CN202214332U - 一种带注水点与混合器的专用加氢空冷入口管配装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带注水点与混合器的专用加氢空冷入口管配装置。入口管道接多相流介质，经静态混合器后分为两个管道，两管道出口沿垂直方向与管箱的顶部面联接，管箱沿长度方向的侧面上均布1～3排与并联的翅片管束连接的孔；注水管通过两个连接法兰从侧面接入入口管道内后向上为工艺注水点，两个连接法兰中间接有限流孔板，注水量通过调换限流孔板进行调节，或通过注水泵进行调节。本装置反向喷泉式注水点及静态混合器呈串联方式安装于加氢管束入口，可针对注水后的油、气、水多相流介质进行充分混合。在进入加氢空冷管箱前，多相流介质混合均匀，管束内壁均匀流动的液态水可有效冲洗结晶的NH₄HS或NH₄Cl盐，降低流动腐蚀失效风险。

Description

一种带注水点与混合器的专用加氢空冷入口管配装置

技术领域

本实用新型涉及一种反应流出物空冷器管束***，具体地说是涉及一种带注水点与混合器的专用加氢空冷入口管配装置。

背景技术

自1959年Chevron公司发明的Isocracking加氢裂化技术投用以来，经过六十多年在全世界范围内的迅速发展，该项技术已逐步成为石化企业重质油轻质化的核心技术。作为炼油厂重要的二次加工手段，加氢裂化反应流出物空冷器（Reactor Effluent Air Coolers, 简称REAC）***占据着重要地位。受加工中东高硫、高酸、含氯等重质油比例增加的影响，在炼油装置大型化、原料油劣质化、运行工况苛刻化的发展过程中，加氢REAC***频繁出现了多起管束穿孔泄漏事故，其失效特点具有明显的局部性、突发性和风险性，已成为制约石化行业安全生产与持续健康发展的重要障碍。

针对加氢REAC***的频繁泄漏失效问题，国内外包括API、UOP、NACE、浙江理工大学等科研及学术机构开展了大量研究，解释了换热器及加氢REAC***工艺冷却过程中NH₄HS和NH₄Cl两种铵盐的流动沉积垢下腐蚀和多相流冲蚀机理，给出了引起管束泄漏穿孔的相关影响因素。研究成果表明，引起加氢裂化换热器、反应流出物空冷器内部流场不均匀分配是引起多相流冲蚀或者铵盐结晶沉积的关键影响因素。早在1996年UOP对加氢装置调研时，Harvey and Singh在肯定R. L. Piehl结论的同时亦提出结构特性，例如REAC***管束的对称性是影响流动腐蚀的一个关键影响因素，流速小于4.6m/s和NH₄HS浓度小于8%的操作限制仅适用于完全对称布置的碳钢REAC管束，一旦因结构或注水因素发生物流分配不平衡，一起引起管束的偏流问题，由此引发部分管束铵盐堵塞后的局部冲蚀问题。根据2006年中国石油化工集团公司关于全国加氢空冷器的失效调研结果表明，许多炼油企业包括镇海炼化、扬子石化、茂名石化等加氢REAC***的注水位置及注水量各异，既有单点注水，又有多点注水方式，管束穿孔泄漏的失效机理也各不相同。浙江理工大学偶国富、金浩哲在充分调研的基础上，创新提出适用于加氢REAC***流动不平衡度概念，并针对扬子石化加氢REAC***实现了不平衡度计算。研究表明，不同的注水方式，特别是多点注水方式，流量计计量不准，八台空冷器的实际注水量偏差很大，由于注水量的差异导致空冷器流场分布不平衡，部分管束发生NH₄HS和NH₄Cl铵盐堵塞，而另外一部分管束则会因管束流量增加，在高浓度腐蚀性溶液的作用下发生多相流冲蚀失效。此外，由于加氢REAC***输送的介质为含H₂、H₂S、HCl、NH₃、油、水等组成的多相流，各相之间分层现象明显，管道底部液态水量较大，故一旦流速过快，则会产生较大的剪切应力将腐蚀性溶液体系中生成的腐蚀产物保护膜冲掉，引起管束穿孔泄漏。因此，工程设计中对于适用于加氢REAC***多相流场平衡分布的工艺注水方式及静态混合器极为迫切。但遗憾的是，现有的加氢REAC***为标准件，原料油加工过程中涉及到的加工量及工况变化很大，由此引发的流动腐蚀风险很高，本实用新型提出的一种带注水点与混合器的专用加氢空冷管束可有效缓解目前加氢REAC***普遍存在的铵盐结晶沉积垢下腐蚀或多相流冲蚀失效难题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种带注水点与混合器的专用加氢空冷入口管配装置，可使包含油、气、水三相的多相流介质充分混合，确保多相流介质混合均匀，避免多相流介质在流动过程中出现分层现象，有效平衡加氢REAC***内部流场，保证空冷器管束内部随着温度降低形成的NH₄HS或NH₄Cl被充分混合后的液态水充分冲洗，防止上述两种铵盐在管束内结晶沉积引起垢下腐蚀或堵塞管束，亦可避免铵盐结晶沉积垢下腐蚀引起的局部冲蚀，可从本质上降低加氢REAC***的流动腐蚀运行风险，显著提高加氢REAC***的运行可靠性。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型包括入口管道、限流孔板、反向工艺注水点、静态混合器、第一支路管道、第二支路管道、管束管箱、注水管和翅片管束；入口管道的一端接多相流介质，入口管道的另一端经静态混合器后分为两个支路管道，第一支路管道出口沿垂直方向通过第一入口法兰与管束管箱的一端联接，第二支路管道出口沿垂直方向通过第二入口法兰与管束管箱的另一端联接，管束管箱沿长度方向的一个侧面上均布1～3排与并联的翅片管束连接的孔；注水管通过两个连接法兰从侧面接入入口管道内后向上，为工艺注水点，两个连接法兰中间接有能拆卸的限流孔板，注水量通过调换限流孔板进行调节，或通过注水管末端的注水泵进行工艺调节。

