專利名稱：：一種加氫反應流出物系統(tǒng)失效控制參數(shù)的建模方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及石油化工領(lǐng)域，具體的說是涉及一種加氫反應流出物系統(tǒng)失效控制參數(shù)的建模方法。
背景技術(shù)：
：石化工業(yè)是能源的重要基礎，石化行業(yè)是我國的支柱產(chǎn)業(yè)。在石油化工行業(yè)中，加氫裂化是煉油廠中重要的二次加工手段，而加氫裂化空冷器(簡稱REAC)是加氫裂化裝置中的重要設備之一，在使用過程中，被冷卻的介質(zhì)往往具有一定的腐蝕性，且長期處于高壓臨氫工況，極易造成局部腐蝕穿孔，發(fā)生泄漏爆管等惡性事故。最近十年間，國內(nèi)外發(fā)生了多起REAC腐蝕穿孔導致加氫裝置失控的惡性事故，損失相當慘重。已有研究表明NH4HS和NH4Cl的沉積是加氫反應流出物系統(tǒng)堵塞與腐蝕的重要因素。在溫度降低過程中，NH4HS和NH4C1會直接由氣相冷凝成固態(tài)氣體，在缺少液態(tài)水的情況下會迅速堵塞REAC管束。通常解決氨鹽堵塞的措施是在REAC上游注水。雖然沖洗水能有效防止堵塞，但也會形成高腐蝕性的氨鹽溶液，問題由堵塞變?yōu)楦g，一旦流速太大，則REAC管系會發(fā)生嚴重沖蝕。為了有效解決REAC系統(tǒng)的頻繁失效問題，三十多年來，NACET-8委員會、UOP公司、API協(xié)會先后進行了大量的調(diào)研，分析了REAC系統(tǒng)的失效影響因素，提出將流速、Kp值二(H2S)mol%x(NH3)mol^和含硫污水的NH4HS濃度作為控制REAC腐蝕的主要參數(shù)，為REAC系統(tǒng)的設計、制造、運行、檢驗提供了指導意見。Kp值越高，REAC系統(tǒng)所能承受的速度限制愈苛刻。NH4HS濃度越大，介質(zhì)的腐蝕性也越大，在NH4HS濃度給定的情況下，流速越大，腐蝕越厲害。通常認為將Kp控制在0.20.3，NH4HS濃度不大于8%，相應流速范圍控制在4.66.1m/s，可有效防止REAC系統(tǒng)的腐蝕。由于上述研究成果及有關(guān)REAC系統(tǒng)失效控制參數(shù)的指標主要來源于腐蝕現(xiàn)象的統(tǒng)計分析，缺少一種關(guān)于REAC系統(tǒng)失效控制參數(shù)的科學建模方法，因此REAC系統(tǒng)的腐蝕泄漏等造成的非計劃停工事故依然較多。為扭轉(zhuǎn)加氫REAC系統(tǒng)存在的泄漏、爆管失效引發(fā)的頻繁非計劃停工的被動局面，亟需設計建立一種針對加氫反應流出物系統(tǒng)失效控制參數(shù)的建模方法，為現(xiàn)場操作人員提供可靠的操作依據(jù)，有效避免REAC系統(tǒng)的失效。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種加氫反應流出物系統(tǒng)失效控制參數(shù)的建模方法，根據(jù)DCS控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫讀取加氫反應流出物系統(tǒng)運行參數(shù)，結(jié)合原料化驗分析數(shù)據(jù)和加氫反應的原則流程圖，針對REAC系統(tǒng)變工況運行中的失效控制參數(shù)進行建模，可供現(xiàn)場操作人員對REAC系統(tǒng)失效控制參數(shù)進行有效地監(jiān)控，有效避免REAC系統(tǒng)失效引發(fā)的非計劃停工事故，確保REAC系統(tǒng)的長周期、安全、穩(wěn)定運行。為了達到上述目的，本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是失效控制參數(shù)包括六個部分Kp值、NH4HS濃度、理論注水量、NH4HS沉積溫度、NH4C1沉積溫度、空冷器平均流速；其中1)Kp值首先，通過DCS控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫讀取加氫反應流出物系統(tǒng)原料油進料量實際值、循環(huán)氫流量和新氫流量，結(jié)合原料油進料量設計值、空冷器入口混合物流量設計值，確定空冷器入口混合物流量實際值；其次，輸入加氫反應流出物系統(tǒng)原料化驗分析數(shù)據(jù)，結(jié)合原料油進料量實際值和循環(huán)氫流量分別確定H2S和NHb的摩爾流量；最后，分析空冷器入口混合物流量實際值、H2S和NH3的摩爾流量確定加氫反應流出物系統(tǒng)的Kp值。