高压空冷失效.ppt

导 师：王乐勤 杨 健 博士生：偶国富 REAC简介 REAC简介 装置高硫扩能改造历程 1993年: 原设计800kt/a 硫含量0.638% 1995年: 改造为900kt/a 硫含量2.5% 1999年: 方案一 1.2Mt/a灵活加氢 硫含量2.5% 方案二 2.2Mt/a组合工艺 硫含量2.5% REAC失效与破口形貌 冲蚀形貌与影响因素 失效现象的困惑 NH4HS与沉积曲线 原料油富含硫和氮化物，加氢反应转变成H2S和NH3，又生成NH4HS。NH4HS会直接由气相冷凝变成固相，会堵塞REAC管束。需在REAC的上游注水。形成高腐蚀性的NH4HS水溶液。若流速太大，碳钢REAC管系会发生严重冲蚀，流速太小又易堵塞，并形成垢下腐蚀。 腐蚀机理 由于NH4HS水溶液的存在，碳钢REAC管束内表面会形成硫化铁保护膜 碱性溶液中的硫化物腐蚀 Fe + H2S → FeS+ H2 （NH4HS35% ） FeS + 6 NH4HS → Fe（NH3）62＋ + 6 H2S +S 2- （NH4HS35% ） 保护膜组成结构性能 保护膜性能影响因素 PH值的影响 Cl-的影响 CN- 与O2 的影响 典型工况 危害源 1.2Mt/a工况：Kp值0.24-0.48（ Kp值：0.2-0.3 ） NH4HS浓度11—16% （ 〈8% ） 2.2Mt/a工况：Kp值0.26-0.98 （ Kp值：0.2-0.3 ） NH4HS浓度10.4-14.3% （ 〈8% ） 严重超标,反应流出物具有极强的腐蚀性； 循环氢中H2S含量为0.84%-2.17%，硫化铁膜的Fe9S8为主保护膜晶格不完整，保护性能差； 高硫扩能改造后,反应流出物中含有高浓度的H2S、NH3 及NH4HS。循环氢脱硫没投用，注水量偏小，含硫污水具有极强的腐蚀性，REAC的腐蚀机理为典型的冲蚀 模拟内容 工况对衬管尾部流场的影响 衬管尾部剪切应力 不同工况下最大剪切应力比较 管箱流场分析(工况三） 不同结构位置最大剪切应力比较 国产REAC衬管结构优化(工况三剪切应力） 不同衬管形式最大剪切应力比较 不同位置的剪切应力冲蚀位置预测 冲蚀速率预测 冲蚀破坏规律总结 工况三、四危害源是高浓度NH4HS 溶液引起的冲蚀，保护膜以Fe9S8 为主，晶格不完整，随着温度的降低，耐蚀性能更差; 气相为多相流的主相，但液相分率对剪切应力影响敏感，水相浓度与分率决定流体的腐蚀性; 剪切应力、速度梯度、相分率等CFD参数可判断冲蚀破坏的严重程度，描述冲蚀破坏的量化关系; 冲蚀试验及CFD分析表明，转速、剪切应力对REAC的冲蚀存在临界值，会引起冲蚀速率的突变。 由于衬套端部呈直角且有翘起，流体涡流增加 。 首台国产化REAC的相继失效，中石化十分重视，立项分析失效原因，但是，常规的失效解剖研究无法解释失效现象。于是国产化事业遭受冷落，又回到引进REAC的轨道上。当时进口107万元/台，国产50万元/台。若国内造不了，进口价更高。 运行到 2000年5月，A301/G泄漏。 2001年9月，A301/H爆管。 93年 投产后，为适应中东高硫原油的加工，95年、99年分别进行了高硫扩能改造。 与原设计相比，不仅硫含量大幅度提高，实际处理量也相应增加。 REAC是加氢裂化反应流出物空冷器的简称。工程实景如图所示。 REAC由翅片管组成，为防止流体的冲蚀，设计成管箱结构，每排翅片管的入口增设不锈钢衬管。 8台REAC的入口系统对称分布。 各位老师、各位同学： 我的博士论文题目是：加氢裂化空冷器管束多相流模拟与冲蚀破坏预测研究 REAC由五排管束组成，每排管束的结构和材质是一致的。腐蚀机理分析：随着温度的降低，保护膜的性能越差。因此，第五排冲蚀最为严重。与实际情况相吻合。 * 加氢裂化空冷器管束多相流 模拟与冲蚀破坏预测研究 博士论文答辩 结构简图 管 束 布 置 图 KL型(滚花型) KL型(滚花型) 翅片型式 每排管子入口端 每排管子入口端 衬管位置 φ18×1×600 直角 φ17.9×1×600 45°倒角 衬管规格 mm 1Cr18Ni9Ti A213 316L 衬管材质 240 240 管子数量 根/台 φ25×3×10615 φ25.4×3.05×10506 管子规格 mm GB9948-88 10# A179/A179M-88a D001 管子材质 锻 焊 板