亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        冷低壓分離器油相系統(tǒng)銨鹽垢下腐蝕風(fēng)險(xiǎn)的模擬預(yù)測(cè)

        2021-09-14 09:34:30任日菊李保良崔志峰古華山
        石油煉制與化工 2021年9期
        關(guān)鍵詞:低分氯化銨銨鹽

        任日菊,陳 煒,李保良,崔志峰,古華山,王 明

        (1.合肥通用機(jī)械研究院有限公司,合肥 230031;2.合肥通用機(jī)械研究院特種設(shè)備檢驗(yàn)站有限公司;3.中海油惠州石化有限公司;4.合肥學(xué)院能源材料與化工學(xué)院)

        加氫裝置原料中的氮、氯等雜質(zhì)元素會(huì)在加氫過程中生成HCl和NH3,并以氣態(tài)形式存在于反應(yīng)流出物中。隨著反應(yīng)流出物的冷卻降溫,HCl與NH3可能發(fā)生反應(yīng)生成氯化銨并結(jié)晶析出,從而造成換熱器管束堵塞或形成銨鹽垢下腐蝕。一般認(rèn)為,干態(tài)氯化銨不具有腐蝕性,而銨鹽溶液腐蝕性較強(qiáng),因此可通過測(cè)定反應(yīng)物流的露點(diǎn)溫度和氯化銨晶相溫度判斷設(shè)備是否存在銨鹽垢下腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)氯化銨晶相溫度高于物流露點(diǎn)溫度時(shí),設(shè)備僅存在固態(tài)銨鹽堵塞風(fēng)險(xiǎn),不存在垢下腐蝕風(fēng)險(xiǎn);而當(dāng)氯化銨晶相溫度低于物流露點(diǎn)溫度時(shí),則設(shè)備存在銨鹽垢下腐蝕風(fēng)險(xiǎn)[1-4]。

        但是,氯化銨具有很強(qiáng)的潮解特性,當(dāng)環(huán)境相對(duì)濕度逐漸增大、由“干環(huán)境”變?yōu)椤皾癍h(huán)境”時(shí),氯化銨會(huì)潮解形成腐蝕性銨鹽溶液[5],導(dǎo)致嚴(yán)重的點(diǎn)蝕或垢下腐蝕。Toba等[6]發(fā)現(xiàn)對(duì)于多數(shù)金屬材料來說,均存在對(duì)應(yīng)的臨界相對(duì)濕度界限:當(dāng)環(huán)境相對(duì)濕度超過某金屬材料的臨界相對(duì)濕度時(shí),氯化銨的吸水速率明顯增大,其對(duì)該金屬材料的腐蝕開始加劇。因此,建議將氯化銨的潮解點(diǎn)相對(duì)濕度作為考察銨鹽腐蝕的重要參數(shù)。Lin等[7]通過熱力學(xué)計(jì)算發(fā)現(xiàn),25~204 ℃下氯化銨潮解的相對(duì)濕度隨溫度的升高而降低。

        實(shí)際生產(chǎn)過程中,有很多潮濕環(huán)境下設(shè)備銨鹽腐蝕的案例。任日菊等[8]報(bào)道了某加氫裝置的熱高壓分離器氣相/冷低壓分離器油相(簡(jiǎn)稱冷低分油)換熱器管束發(fā)生了腐蝕穿孔,造成裝置緊急停工;韓玉昌等[9]報(bào)道了某煉油廠加氫裝置反應(yīng)生成油/冷低分油的U型換熱器管束折流擋板發(fā)生腐蝕泄漏,并判斷該腐蝕是由冷低分油中的銨鹽腐蝕性水溶液造成的。此外,錢運(yùn)東等[10]發(fā)明了冷低分油在線除鹽防腐裝置,采用強(qiáng)化油水分離效果、降低含水量的方法,也印證了油中微水環(huán)境與氯化銨腐蝕密切相關(guān)。

