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加氢裂化空冷器管束多相流模拟与冲蚀破坏预测研究

偶国富

  加氢裂化反应流出物空冷器(简称REAC)管束属于特种设备,承受高压临氢多相流的冲蚀,易引发恶性事故。自加氢裂化和深度加氢工艺投用以来,REAC及其相联管道的失效已成为制约装置安全、稳定、长周期运行的突出问题,其腐蚀机理研究一直是该领域关注的焦点。近年来,NACE T-8委员会、UOP公司和API协会正全面进行REAC管路系统的失效机理研究。现有研究表明,REAC的腐蚀受一系列综合因素的影响,其中反应流出物的流动状况和腐蚀性介质的浓度分布是二个关键因素。但迄今为止的研究只对腐蚀现象进行了定性分析,都没有系统地对流动与腐蚀进行定量分析研究。因而,尚无法对REAC管路系统进行腐蚀预测和安全评估。随着我国高硫原油加工技术进展,REAC的腐蚀失效日趋频繁。本论文拟在深入研究REAC冲蚀机理基础上,寻找高硫扩能改造工况下的危害源;通过对多相流介质流动及腐蚀状况进行CFD数值模拟和无量纲分析,来研究广泛应用条件下反应流出物对碳钢REAC管束的冲蚀破坏规律;并结合国产化REAC管束冲蚀破坏案例及失效解剖分析、在役无损检测仪开发和腐蚀加速试验等研究手段,对仿真计算结果进行全面考核;最终,提出REAC管束冲蚀破坏预测方法和在役安全评估准则。本项研究成果,有望在进一步完善国产化成果的基础上,推动REAC的设计、制造、运行、检验、预测和评估等技术进入国际先进水平,实现REAC的闭环管理,将对加氢裂化装置的安稳运行产生重要影响,绎济效益和社会效益显著。本论文的创新在于:通过对腐蚀性介质和流动状况的定量分析,揭示了反应流出物的腐蚀性、多相流物性及流动特性对冲蚀破坏的实际作用;给出了REAC管束腐蚀的失效机理,获得了广泛应用条件下多相反应流出物对碳钢REAC管束的冲蚀破坏规律;为实现闭环管理,提出了REAC管束的冲蚀破坏预测方法、基于风险的在役检验和安全评估准则。……   
[关键词]:加氢裂化;反应流出物空冷器;多相流模拟;冲蚀预测;安全评估
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:浙江大学2004年