2)NH4HS濃度通過DCS控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫讀取加氫反應流出物系統(tǒng)的實際注水量，結(jié)合加氫反應流出物系統(tǒng)原料化驗分析數(shù)據(jù)，確定NH4HS濃度。3)理論注水量通過DCS控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫讀取加氫反應流出物系統(tǒng)注水點處的平均溫度；根據(jù)注水點處工藝介質(zhì)的相分率設計值、空冷器入口混合物流量實際值，確定注水點處氣相摩爾流量；利用加氫反應流出物系統(tǒng)注水點處的平均溫度，通過查表確定該溫度下飽和水蒸汽的絕對壓力，結(jié)合注水點處氣相摩爾流量、注水點處工藝壓力、工藝壓力系數(shù)，確定理論注水量。4)NH4HS沉積溫度首先根據(jù)注水點處工藝介質(zhì)的相分率設計值、空冷器入口混合物流量實際值，確定注水點處氣相摩爾流量，結(jié)合注水點處工藝壓力、H2S和NH3的摩爾流量，確定NH4HS沉積溫度系數(shù)，通過査詢NH4HS沉積溫度曲線確定NH4HS沉積溫度。5)NH4C1沉積溫度首先根據(jù)注水點處工藝介質(zhì)的相分率設計值、空冷器入口混合物流量實際值，確定注水點處氣相摩爾流量，結(jié)合原料化驗分析數(shù)據(jù)、注水點處工藝壓力、原料油進料量實際值確定NH4C1沉積溫度系數(shù)，通過查詢NH4C1沉積溫度曲線確定NH4Cl沉積溫度。6)空冷器平均流速根據(jù)空冷器入口混合物流量實際值、原料油進料量實際值、實際注水量、新氫流量、循環(huán)氫流量及原料化驗分析數(shù)據(jù)，分析確定空冷器平均流速。所述的DCS控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫包括原料進料量實際值，循環(huán)氫流量，新氫流量，加氫反應流出物系統(tǒng)的實際注水量，加氫反應流出物系統(tǒng)注水點處的平均溫度。所述的原料化驗分析數(shù)據(jù)包括原料硫含量、氮含量、氯含量、脫硫前循環(huán)氫中的H2S含量、循環(huán)氫的平均分子量、新氫的平均分子量、空冷器入口混合物密度。本發(fā)明具有的有益效果是本發(fā)明可提供一種加氫反應流出物系統(tǒng)失效控制參數(shù)的建模方法，包括Kp值、NH4HS濃度、理論注水量、NH4HS沉積溫度、NH4C1沉積溫度、空冷器平均流速，可為REAC系統(tǒng)的設計、制造、運行、檢驗提供指導，減少REAC系統(tǒng)非計劃停工事故的發(fā)生，最大限度提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。圖l是Kp值建模流程圖。圖2是理論注水量建模流程圖。圖3是NH4HS建模流程圖。圖4是NH4C1建模流程圖。圖5是空冷器平均流速建模流程圖。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。已知某石化企業(yè)加氫裂化裝置的DCS控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫包括加氫反應流出物系統(tǒng)原料進料量實際值(K)115.8t/h，循環(huán)氫流量("^)7151.4k.mol/h，新氫流量(mZ2)1284.0k.mol/h，加氫反應流出物的實際注水量(,；)10.5t/h，加氫反應流出物系統(tǒng)注水點處的平均溫度(r)153°C，空冷器的數(shù)量(m)8臺.加氫反應流出物系統(tǒng)原料化驗分析數(shù)據(jù)包括原料中S的含量(《)1.60%，脫硫前循環(huán)氫中的H2S含量()3000ppm，原料中N的含量(F)800ppm，原料中C1的含量(巧)3.9ppm，循環(huán)氫的平均分子量(附m^)5.54，新氫的平均分子量(mw義2)2.58，空冷器入口混合物的密度(p)68kg/m3;加氫反應流出物系統(tǒng)的設計值為原料進料量設計值(『a)125t/h,空冷器入口混合物流量設計值(mif,)8473.9k.mol/h，注水點處工藝壓力11.76Mpa，注水點處工藝壓力及工藝壓力系數(shù)(《)1.34，注水點處工藝介質(zhì)的相分率(^)0.9;查飽和水蒸汽的絕對壓力表通過插值可得飽和水蒸汽的絕對壓力U.5257Mpa。