        綜上可知,通過冷低分油物流露點(diǎn)判斷系統(tǒng)的銨鹽垢下腐蝕風(fēng)險(xiǎn)具有局限性,需要綜合考慮銨鹽潮解點(diǎn)溫度及環(huán)境濕度,但目前相關(guān)研究較少。本研究利用Aspen Plus工藝流程模擬軟件,以某煉油廠加氫裝置高壓換熱器的腐蝕失效案例為研究對(duì)象,分別計(jì)算冷低分油物流中不同含水量時(shí),冷低分油物流的氯化銨結(jié)晶溫度、露點(diǎn)溫度、潮解點(diǎn)溫度及相對(duì)濕度,探究換熱器內(nèi)氯化銨“濕環(huán)境”區(qū)域的遷移規(guī)律;并通過具體腐蝕案例,比較基于物流露點(diǎn)和基于銨鹽潮解點(diǎn)及相對(duì)濕度判斷腐蝕風(fēng)險(xiǎn)結(jié)果的差異,以期為同類物流的腐蝕防護(hù)提供參考。

        1 案例描述

        某煉油廠加氫裝置反應(yīng)流出物流程如圖1所示。由圖1可知,來自熱高壓分離器(簡(jiǎn)稱熱高分)D-103頂部的氣相產(chǎn)物經(jīng)換熱器E-104、E-105,分別與冷低分油、循環(huán)氫換熱,然后進(jìn)入空氣冷卻器(簡(jiǎn)稱空冷器)A-101,溫度降至50 ℃,再經(jīng)冷高壓分離器(簡(jiǎn)稱冷高分)D-105進(jìn)行油、氣、水三相分離,油相送入冷低分D-106進(jìn)一步分離水分;D-106分離的含硫污水送去汽提裝置,而液態(tài)烴(即冷低分油物流)經(jīng)E-104殼程加熱至185 ℃,送至硫化氫汽提塔。其中,E-104管束材質(zhì)為合金鋼N08825,冷低分油中水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%~3%。

        圖1 加氫裝置反應(yīng)流出物流程D-103—熱高壓分離器; E-104—熱高分氣/冷低分油換熱器; E-105—熱高分氣/循環(huán)氫換熱器; A-101,A-102—空冷器; D-105—冷高壓分離器; D-106—冷低壓分離器; D-104—熱低壓分離器

        2017年,該裝置中換熱器E-104管束發(fā)生泄漏,泄漏點(diǎn)位于管程介質(zhì)出口端(殼程介質(zhì)入口端)折流板處,如圖2所示。泄漏孔外大里小,對(duì)泄漏孔邊緣白綠色晶體進(jìn)行分析,確認(rèn)垢樣主成分為氯化銨,初步判斷殼程冷低分油側(cè)發(fā)生了銨鹽垢下腐蝕。為方便描述,將冷低分底部油相物流(冷低分油)及其流經(jīng)的冷低分D-106、換熱器E-104殼程等設(shè)備、管線定義為冷低分油系統(tǒng)。

        圖2 換熱器E-104腐蝕示意

        2 冷低分油系統(tǒng)存在氯化銨垢下腐蝕的溫度范圍預(yù)測(cè)

        2.1 氯化銨結(jié)晶溫度

        針對(duì)換熱器E-104管束發(fā)生的泄漏問題,分析認(rèn)為冷低分油系統(tǒng)中的HCl和NH3在一定溫度、壓力下反應(yīng)生成了固態(tài)NH4Cl,其反應(yīng)方程式如式(1)所示。

        (1)

        根據(jù)化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)的定義,當(dāng)系統(tǒng)中NH3與HCl的分壓乘積(pNH3×pHCl=Kp)大于同溫度下NH4Cl理論結(jié)晶平衡常數(shù)K時(shí),氣相中NH3與HCl將反應(yīng)生成固態(tài)NH4Cl。因此,要預(yù)測(cè)冷低分油系統(tǒng)中氯化銨結(jié)晶溫度,就需要先確定Kp。

