帶熱電偶測溫的加氫空冷器專用管束的製作方法

2023-05-23 04:41:46

專利名稱：帶熱電偶測溫的加氫空冷器專用管束的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種反應流出物空冷器管束系統，具體地說是涉及一種帶熱電偶測溫的加氫空冷器專用管束。
背景技術：
加氫反應流出物空冷器系統(Reactor Effluent Air Coolers, REAC)在石油化工、煤化工領域應用極為廣泛，該類設備作為化工領域的重要裝備系統，長期承受高溫、高壓、臨氫工況，發生流動腐蝕失效的風險極大。20世紀90年代，隨著原料油劣質化、裝置大型化、運行工況苛刻化的發展，許多加氫裂化裝置在經歷高硫擴能改造後REAC系統發生了多起管束洩漏、爆管等流動腐蝕引起的非計劃停工事故。例如國內^公司中壓加氫裂化裝置自2005年1至次年6月，2006年10月至2008年2月，累計發生8次由REAC管束洩漏引發的非計劃停工事故，裝置的安全性受到嚴重影響。為扭轉加氫REAC系統頻繁洩漏的被動局面，中國石油化工集團公司於2006年專門組織針對高壓空冷器的全國性調研；2009年，中國石油化工集團公司在廣州專門組織了關於煉油企業工藝防腐暨電脫鹽運行的專題座談會，再一次強調了加氫REAC系統的工藝防腐重要性；2010年，中國石油天然氣集團公司專門組織針對煉化企業腐蝕與防護的全國性調研，調研發現包括DQ石化、LH石化、JZ石化等眾多煉油企業的加氫裝置，包括換熱器、空冷器等關鍵裝備的流動腐蝕失效問題極為嚴峻，其中尤以常減壓塔頂系統換熱器、高壓加氫換熱器及空冷器的流動腐蝕失效最為突出。針對上述設備，以加氫REAC系統為例， 前期研究表明，該類設備的流動腐蝕失效與加工中東高硫劣質原油密切相關。由於原料中富含氮、硫化合物和少量氯化物，加氫反應過程中生成&S、HCl、NH3等，進而生成NH4HS和 NH4Cl兩種銨鹽，隨著反應流出物的冷卻，所述兩種銨鹽直接由氣相冷凝成固相堵塞管束。 為防止銨鹽結晶沉積堵塞管束，通常在加氫REAC系統的上遊注水，雖然注水能有效防止銨鹽堵塞，對結晶沉積的銨鹽予以有效洗滌，但負面影響卻是會產生腐蝕濃度較高的腐蝕溶液，流速過慢則會引起銨鹽垢下腐蝕，流速過快則又易引起局部衝蝕，所以系統的流速受到極大制約。現有研究表明，NH4HS和NH4Cl的結晶沉積溫度不同，對於不同的設備系統，由於原料油的氮、硫、氯含量不同，運行工況也不同，故其結晶溫度也各不相同，針對一般裝置而言，NH4Cl的結晶沉積溫度高於160°C，而NH4HS的結晶溫度則約為40°C，故為防止銨鹽結晶沉積，加氫REAC系統不同位置的流動腐蝕機理不同。就NH4Cl鹽的結晶沉積而言，由於加氫REAC系統的入口溫度約為140°C，故加氫REAC系統入口溫度高於水的露點溫度，一旦注水的量特別是液態水量不足，發生NH4Cl堵塞第一排管束的風險就極高。而對於NH4HS,由於其結晶溫度較低，在此溫度下注水形成的液態水量較大，若流速過快，則極易引發多相流衝蝕事故，故針對加氫REAC系統進行翅片管束溫度的科學監控至關重要
發明內容
本發明的目的在於提供一種帶熱電偶測溫的加氫空冷器專用管束，可有效監控加氫REAC系統運行過程中的銨鹽流動沉積和各管束流場的平衡分布情況，從而為加氫REAC 系統的優化操作提供科學指導，可顯著提升加氫REAC系統在加工高硫劣質原油的抗流動腐蝕能力，尤其是降低第一管程管束的抗NH4Cl和末管程管束抗NH4HS結晶沉積的流動腐蝕風險，延長加氫REAC系統的安全、穩定、可靠運行周期。為了達到上述目的，本發明採用的技術方案是