飽和水蒸汽的絕對壓力表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>如圖1所示，為Kp值的建模流程圖。通過DCS控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫讀取加氫反應流出物系統(tǒng)原料油進料量實際值^、循環(huán)氫流量/^x。新氫流量^r,，結(jié)合原料油進料量設計值)^、空冷器入口混合物流量設計值w^，確定空冷器入口混合物流量實際值m//。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>其次，輸入加氫反應流出物系統(tǒng)原料化驗分析數(shù)據(jù)，結(jié)合原料油進料量實際值和循環(huán)氫流量分別確定H2S和NH3摩爾流量；最后，分析空冷器入口混合物流量實際值w^、H2S和NH3摩爾流量確定加氫反應流出物系統(tǒng)的Kp值。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>NH4HS濃度建模方法通過DCS控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫讀取加氫反應流出物系統(tǒng)實際注水量,，結(jié)合原料化驗分析數(shù)據(jù)，確定NH4HS濃度。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>如圖2所示，為理論注水量的建模流程圖。首先，通過DCS控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫讀取加氫反應流出物系統(tǒng)注水點處的平均溫度r，查飽和水蒸汽的絕對壓力表通過插值可得溫度r時飽和水蒸汽的絕對壓力&^;其次，根據(jù)注水點處工藝介質(zhì)的相分率^和Kp值建模過程中空冷器入口混合物流量實際值mif，確定注水點處氣相摩爾流量^:7/c=^xwH=7065.18A:扁//A最后，結(jié)合溫度r時飽和水蒸汽的絕對壓力&,自、注水點處工藝壓力p^及工藝壓力系數(shù)K，確定理論注水量^;。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>如圖3所示，為NH4HS沉積溫度建模流程圖。根據(jù)理論注水量建模過程中計算得出的注水點處氣相摩爾流量A、注水點處工藝壓力^自、Kp值建模過程中計算得出的H2S和NH3的摩爾流量，確定NH4HS沉積溫度系數(shù)《<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>通過NH4HS沉積溫度曲線確定NH4HS沉積溫度為7(TC。如圖4所示，為NH4C1的沉積溫度建模流程圖。根據(jù)理論注水量建模過程中計算得出的注水點處氣相摩爾流量&，結(jié)合原料化驗分析數(shù)據(jù)、注水點處工藝壓力&自、原料油進料量實際值^確定NH4C1沉積溫度系數(shù)^。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>通過NH4C1沉積溫度曲線確定NH4C1沉積溫度為200°C。如圖5所示，為空冷器平均流速建模流程圖。根據(jù)空冷器入口混合物流量實際值w//、原料油進料量實際值『,、實際注水量『『"新氫流量/wX,、循環(huán)氫流量mZ,及原料化驗分析數(shù)據(jù)，分析確定空冷器平均流速v。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>此處空冷器的個數(shù)m為8臺，每臺空冷器管束數(shù)量"為91根，管束內(nèi)徑為d=19mm。綜上，通過本發(fā)明確定的加氫反應流出物系統(tǒng)失效控制參數(shù)與國際通用的標準對照，其中Kp值二0.085O.2，NH4HS濃度=3.11%<8%，v=3.4m/s<4.6m/s，該石化企業(yè)的加氫反應流出物系統(tǒng)空冷器平均流速偏低。