所述的静态混合器进、出口分别通过法兰与入口管道相连接，静态混合器位置为靠近第一支路管道与第二路管道交汇点10～30cm处。

所述的第一支路管道、第二支路管道沿入口管道方向呈对称布置，且两个管道沿水平方向的尺寸相等，两个管道沿垂直方向的尺寸相同。

所述的两个入口法兰沿管束管箱顶部长度方向垂直平分面对称设置。

本实用新型具有的有益效果是：

本实用新型提出的一种带注水点与混合器的专用加氢空冷入口管配装置，其主要特点是反向喷泉式工艺注水点及静态混合器呈串联方式安装于加氢空冷管束入口，可针对注水后的油、气、水组成的多相流介质进行充分混合，防止油、气、水三相的分层问题。在进入加氢空冷管箱前，多相流介质混合均匀，空冷管束内壁均匀分布流动的液态水可有效冲洗结晶的NH₄HS或NH₄Cl盐，本质上降低加氢空冷***的铵盐沉积或多相流冲蚀等流动腐蚀失效风险。另外，本实用新型结构简单，易于推广，预计可达到的经济效益和社会效益显著。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中：1、入口管道；2、限流孔板；3、反向工艺注水点；4、静态混合器；5、第一支路管道；6、第二支路管道；7、第二入口法兰；8、第一入口法兰；9、管束管箱；10、注水管；11、翅片管束。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，为本实用新型提出的一种带注水点与混合器的专用加氢空冷入口管配装置结构示意图，其特征在于：包括入口管道1、限流孔板2、反向工艺注水点3、静态混合器4、第一支路管道5、第二支路管道6、管束管箱9、注水管10和翅片管束11；入口管道1的一端接多相流介质，入口管道1的另一端经静态混合器4后分为两个支路管道，第一支路管道5出口沿垂直方向通过第一入口法兰8与管束管箱9的一端联接，第二支路管道6出口沿垂直方向通过第二入口法兰7与管束管箱9的另一端联接，管束管箱9沿长度方向的一个侧面上均布1～3排与并联的翅片管束11连接的孔；注水管10通过两个连接法兰从侧面接入入口管道1内后向上，为工艺注水点3，两个连接法兰中间接有能拆卸的限流孔板2，注水量通过调换限流孔板2进行调节，或通过注水管10末端的注水泵进行工艺调节。