本發明包括第一管箱、第二管箱、第三管箱、第四管箱、第五管箱、第六管箱、五排並聯翅片管束；反應流出物經第一管箱頂部對稱布置的兩個流體介質入口進入到第一管箱，然後經第一排並聯翅片管束、第二管箱、第二排並聯翅片管束、第三管箱、第三排並聯翅片管束、第四管箱、第四排並聯翅片管束、第五管箱、第五排並聯翅片管束和第六管箱，最後從第六管箱底部對稱開設的兩個流體介質出口流出。沿管束長度方向在離第一管箱出口與第一排並聯翅片管束連接處1 : !與兩個流體介質入口相對應的兩個管束區域內的每根翅片管頂部均安裝熱電偶；沿管束長度方向在離第二管箱進口、第三管箱進口、第四管箱進口和第五管箱進口與各自對應的並聯翅片管束連接處1 an的位置兩個流體介質入口相對應的管束區域內以及所述的中間管箱兩端區域與中間區域內的每根翅片管頂部均安裝熱電偶；沿管束長度方向在離第六管箱進口與第五排並聯翅片管束連接處0. 2 Im的管箱兩端區域內與中間區域的每根翅片管相對應的三個管束區域內的每根翅片管底部均安裝熱電偶；所述的熱電偶的一端通過焊接或卡子方式與每根並聯翅片管束固定，另一端通過數據線連接至DCS數據採集系統。所述的兩個流體介質入口相對應的兩個管束區域內的翅片管為1 6根。所述的中間管箱兩端區域內的翅片管為2 5根。所述的中間區域內的翅片管為 3 5根。所述的熱電偶外部均安裝有防護罩。本發明具有的有益效果是
本發明提出的一種帶熱電偶測溫的加氫空冷器專用管束，可有效監測和控制第一排管束入口 1 : 出現幹區引發的NH4Cl堵塞管束問題。同時由於各管程管束末端均安裝有測溫熱電偶，可有效監控加氫REAC系統流場的平衡分布情況，一旦出現管束偏流現象，可及時採取相應的措施防止管束穿孔、洩漏，切實降低加氫REAC系統的長周期運行風險。


圖1為本發明的結構示意圖。圖2是第一管箱與第一排並聯翅片管束連接的主視圖。圖3是中間管箱與並聯翅片管束連接的主視圖。圖4是第六管箱與第五排並聯翅片管束連接的主視圖。圖中1、流體介質入口 ；1』、流體介質入口 ；2、流體介質出口 ；2』、流體介質出口 ；
3、第一管箱；4、第二管箱；5、第三管箱；6、第四管箱；7、第五管箱；8、第六管箱；9、並聯翅片管束；10、熱電偶；11、防護罩。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
如圖1所示，本發明包括第一管箱3、第二管箱4、第三管箱5、第四管箱6、第五管箱7、第六管箱8、五排並聯翅片管束；反應流出物經第一管箱3頂部對稱布置的兩個流體介質入口 1、1』進入到第一管箱3，然後經第一排並聯翅片管束、第二管箱4、第二排並聯翅片管束、第三管箱5、第三排並聯翅片管束、第四管箱6、第四排並聯翅片管束、第五管箱7、第五排並聯翅片管束和第六管箱8，最後從第六管箱8底部對稱開設的兩個流體介質出口 2、 2』流出。沿管束長度方向在離第一管箱3出口與第一排並聯翅片管束9連接處1 : 與兩個流體介質入口 1、1』相對應的兩個管束區域A、B內的每根翅片管頂部均安裝熱電偶；沿管束長度方向在離第二管箱4進口、第三管箱5進口、第四管箱6進口和第五管箱7進口與各自對應的並聯翅片管束連接處1 an的位置兩個流體介質入口 1、1』相對應的管束區域 A、B內以及所述的中間管箱兩端區域C、E與中間區域D內的每根翅片管頂部均安裝熱電偶； 沿管束長度方向在離第六管箱8進口與第五排並聯翅片管束連接處0. 2 Im的管箱兩端區域C、E內與中間區域D的每根根翅片管相對應的三個管束區域內的每根翅片管底部均安裝熱電偶；所述的熱電偶的一端通過焊接或卡子方式與每根並聯翅片管束9固定，另一端通過數據線連接至DCS數據採集系統。