空冷入口管NH_(3)-HCl-H_(2)S结晶特性预测及注水混合数值模拟

摘要

加氢空冷器是炼油化工企业的关键设备之一。近年来中国进口原油以高硫高酸原油为主,原油种类超过150种,加工过程中还存在原油掺炼的情况,工况弹性大、风险突出,因此研究铵盐结晶规律以及注水工艺防护措施成为维护空冷器设备安全运行的重要内容。以某石油化工厂加氢空冷系统入口集合管为对象,依据质量守恒,基于逆序倒推法,建立烃、水两相交互的多组分流体工艺仿真计算模型,形成了基于热力学的铵盐结晶温度预测方法;构建了含注水结构的入口集合管离散模型,使用欧拉双流体模型和Ranz-Marshall相间传热模型对管内多组分流体的流动特性进行数值模拟,获得了变工况条件下管道出口水流量、管道出口多相组分温度的分布规律。研究结果表明:氯离子质量分数大于1.5 mg/kg的管道内有NH_(4)Cl结晶,NH_(4)Cl结晶温度随着氯离子含量的上升而增加,注水质量流量30 t/h可以满足NH_(4)HS含量和液态水含量标准规定的限制。水相分率和流速的乘积是影响水流量分布的关键物理量,多点注水的水流量均匀性比单点注水具有一定优势,单点注水和多点注水所有出口截面的平均温度差别并不明显。在管道出口各相物料的温度均衡性对比中,多点注水由于各相物料换热时间短,因此管道出口各相物料温差相比于单点注水均匀性较差。