加氢空冷系统氯化铵沉积机理及多场耦合数值模拟

摘要

加氢反应流出物空冷器(简称REAC)系统流动腐蚀机理包括多相流冲蚀和铵盐结晶沉积引发的腐蚀,调研结果表明:氯化铵沉积腐蚀,失效频繁,风险大,但是其形成量少,过程复杂,相关的失效分析与预测研究一直未得到重视和深入。因此,本文拟对REAC系统氯化铵沉积过程、多场耦合机理、复杂过程的数理建模与定量计算展开研究,为REAC设计与运行的优化奠定基础。
　　 本文主要以扬子石化REAC系统的失效案例为研究对象,进行加氢空冷系统氯化铵沉积机理和失效预测研究。首先,结合REAC系统的工艺流程,针对典型工况,运用石化工艺软件HYSYS仿真获得了多相流的组成及物性参数;其次,从多物理场耦合的角度分析了氯化铵的结晶沉积过程,明确了氯化铵的沉积机理;再次,根据流动场、温度场和浓度场相互间的耦合关系,建立了REAC基管氯化铵沉积的多物理场耦合数理模型,利用CFD实现了氯化铵沉积的定量计算;最后,结合失效案例的解剖结果,验证了多物理场耦合数值模拟方法的可靠性,同时探讨了原料中N、Cl含量和操作中运行压力、入口温度、处理量和注水量等变量对氯化铵沉积失效的影响,得到了氯化铵沉积规律。本论文的研究结果可用于腐蚀性多相流管道沉积失效分析、结构优化设计、在役检测定位、寿命预测、风险评估等安全保障工程,为REAC系统的安全、稳定、长周期运行提供理论依据。
　　 本论文创新性研究在于:1)建立了基于多物理场耦合作用的氯化铵沉积数理模型;2)根据不同影响因素下的氯化铵沉积规律,提出了氯化铵沉积预测方法。