石化系統(tǒng)銨鹽結(jié)晶沉積預測及腐蝕規(guī)律研究.pdf

1、近年來，隨著世界能源危機的加劇，煉油工業(yè)含氯、高氮、高硫、高酸等劣質(zhì)原油的加工比例不斷增加，引發(fā)了普遍的流動腐蝕失效事故，嚴重影響了企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟效益。銨鹽結(jié)晶沉積及腐蝕作為劣質(zhì)油加工過程中的典型失效形式，與工藝過程、設(shè)備結(jié)構(gòu)材質(zhì)等密切相關(guān)，失效機理復雜，難以預測和防控，已成為制約煉油裝置長周期安穩(wěn)運行的關(guān)鍵因素。
　　本文以石化加氫反應流出物系統(tǒng)為研究對象，通過熱力學計算獲得銨鹽結(jié)晶的平衡曲線，分析冷換設(shè)備中的銨鹽結(jié)晶沉積

2、機理，明確銨鹽結(jié)晶發(fā)生的臨界條件;通過Aspen仿真軟件建立加氫反應流出物的多相平衡模型，分析冷卻分離過程中易結(jié)晶組分的平衡分布規(guī)律;將Aspen工藝過程仿真和銨鹽結(jié)晶熱力學模型相結(jié)合，構(gòu)建銨鹽結(jié)晶溫度及結(jié)晶速率的定量計算方法，分析不同原料油組成、不同工況下的銨鹽結(jié)晶規(guī)律，明確銨鹽結(jié)晶的主要影響因素。針對加氫反應流出物多相流體系，基于Eulerian-Lagrange方法建立銨鹽顆粒的流動沉積計算模型，借助Fluent進行空冷器系統(tǒng)的C

3、FD仿真求解，獲得各空冷管束中的多相流分布規(guī)律及銨鹽顆粒的流動沉積規(guī)律，實現(xiàn)銨鹽沉積的定量預測，明確空冷器系統(tǒng)銨鹽沉積失效的危險區(qū)域，并通過現(xiàn)場紅外熱成像檢測對預測結(jié)果進行驗證。設(shè)計搭建銨鹽腐蝕模擬實驗裝置，研究五種典型石化材料在不同溫濕度下的垢下腐蝕規(guī)律，結(jié)合SEM和EDS對材料的腐蝕形貌及腐蝕產(chǎn)物成分分析，提出銨鹽的垢下腐蝕機理及石化工藝中銨鹽腐蝕形態(tài)的轉(zhuǎn)換機制;通過開路電位、極化曲線等分析典型材料在飽和NH4Cl溶液中的腐蝕電化學

4、特征和耐腐蝕性能;通過極化曲線和SEM腐蝕形貌分析研究流動條件下，典型材料在飽和NH4Cl溶液中的鈍化特性及腐蝕產(chǎn)物膜的保護性能。
　　本文創(chuàng)新之處在于:基于熱力學計算和工藝過程仿真構(gòu)建復雜石化多相流體系的銨鹽結(jié)晶計算模型，分析銨鹽結(jié)晶沉積機理及主要影響因素;基于含固多相流相間耦合作用，構(gòu)建銨鹽流動沉積的定量預測方法;基于銨鹽腐蝕模擬實驗，提出銨鹽的垢下腐蝕機理及腐蝕形態(tài)轉(zhuǎn)換機制。研究成果可為石化系統(tǒng)銨鹽沉積風險評估、關(guān)鍵設(shè)備的壽