论文部分内容阅读
随着原油对外依存度逐年攀升,我国大量进口国外“高硫、高氮、含氯”的劣质原油,导致加氢装置中换热器频繁发生因NH4Cl结晶而引发的流动腐蚀失效事故。鉴于NH4Cl结晶沉积机理复杂,原油中的Cl、N含量波动幅度大,难以进行准确预测,严重影响炼油装置的安稳运行,因此亟需开展NH4Cl结晶温度预测方法及防控优化方案研究。本文以JX石化加氢改质装置的换热器失效为研究对象,进行工艺关联过程分析,明确加氢换热器失效原因,开展NH4Cl溶液垢下腐蚀实验,揭示反应流出物换热器的铵盐结晶机理,构建NH4Cl结晶温度的预测模型。本文的主要结论如下:(1)基于加氢装置运行工况,构建工艺计算模型,分析换热器E1103A/B中NH4HS结晶和NH4Cl结晶的失效风险。通过工艺过程计算,确定NH4Cl结晶温度188℃,反应流出物系统中不存在NH4HS结晶,明确换热器E1103A/B的主要失效原因为NH4Cl的结晶沉积。同时分析四个影响因素对NH4Cl结晶温度的影响规律,明确影响NH4Cl结晶温度的主要因素为系统压力、氯含量和氮含量。(2)针对加氢换热器NH4Cl结晶失效问题,采用恒温恒湿试验箱,开展四种典型石化材料的NH4Cl溶液垢下腐蚀试验研究,获得不同环境温度、溶液浓度对石化材料腐蚀速率的影响规律。通过扫描电镜和能谱分析,获得试件表面的腐蚀形貌和腐蚀产物的组成,揭示反应流出物多相流体系中NH4Cl结晶沉积的机理。(3)基于多相流体系工艺计算模型,采用最小二乘法,获得独立变量影响下NH4Cl的结晶温度变化函数;根据NH4Cl结晶温度的变化规律数据,采用偏最小二乘法,构建包含氯含量、氮含量、压力三个变量共同影响下的NH4Cl结晶温度预测模型。根据NH4Cl结晶温度的准确预测,开展工艺注水位置及注水量的方案优化。本文的创新之处在于:针对NH4Cl形成机理复杂、结晶温度预测困难的问题,通过对实际失效案例的分析,采用多相流工艺计算与偏最小二乘法相结合的方法,构建了包含氯含量、氮含量、压力三个关键影响因素下的NH4Cl结晶温度预测模型,实现了NH4Cl结晶温度的定量预测,提出了NH4Cl结晶沉积的防控方法。研究成果可用于加氢换热器NH4Cl结晶沉积的风险评估及防控优化,确保加氢换热器的长周期安全运行。