加氢空冷系统氯化铵结晶沉积特性及腐蚀规律研究

发布时间：2018-02-05 00:13

  本文关键词： 加氢空冷系统 氯化铵 结晶沉积 垢下腐蚀 预测方法　出处：《浙江理工大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：自进入新世纪以来,随着世界经济的增长,能源危机的加剧,油品需求量的连年攀升,石油炼化工业中含氯、高氮、高硫等劣质原油的加工比例不断增加,炼油设备因流动腐蚀问题而造成的失效泄漏事故频繁发生,对人民生命财产安全及企业长周期稳定运行带来严峻考验。其中由氯化铵结晶沉积引起的流动腐蚀失效,因失效机理复杂,影响因素多变,难以进行有效的预测和防控,因此亟待对氯化铵结晶沉积特性及腐蚀机理展开深入研究。本文以典型加氢空冷系统为研究对象,通过对加氢工艺过程进行分析,明确氯化铵易结晶组分来源及其结晶特性与失效机制;运用Aspen Plus软件构建工艺仿真模型,实现对工艺物流介质的精确模拟,分析易结晶组分在各相中的分布规律,明确影响氯化铵结晶的关键因素;针对典型工况下的加氢空冷系统,使用Fluent软件对加氢反应流出物连续相流场及离散相颗粒进行耦合数值模拟,获得空冷管束内的流场信息及颗粒沉积分布规律;针对氯化铵结晶沉积引起的腐蚀失效,采用恒温恒湿实验装置,开展10#碳钢、316L钢、15CrMo钢在不同温湿度条件下的氯化铵垢下腐蚀研究,通过失重法获得其腐蚀速率并对氯化铵的潮解吸湿机理进行研究;通过SEM、EDS等检测手段对材料的腐蚀产物保护膜进行研究,并明确氯化铵在加氢空冷系统中的腐蚀机理。本文创新之处在于:通过研究加氢工艺过程及反应机理,明确易结晶组分的来源,并分析氯化铵结晶特性;运用Fluent软件对不同粒径的氯化铵颗粒进行数值模拟,分析其沉积特性并形成氯化铵流动沉积预测防控方法;通过氯化铵垢下腐蚀实验,研究氯化铵潮解吸湿特性,分析氯化铵在不同温度下的相对临界湿度及腐蚀机理,研究成果可为加氢空冷系统氯化铵结晶沉积风险评估及防控优化提供理论依据。
[Abstract]:Since entering the new century, with the growth of the world economy, the intensification of the energy crisis, the increasing demand for oil products, the processing proportion of low-quality crude oil, such as chlorine, high nitrogen and high sulfur, has been increasing in the petroleum refining and chemical industry. The failure and leakage of oil refining equipment caused by flow corrosion occurs frequently. It is a severe test for the safety of people's life and property and the long-term stable operation of enterprises. The flow corrosion failure caused by the crystallization of ammonium chloride is complicated by the failure mechanism and the influencing factors are changeable. It is difficult to predict and control effectively, so it is urgent to study the crystallization deposition characteristics and corrosion mechanism of ammonium chloride. In this paper, the typical hydrogenation air-cooling system is taken as the research object, and the hydrogenation process is analyzed. The origin, crystallization characteristics and failure mechanism of ammonium chloride are clarified. The process simulation model is constructed by using Aspen Plus software, and the precise simulation of process logistics medium is realized. The distribution law of easy crystallization components in each phase is analyzed, and the key factors affecting the crystallization of ammonium chloride are clarified. For typical hydro-air-cooling system, coupled numerical simulation of continuous phase flow field and discrete phase particles of hydrogenation reaction effluent was carried out by using Fluent software. The flow field information and particle deposition distribution in air-cooled tube bundles are obtained. In view of the corrosion failure caused by the crystallization deposition of ammonium chloride, the corrosion under ammonium chloride scale of 10# carbon steel (316L steel) was studied under different temperature and humidity conditions by using a constant temperature and humidity experimental device. The corrosion rate was obtained by weightlessness method and the mechanism of moisture desorption of ammonium chloride was studied. The corrosion product protective film of the material was studied by means of SEM-EDS. And the corrosion mechanism of ammonium chloride in hydro-air-cooling system is clarified. The innovations of this paper are as follows: by studying the process and reaction mechanism of hydrogenation, the source of easily crystallized components is determined, and the crystallization characteristics of ammonium chloride are analyzed. The numerical simulation of ammonium chloride particles with different diameters was carried out by using Fluent software. The deposition characteristics of ammonium chloride particles were analyzed and a method for predicting and controlling the flow deposition of ammonium chloride was formed. The moisture desorption characteristics of ammonium chloride were studied through the corrosion experiments under ammonium chloride scale. The relative critical humidity and corrosion mechanism of ammonium chloride at different temperatures were analyzed. The results can provide theoretical basis for risk assessment and control optimization of ammonium chloride crystal deposition in hydrogenated air-cooling system.
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE986

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本文编号：1491559