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、一種加氫反應流出物系統(tǒng)失效控制參數(shù)的建模方法，其特征在于失效控制參數(shù)包括六個部分Kp值、NH4HS濃度、理論注水量、NH4HS沉積溫度、NH4Cl沉積溫度、空冷器平均流速；其中1)Kp值首先，通過DCS控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫讀取加氫反應流出物系統(tǒng)原料油進料量實際值、循環(huán)氫流量和新氫流量，結(jié)合原料油進料量設計值、空冷器入口混合物流量設計值，確定空冷器入口混合物流量實際值；其次，輸入加氫反應流出物系統(tǒng)原料化驗分析數(shù)據(jù)，結(jié)合原料油進料量實際值和循環(huán)氫流量分別確定H2S和NH3的摩爾流量；最后，分析空冷器入口混合物流量實際值、H2S和NH3的摩爾流量確定加氫反應流出物系統(tǒng)的Kp值；2)NH4HS濃度通過DCS控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫讀取加氫反應流出物系統(tǒng)的實際注水量，結(jié)合加氫反應流出物系統(tǒng)原料化驗分析數(shù)據(jù)，確定NH4HS濃度；3)理論注水量通過DCS控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫讀取加氫反應流出物系統(tǒng)注水點處的平均溫度；根據(jù)注水點處工藝介質(zhì)的相分率設計值、空冷器入口混合物流量實際值，確定注水點處氣相摩爾流量；利用加氫反應流出物系統(tǒng)注水點處的平均溫度，通過查表確定該溫度下飽和水蒸汽的絕對壓力，結(jié)合注水點處氣相摩爾流量、注水點處工藝壓力、工藝壓力系數(shù)，確定理論注水量；4)NH4HS沉積溫度首先根據(jù)注水點處工藝介質(zhì)的相分率設計值、空冷器入口混合物流量實際值，確定注水點處氣相摩爾流量，結(jié)合注水點處工藝壓力、H2S和NH3的摩爾流量，確定NH4HS沉積溫度系數(shù)，通過查詢NH4HS沉積溫度曲線確定NH4HS沉積溫度；5)NH4Cl沉積溫度首先根據(jù)注水點處工藝介質(zhì)的相分率設計值、空冷器入口混合物流量實際值，確定注水點處氣相摩爾流量，結(jié)合原料化驗分析數(shù)據(jù)、注水點處工藝壓力、原料油進料量實際值確定NH4Cl沉積溫度系數(shù)，通過查詢NH4Cl沉積溫度曲線確定NH4Cl沉積溫度；6)空冷器平均流速根據(jù)空冷器入口混合物流量實際值、原料油進料量實際值、實際注水量、新氫流量、循環(huán)氫流量及原料化驗分析數(shù)據(jù)，分析確定空冷器平均流速。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加氫反應流出物系統(tǒng)失效控制參數(shù)的建模方法，其特征在于所述的DCS控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫包括原料進料量實際值，循環(huán)氫流量，新氫流量，加氫反應流出物系統(tǒng)的實際注水量，加氫反應流出物系統(tǒng)注水點處的平均溫度。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加氫反應流出物系統(tǒng)失效控制參數(shù)的建模方法，其特征在于所述的原料化驗分析數(shù)據(jù)包括原料硫含量、氮含量、氯含量、脫硫前循環(huán)氫中的H2S含量、循環(huán)氫的平均分子量、新氫的平均分子量、空冷器入口混合物密度。全文摘要本發(fā)明公開了一種加氫反應流出物系統(tǒng)失效控制參數(shù)的建模方法。失效控制參數(shù)建模包括Kp值、NH₄HS濃度、理論注水量、NH₄HS沉積溫度、NH₄Cl沉積溫度、空冷器平均流速等共六個部分。通過DCS控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫讀取加氫反應流出物系統(tǒng)運行參數(shù)，結(jié)合原料化驗分析數(shù)據(jù)、加氫反應原則流程圖，針對具體加氫反應流出物系統(tǒng)變工況運行中的失效控制參數(shù)進行建模，確定Kp值、NH₄HS濃度、理論注水量、NH₄HS沉積溫度、NH₄Cl沉積溫度、空冷器平均流速，可供現(xiàn)場操作人員對加氫反應流出物系統(tǒng)失效控制參數(shù)進行有效地監(jiān)控，避免加氫反應流出物系統(tǒng)失效引發(fā)的非計劃停工事故，確保加氫反應流出物系統(tǒng)的長周期、安全、穩(wěn)定運行。文檔編號C10G45/00GK101225326SQ20071016037公開日2008年7月23日申請日期2007年12月18日優(yōu)先權(quán)日2007年12月18日發(fā)明者偶國富,曹海彬,王艷萍,鄭智劍,金浩哲申請人:浙江理工大學