        氯化銨結(jié)晶溫度的預(yù)測(cè)分為3步:①由API 932B標(biāo)準(zhǔn)[11]的“理論結(jié)晶平衡常數(shù)K與溫度的關(guān)聯(lián)圖”或熱力學(xué)公式(2),確定不同溫度下氯化銨的結(jié)晶平衡常數(shù)K。②測(cè)定冷低分油系統(tǒng)中NH3分壓與HCl分壓乘積(pNH3×pHCl)隨溫度的變化情況;③比較系統(tǒng)Kp與K,確定氯化銨鹽結(jié)晶溫度[12-14]。

        由于冷低分油系統(tǒng)的樣品分析數(shù)據(jù)未給出物流中氯、氮等關(guān)鍵腐蝕性元素的含量信息,因此需根據(jù)物料守恒原理,采用“倒推法”對(duì)加氫反應(yīng)流出物進(jìn)行建模,利用Aspen Plus軟件中的混合模型、換熱器模型及閃蒸模型等,通過匯總各物流信息,得到冷低分油中的各關(guān)鍵組分及含量,結(jié)果如表1所示。同時(shí),利用軟件中的靈敏度分析板塊,通過調(diào)整溫度自變量,獲得換熱器E-104殼程物流中的氣、油、水三相的平衡分布規(guī)律[15],軟件仿真模型如圖3所示。

        圖3 軟件仿真模擬流程SW/SW1~3—含硫污水; RE-H2/RE-H2-1—D-105頂部循環(huán)氫; LD-OIL/LD-OIL-1—冷低分油; HD-OIL/HD-OIL-1—熱低分油; DF-GAS/DF-GAS-1—D-106頂部出裝置低分氣; INJEW—空冷前注水; 1~14—各中間物流; MIX1,FSP1,FSP2,FLASH-1,E1—虛擬混合、分離、閃蒸、換熱模塊; E-104,E-105,D-104~D-106,A-101,A-102——系統(tǒng)中換熱、分離、空冷設(shè)備

        表1 冷低分油物流的餾程和關(guān)鍵腐蝕組分含量

        在冷低分油中水質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1%,2%,3%時(shí),模擬得到不同溫度下冷低分油物流的Kp變化曲線;然后,與理論結(jié)晶常數(shù)K隨溫度的變化曲線相結(jié)合,得到不同水含量下的氯化銨結(jié)晶溫度,如圖4所示。由圖4可知,在水質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1%,2%,3%的冷低分油中,氯化銨的結(jié)晶溫度分別為181,177,176 ℃。

        圖4 不同含水量下冷低分油系統(tǒng)K與Kp隨溫度的變化曲線◆—理論平衡常數(shù)K; ■—水質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%時(shí)系統(tǒng)Kp; ●—水質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%時(shí)系統(tǒng)Kp; ▲—水質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%時(shí)系統(tǒng)Kp

        2.2 冷低分油物流的露點(diǎn)溫度預(yù)測(cè)

        在換熱器E-104殼程逐漸加熱的過程中,冷低分油系統(tǒng)中氣、油、水三相流量也在不斷發(fā)生變化。在規(guī)定的熱力學(xué)條件下,利用Aspen Plus中三相閃蒸器“FLASH”模塊來計(jì)算系統(tǒng)中嚴(yán)格的氣、油、水三相平衡數(shù)據(jù),狀態(tài)方程選擇Peng-Robinson方程。圖5為規(guī)定熱力學(xué)條件下,氣、油、水三相流量隨溫度的變化趨勢(shì)。由圖5可以發(fā)現(xiàn),E-104殼程冷低分物流主要以油相為主,且在50 ℃時(shí)出現(xiàn)水相相變點(diǎn),即冷低分油物流的露點(diǎn)溫度為50 ℃。此外,當(dāng)模擬冷低分油物流的總質(zhì)量為160 854 kg、操作溫度為50 ℃時(shí),嚴(yán)格相平衡下油中水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.925%,與設(shè)計(jì)值(水質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.952%)的相對(duì)誤差僅為2.8%,說明模擬結(jié)果可靠。

