管束管箱(9)沿長度方向的一個側(cè)面上均布1 3排與并聯(lián)的翅片管束(11)連接的孔；注水管(10)通過兩個連接法蘭從側(cè)面接入入口管道(1)內(nèi)后向上，為工藝注水點(3)，兩個連接法蘭中間接有能拆卸的限流孔板(2)， 注水量通過調(diào)換限流孔板(2)進行調(diào)節(jié)，或通過注水管(10)末端的注水泵進行工藝調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶注水點與混合器的專用加氫空冷入口管配裝置，其特征在于所述的靜態(tài)混合器(4)進、出口分別通過法蘭與入口管道(1)相連接，靜態(tài)混合器 (4)位置為靠近第一支路管道(5)與第二路管道(6)交匯點10 30cm處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶注水點與混合器的專用加氫空冷入口管配裝置，其特征在于所述的第一支路管道(5)、第二支路管道(6)沿入口管道(1)方向呈對稱布置，且兩個管道沿水平方向的尺寸相等，兩個管道沿垂直方向的尺寸相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶注水點與混合器的專用加氫空冷入口管配裝置，其特征在于所述的兩個入口法蘭(7、8 )沿管束管箱(9 )頂部長度方向垂直平分面對稱設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶注水點與混合器的專用加氫空冷入口管配裝置。入口管道接多相流介質(zhì)，經(jīng)靜態(tài)混合器后分為兩個管道，兩管道出口沿垂直方向與管箱的頂部面聯(lián)接，管箱沿長度方向的側(cè)面上均布1～3排與并聯(lián)的翅片管束連接的孔；注水管通過兩個連接法蘭從側(cè)面接入入口管道內(nèi)后向上為工藝注水點，兩個連接法蘭中間接有限流孔板，注水量通過調(diào)換限流孔板進行調(diào)節(jié)，或通過注水泵進行調(diào)節(jié)。本裝置反向噴泉式注水點及靜態(tài)混合器呈串聯(lián)方式安裝于加氫管束入口，可針對注水后的油、氣、水多相流介質(zhì)進行充分混合。在進入加氫空冷管箱前，多相流介質(zhì)混合均勻，管束內(nèi)壁均勻流動的液態(tài)水可有效沖洗結(jié)晶的NH4HS或NH4Cl鹽，降低流動腐蝕失效風險。
文檔編號F28B9/00GK102297608SQ20111024571
公開日2011年12月28日 申請日期2011年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月25日
發(fā)明者偶國富, 金浩哲, 顧望平 申請人:杭州富如德科技有限公司