所述的兩個流體介質入口 1、1』相對應的兩個管束區域A、B內的翅片管為1 6根。所述的中間管箱兩端區域C、E內的翅片管為2 5根。所述的中間區域D內的翅片管為3 5根。所述的熱電偶外部均安裝有防護罩。如圖1所示，為本發明的結構示意圖之一。其中共包括第一管箱 第六管箱共六個管箱，第一管箱3至第六管箱8之間，相鄰管箱之間通過一排並聯翅片管束連接，一排並聯翅片管束的數量為50個，本發明中共有六個管箱，即有五排並聯翅片管束，管束規格完全相同，管束外部焊接有散熱翅片管。在圖1中，第一管箱3的頂部沿著管箱的長度方向垂直中心面對稱布置兩個流體介質入口 1、1』，第六管箱8底部沿著管箱的長度方向垂直中心面對稱布置兩個流體介質出口 2、2 』，其中兩個流體介質入口和兩個流體介質出口在管箱上的幾何位置相同。沿管束長度方向上在距離第一管箱3出口與第一排並聯翅片管束9連接處的Im與兩個流體介質入口 1和1』相對應的兩個管束區域A、B內的每根翅片管頂部均安裝測溫熱電偶，A、B區域內各有五根熱電偶，沿管束的長度方向A、B區域內翅片管頂部熱電偶安裝位置相同；沿管束長度方向在距離第二管箱4進口、第三管箱5進口、第四管箱6 進口和第五管箱7進口與各自對應的並聯翅片管束連接處1. 5m的位置兩個流體介質1、1』 相對應的管束區域A、B內以及所述的第二管箱 第五管箱兩端區域C、E與中間區域D內的每根翅片管頂部均安裝測溫熱電偶，C、E、D三個區域同A、B區域內包含的翅片管數量相同，即均包括五根翅片管，C、E、D三個區域和A、B對應的區域，翅片管頂部的熱電偶沿管束長度方向的安裝位置相同；沿管束長度方向在距離第六管箱8進口與第五排並聯翅片管束連接處0. 5m的管箱兩端區域C、E內與中間區域D的每根翅片管相對應的三個管束區域內的每根翅片管底部均安裝測溫熱電偶，管箱兩端區域C、E內與中間區域D的翅片管底部的熱電偶沿管束長度方向的安裝位置相同。對於第一管箱3、第二管箱4、第三管箱5、第四管箱6、第五管箱7和第六管箱8之間的第一排至第五排並聯翅片管束，相鄰排翅片管束的上下對應位置相同，即所述的不同管箱的區域均可視為相同的管束區域，用以界定和描述翅片管的空間位置。
如圖2所示，為第一管箱與第一排並聯翅片管束連接的主視圖，流體介質入口 1、 1』沿著管箱長度方向對稱布置，且兩個流體介質入口之間的距離恰是整個管箱長度的1/2， 管箱與並聯翅片管束連接的側面布設有50個翅片管束連接孔，A、B區域內各包括五根翅片管。同樣地，若管束的直徑較小，則在A、B區域內可包括更多的管束數量。此處安裝的測溫熱電偶要求監測溫度低於加氫空冷器系統入口壓力下水的露點溫度。如圖3所示，為中間管箱與並聯翅片管束連接的主視圖。此處中間管箱包括第二管箱4、第三管箱5、第四管箱6、第五管箱7，標註的A、B兩個區域為第一排管束對應的翅片管束區域，C、E、D三個區域分別位於管箱長度方向兩端和中間，各包括五根管束，不同的中間管箱均視為包含C、E、D三個區域，在此區域內管束頂部安裝熱電偶。如圖4所示，為第六管箱8與第五排並聯翅片管束連接的主視圖。共包括C、E、D 三個區域，即第五管箱7的C、E、D對應的第五排並聯翅片管束末端底部3個區域，在此區域內管束底部安裝熱電偶，要求熱電偶的監測溫度要高於NH4Cl的結晶溫度，通常NH4HS的結晶沉積溫度控制在40 50°C。本發明提出的一種帶熱電偶測溫的加氫空冷器專用管束，相鄰管箱之間的一排或多排翅片管束為一個管程，同一管程不同管排的管束數量相同，但不同管程之間，管束的數量可以相同也可以不同。本發明的具體工藝過程是流體介質經流體介質進口 1和1』進入第一管箱3，然後依次經第一排並聯翅片管束、第二管箱4、第二排並聯翅片管束、第三管箱 5、第三排並聯翅片管束、第四管箱6、第四排並聯翅片管束、第五管箱7、第五排並聯翅片管束，進入到第六管箱8，最後經流體介質出口 2和2』流出，流體介質流經加氫空冷器過程中達到流體介質的冷卻，完成整個工藝過程，其中本發明提出的熱電偶測溫主要用於流體介質冷卻過程中的監測和控制。上述具體實施方式