        圖5 規(guī)定條件下氣、油、水三相流量隨溫度的變化趨勢(shì)■—?dú)庀啵?●—油相; ▲—水相

        實(shí)際運(yùn)行過程中,由于油水乳化作用、油水界位控制不當(dāng)、停留時(shí)間不足等原因,冷低分內(nèi)很難做到嚴(yán)格的相平衡。為使模擬過程更加貼合實(shí)際運(yùn)行工況,分別計(jì)算冷低分油物流中水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%,2%,3%下水相流量隨溫度的變化情況,結(jié)果如圖6所示。由圖6可知,當(dāng)冷低分油物流中水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%,2%,3%時(shí),冷低分油物流的露點(diǎn)溫度分別為74,106,128 ℃。

        圖6 不同含水量時(shí)冷低分油物流的露點(diǎn)預(yù)測(cè)水質(zhì)量分?jǐn)?shù),%:■—1; ●—2; ▲—3

        因此,按經(jīng)驗(yàn)方法判斷,冷低分油物流中水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%,2%,3%時(shí),系統(tǒng)存在氯化銨垢下腐蝕風(fēng)險(xiǎn)的溫度范圍分別為50~74,50~106,50~128 ℃,與實(shí)際的腐蝕泄漏部位溫度(約170 ℃)相差較遠(yuǎn)。

        2.3 氯化銨潮解點(diǎn)溫度及相對(duì)濕度計(jì)算

        當(dāng)環(huán)境相對(duì)濕度等于該溫度下氯化銨潮解相對(duì)濕度時(shí),則該環(huán)境相對(duì)濕度即為氯化銨潮解點(diǎn)相對(duì)濕度(fDRH,%),該溫度即為氯化銨潮解點(diǎn)溫度。

        環(huán)境相對(duì)濕度可表示為混合氣體的實(shí)際水蒸氣壓力與同狀態(tài)下水蒸氣飽和蒸氣壓的比值,見式(3)。

        (3)

        式中:RH為環(huán)境相對(duì)濕度,%;p1為冷低分油中水蒸氣分壓,kPa,可通過Aspen Plus中的靈敏度模塊分析得到;p*為同溫度下水蒸氣的飽和蒸氣壓,kPa。

        NH4Cl固體的fDRH等于其飽和溶液的相對(duì)濕度,可由式(4)計(jì)算。

        (4)

        式中,pNH4Cl為NH4Cl飽和溶液的平衡蒸氣壓,kPa,可通過熱力學(xué)計(jì)算、試驗(yàn)測(cè)定或文獻(xiàn)查詢獲得。

        王海博等[16]通過軟件模擬得到NH4Cl溶液的飽和蒸氣壓,經(jīng)與試驗(yàn)值修正后發(fā)現(xiàn),在0~130 ℃范圍內(nèi)NH4Cl的fDRH與溫度成線性關(guān)系。Lin等[7]通過熱力學(xué)計(jì)算得到了25~204 ℃段氯化銨fDRH與溫度的關(guān)系,結(jié)果如圖7所示。

        圖7 氯化銨的潮解相對(duì)濕度隨溫度的變化■—熱力學(xué)計(jì)算值; ▲—文獻(xiàn)[6]的試驗(yàn)數(shù)據(jù)

        2.4 冷低分油系統(tǒng)中氯化銨的相變曲線

        考慮案例中E-104殼程側(cè)冷低分油的操作溫度范圍為50~185 ℃,故用fDRH與溫度的關(guān)系式[7]進(jìn)行計(jì)算,得到不同含水量下,冷低分油系統(tǒng)的露點(diǎn)溫度、氯化銨結(jié)鹽溫度,潮解點(diǎn)溫度及潮解點(diǎn)相對(duì)濕度的變化結(jié)果見圖8。由圖8可知:冷低分油物流中水質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1%,2%,3%時(shí),冷低分油物流的露點(diǎn)溫度分別為74,106,128 ℃;氯化銨結(jié)鹽溫度分別為181,177,176 ℃;氯化銨鹽的潮解溫度分別為103,161,195 ℃,對(duì)應(yīng)的相對(duì)濕度分別為61.5%,50.3%,43.5%。