所述的静态混合器4进、出口分别通过法兰与入口管道1相连接，静态混合器4位置为靠近第一支路管道5与第二路管道6交汇点10～30cm处。

所述的第一支路管道5、第二支路管道6沿入口管道1方向呈对称布置，且两个管道沿水平方向的尺寸相等，两个管道沿垂直方向的尺寸相同。

所述的两个入口法兰7、8沿管束管箱9顶部长度方向垂直平分面对称设置。

为实现本实用新型提出的一种带注水点与混合器的专用加氢空冷入口管配装置，其具体工作过程是：多相流介质经入口管道1进入到静态混合器4后，通过静态混合器进行油、气（H₂、H₂S、HCl、NH₃）、水进行充分混合后进入到两个沿着入口管道1方向对称布置的第一支路管道5和第二支路管道6，第一支路管道5和第二支路管道6出口分别与沿垂直方向通过管束管箱9顶部沿管箱长度方向垂直平分面对称开设的第一入口法兰8、第二入口法兰7连接。此外，本实用新型结构也可以不开设入口法兰7和8，可以将第一支路管道5和第二支路管道6出口直接与管束管箱9的进口焊接固定，管束管箱9的沿长度方向上的一个侧面上均布1～3排与并联管束11连接的孔，图1中均布了两排与并联的翅片管束11连接的孔，作为多相流介质在流经管束管箱9的出口。其中，静态混合器的安装位置极为重要，其位置应位于入口管道一分为二之前靠近第一支路管道和第二支路管道6交汇点约10～30cm处，其目的是尽可能的靠近管束管箱9进口，防止静态混合器混合后因管道的长度太长以致多相流又出现分层现象。在条件许可的情况下，越靠近交汇点越好，且静态混合器应尽可能垂直安装。特别需说明的是，入口管道1一分为二分为第一支路管道和第二支路管道的过程中，静态混合器4的出口方向为垂直向下，且第一支路管道5和第二支路管道6沿入口管道1方向对称布置，即水平方向尺寸相同，垂直方向尺寸相同，两个支路的出口方向为垂直进入管束管箱9。限流孔板2的进口通过法兰与注水管10相连接，注水管10末端连接有工艺注水泵。限流孔板2出口通过法兰与注水管10相连接，注水管10反向深入到入口管道1，并通过焊接与入口管道1固定。注水管10末端安装有反向工艺注水点3，注水方式为喷泉式，即入口管道1多相流方向与工艺注水方向相反，利于多相流介质与工艺注水的充分混合。

如图1所示，本实用新型提出的一种带注水点与混合器的专用加氢空冷入口管配装置特指适用于一台空冷器，通常工程实际中采用多台加氢空冷器并联的方式，故每台空冷器入口管配装置的结构形式一致，均是在管束管箱9进口设置注水点和静态混合器。其中注水量可以通过限流孔板2或注水管10末端的注水泵调节工艺住水量，确保加氢空冷器管束入口存在足够的液态水。另外，由于限流孔板2的存在，故在多台加氢空冷器并联的情况下，可保证各台空冷器的注水量一致，不会出现现役加氢空冷器***因多点注水存在的注水偏差问题。

上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种带注水点与混合器的专用加氢空冷入口管配装置，其特征在于：包括入口管道（1）、限流孔板（2）、反向工艺注水点（3）、静态混合器（4）、第一支路管道（5）、第二支路管道（6）、管束管箱（9）、注水管（10）和翅片管束（11）；入口管道（1）的一端接多相流介质，入口管道（1）的另一端经静态混合器（4）后分为两个支路管道，第一支路管道（5）出口沿垂直方向通过第一入口法兰（8）与管束管箱（9）的一端联接，第二支路管道（6）出口沿垂直方向通过第二入口法兰（7）与管束管箱（9）的另一端联接，管束管箱（9）沿长度方向的一个侧面上均布1～3排与并联的翅片管束（11）连接的孔；注水管（10）通过两个连接法兰从侧面接入入口管道（1）内后向上，为工艺注水点（3），两个连接法兰中间接有能拆卸的限流孔板（2），注水量通过调换限流孔板（2）进行调节，或通过注水管（10）末端的注水泵进行工艺调节。

2.根据权利要求1所述的一种带注水点与混合器的专用加氢空冷入口管配装置，其特征在于：所述的静态混合器（4）进、出口分别通过法兰与入口管道（1）相连接，静态混合器（4）位置为靠近第一支路管道（5）与第二路管道（6）交汇点10～30cm处。

3.根据权利要求1所述的一种带注水点与混合器的专用加氢空冷入口管配装置，其特征在于：所述的第一支路管道（5）、第二支路管道（6）沿入口管道（1）方向呈对称布置，且两个管道沿水平方向的尺寸相等，两个管道沿垂直方向的尺寸相同。

4.根据权利要求1所述的一种带注水点与混合器的专用加氢空冷入口管配装置，其特征在于：所述的两个入口法兰（7、8）沿管束管箱（9）顶部长度方向垂直平分面对称设置。

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