用來解釋說明本發明，而不是對本發明進行限制，在本發明的精神和權利要求的保護範圍內，對本發明作出的任何修改和改變，都落入本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種帶熱電偶測溫的加氫空冷器專用管束，包括第一管箱(3)、第二管箱(4)、第三管箱(5)、第四管箱(6)、第五管箱(7)、第六管箱(8)、五排並聯翅片管束；反應流出物經第一管箱(3)頂部對稱布置的兩個流體介質入口(1、1』)進入到第一管箱(3)，然後經第一排並聯翅片管束、第二管箱(4)、第二排並聯翅片管束、第三管箱(5)、第三排並聯翅片管束、 第四管箱(6)、第四排並聯翅片管束、第五管箱(7)、第五排並聯翅片管束和第六管箱(8)， 最後從第六管箱(8)底部對稱開設的兩個流體介質出口(2、2』 )流出；其特徵在於沿管束長度方向在離第一管箱(3)出口與第一排並聯翅片管束(9)連接處1 : 與兩個流體介質入口(1、1』)相對應的兩個管束區域(A、B)內的每根翅片管頂部均安裝熱電偶；沿管束長度方向在離第二管箱(4)進口、第三管箱(5)進口、第四管箱(6)進口和第五管箱(7)進口與各自對應的並聯翅片管束連接處1 an的位置兩個流體介質入口(1、1』)相對應的管束區域(A、B)內以及所述的中間管箱兩端區域(C、E)與中間區域(D)內的每根翅片管頂部均安裝熱電偶；沿管束長度方向在離第六管箱(8)進口與第五排並聯翅片管束連接處0. 2 Im的管箱兩端區域(C、E)內與中間區域(D)的每根翅片管相對應的三個管束區域內的每根翅片管底部均安裝熱電偶；所述的熱電偶的一端通過焊接或卡子方式與每根並聯翅片管束 (9)固定，另一端通過數據線連接至DCS數據採集系統。
2.根據權利要求1所述的一種帶熱電偶測溫的加氫空冷器專用管束，其特徵在於所述的兩個流體介質入口(1、1』)相對應的兩個管束區域(A、B)內的翅片管為1 6根。
3.根據權利要求1所述的一種帶熱電偶測溫的加氫空冷器專用管束，其特徵在於所述的中間管箱兩端區域(C、E)內的翅片管為2 5根。
4.根據權利要求1所述的一種帶熱電偶測溫的加氫空冷器專用管束，其特徵在於所述的中間區域(D)內的翅片管為3 5根。
5.根據權利要求1所述的一種帶熱電偶測溫的加氫空冷器專用管束，其特徵在於所述的熱電偶外部均安裝有防護罩。
全文摘要
本發明公開了一種帶熱電偶測溫的加氫空冷器專用管束。反應物經第一管箱入口依次經並聯管束與第六管箱串接後流出。第一管箱出口與管束連接處1～3m與入口相對應的兩個管束區域內的每根翅片管頂部均安裝熱電偶；沿管束長度方向在離第2～5管箱進口與各自對應的並聯管束連接處1～2m的位置兩個入口相對應的管束區域內、中間管箱兩端區域與中間區域內的每根翅片管頂部均安裝熱電偶；第六管箱進口與第五排翅片管束連接處0.2～1m的管箱兩端與中間區域的每根翅片管相對應的三個區域內的每根翅片管底部均安裝熱電偶。各管層管束安裝有熱電偶，有效監測加氫REAC系統銨鹽流動沉積和流場的平衡分布，降低加氫REAC系統的運行風險。
文檔編號F28B1/06GK102297607SQ201110246408
公開日2011年12月28日 申請日期2011年8月25日 優先權日2011年8月25日
發明者偶國富, 金浩哲, 顧望平 申請人:杭州富如德科技有限公司