        圖8 不同含水量時(shí)系統(tǒng)中NH4Cl相變曲線■—水質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%時(shí)NH4Cl潮解相對(duì)濕度; ●—水質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%時(shí)NH4Cl潮解相對(duì)濕度;▲—水質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%時(shí)NH4Cl潮解相對(duì)濕度; ◆—系統(tǒng)相對(duì)濕度; Ⅰ—水質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%時(shí)NH4Cl鹽濕環(huán)境區(qū)域; Ⅱ—水質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%時(shí)NH4Cl鹽濕環(huán)境區(qū)域; Ⅲ—水質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%時(shí)NH4Cl鹽濕環(huán)境區(qū)域

        由圖8還可以看出,不同含水量下,冷低分油物流中氯化銨結(jié)晶風(fēng)險(xiǎn)區(qū)及其所處的“濕環(huán)境”溫度范圍。以冷低分油中水質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%為例:當(dāng)換熱器E-104殼程溫度為50~103 ℃時(shí),環(huán)境相對(duì)濕度大于該溫度下氯化銨的fDRH,冷低分油系統(tǒng)處于“濕環(huán)境”,氯化銨晶體顆粒易吸潮形成腐蝕性的銨鹽溶液,造成垢下腐蝕;當(dāng)換熱器E-104殼程溫度為103 ℃時(shí),環(huán)境相對(duì)濕度等于固態(tài)氯化銨的fDRH,系統(tǒng)處于氯化銨的潮解點(diǎn);當(dāng)換熱器E-104殼程溫度高于103 ℃時(shí),環(huán)境相對(duì)濕度小于對(duì)應(yīng)溫度下固態(tài)氯化銨的fDRH,系統(tǒng)處于“干環(huán)境”,已發(fā)生潮解氯化銨顆粒或者銨鹽溶液會(huì)不斷失水,最終轉(zhuǎn)變?yōu)闆]有腐蝕性的固態(tài)銨鹽。因此,冷低分油中水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%時(shí),氯化銨“濕環(huán)境”溫度范圍為50~103 ℃。同理可知,冷低分油中水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%時(shí),冷低分油系統(tǒng)中的“濕環(huán)境”溫度范圍為50~161 ℃。

        在上述兩種含水量下,氯化銨的潮解點(diǎn)溫度低于其結(jié)晶溫度,氯化銨的“濕環(huán)境”溫度范圍由其潮解點(diǎn)溫度決定;且隨著冷低分油含水量的提高,潮解點(diǎn)溫度不斷提高,可能發(fā)生銨鹽垢下腐蝕的溫度范圍也不斷擴(kuò)大。

        但是,銨鹽垢下腐蝕的“濕環(huán)境”范圍并不總是隨著冷低分油含水量的提高而向高溫區(qū)域遷移。由圖8可知,當(dāng)冷低分油中水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%時(shí),冷低分油系統(tǒng)中氯化銨的潮解點(diǎn)溫度為195 ℃,而其結(jié)晶溫度為176 ℃,即氯化銨潮解點(diǎn)溫度高于其結(jié)晶溫度。因此,在176~195 ℃范圍內(nèi)氯化銨晶體逐步分解氣體,雖然環(huán)境相對(duì)濕度大于銨鹽潮解相對(duì)濕度,但并不會(huì)有銨鹽垢下腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。所以,當(dāng)冷低分油中水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%時(shí),系統(tǒng)的“濕環(huán)境”范圍由氯化銨結(jié)晶溫度決定,即系統(tǒng)可能存在銨鹽垢下腐蝕溫度范圍為50~176 ℃。

        綜上可知,通過氯化銨潮解相對(duì)濕度預(yù)測(cè)的銨鹽垢下腐蝕溫度范圍,要大于以露點(diǎn)溫度預(yù)測(cè)的銨鹽腐蝕溫度范圍。同時(shí),銨鹽垢下腐蝕風(fēng)險(xiǎn)溫度范圍預(yù)測(cè),需要綜合考慮冷低分油系統(tǒng)的潮解點(diǎn)和氯化銨的結(jié)晶溫度。

        3 結(jié) 論

        利用工藝模擬軟件,分別計(jì)算了冷低分油中水質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1%,2%,3%情況下,殼程冷低分油物流的露點(diǎn)溫度、氯化銨鹽結(jié)晶溫度、潮解點(diǎn)溫度。3種情況下,氯化銨鹽的“濕環(huán)境”溫度范圍分別為50~103 ℃,50~161 ℃,50~176 ℃。通過引入潮解點(diǎn)、劃分系統(tǒng)“濕環(huán)境”溫度范圍方法,判斷得到氯化銨鹽垢下腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)溫度,與實(shí)際腐蝕案例更為切合。

        冷低分油中含水量的高低,直接決定冷低分油物流的濕環(huán)境溫度范圍;但銨鹽垢下腐蝕的“濕環(huán)境”范圍并不總是隨著冷低分油含水量的提高而向高溫區(qū)域遷移,當(dāng)冷低分油中水質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高時(shí),需要綜合考慮冷低分油系統(tǒng)的潮解點(diǎn)和氯化銨的結(jié)晶溫度。提高油水分離效果可以減緩系統(tǒng)銨鹽腐蝕,這為類似銨鹽垢下腐蝕的案例分析和銨鹽腐蝕防護(hù)提供了參考。

        猜你喜歡
        低分氯化銨銨鹽
        低分劇成了大眾的“情緒容器”
        孩子考了低分以后
        氯化銨價(jià)格支撐乏力
        氯化銨:出口及直接施用市場(chǎng)成關(guān)鍵
        溴代8-氧雜螺[4,5]季銨鹽的合成
        低氧低分壓環(huán)境下泡塑吸附火焰原子吸收光譜法測(cè)定常量金
        西藏科技(2015年1期)2015-09-26 12:09:20
        織物抗菌劑有機(jī)硅季銨鹽POASC和PFASC的制備及應(yīng)用
        絲綢(2015年11期)2015-02-28 14:56:49
        浮淺·陳舊·蠻不講理——2014年江蘇高考低分作文卷理性分析
        2014年9月17日氯化銨出廠參考價(jià)格
        脂肪酰胺型季銨鹽的合成研究
        国产精品日本天堂| 国产女人高潮叫床视频| 亚洲精品国产成人无码区a片| 亚洲另在线日韩综合色| 久久夜色精品国产三级| 久久亚洲av成人无码国产最大| 国产精品对白刺激久久久| 中文字幕无码人妻丝袜| 三级黄片一区二区三区| 色大全全免费网站久久| 麻豆久久久9性大片| 中文字幕一区二区三区四区在线| 国产三级欧美| 亚洲国产精品第一区二区| 久久婷婷国产剧情内射白浆| 无码一区二区三区在| 男女上床免费视频网站| 中文字幕一精品亚洲无线一区| 四虎影视在线观看2413| 日本女同伦理片在线观看| 国产三级黄色免费网站| 久久精品成人无码观看不卡| 在线视频 亚洲精品| 亚洲国产天堂av成人在线播放| 日韩av无码中文字幕| 国产精品jizz在线观看老狼| 91中文人妻丝袜乱一区三区| 日本加勒比精品一区二区视频 | 天天做天天爱夜夜爽毛片毛片 | 国产成人无码区免费内射一片色欲| 亚洲欧美日韩国产精品一区| 日本高清不卡二区三区| 亚洲一区二区三区影院| 色妺妺视频网| 亚洲黄色官网在线观看| 国产亚洲成性色av人片在线观| 国产一女三男3p免费视频| 亚洲va欧美va人人爽夜夜嗨| 国产精品日韩av一区二区三区| 又大又粗又爽18禁免费看| 亚洲AⅤ精品一区二区三区|