The present invention discloses a flow anticorrosion modeling method for high pressure air cooler system of hydrogenation plant, which includes the following steps: (1) selecting air cooler tube bundles and liner materials; (2) establishing fluid flow according to the operation parameters of air cooler; (3) setting initial parameters of liner corrugated band, and advantageous according to the operation parameters of fluid. The k_e turbulence model is used to solve turbulence and Mixture model is used to solve multiphase flow; (4) the design parameters of corrugated band of liner are adjusted to re-calculate until the requirements are met; the flow anti-corrosion modeling method of high pressure air cooler system in hydrogenation unit of the present invention can change the geometric structure of liner without changing the bundle of air cooler tubes. To actively control the flow pattern and velocity distribution in the air-cooled tube bundle and on the wall of the tube bundle, so as to avoid high-speed flow erosion and low-speed flow ammonium chloride scaling corrosion of the high-pressure air-cooled tube bundle at the same time.
【技术实现步骤摘要】
加氢装置高压空冷器系统流动防腐蚀建模方法
本专利技术主要涉及一种加氢装置高压空冷器系统流动防腐蚀建模方法,属于智能控制
技术介绍
加氢装置高压空器冷系统是加氢裂化装置反应流出物系统的重要设备之一,主要用来冷却加氢反应生成物,从而进行气液相分离。由于加氢装置高压空冷系统的运行工况极为复杂,流体介质在高压空冷器的管束内流动,涉及的参数众多,所以在运行过程中,必须保证其在稳定安全的环境。一旦发生泄漏、爆炸等安全事故,影响的不仅是企业经济的损失,更多的是员工生命安全。近年来,虽然我国的加氢工艺技术不断地提高,但因国内石油资源匮乏,大部分原油都是从中东引进来的。含氮量和含硫量极高,导致石化企业炼化装置发生的腐蚀泄漏事故较多,其中加氢装置高压空冷器管束腐蚀穿孔泄漏问题尤为突出。目前加氢装置高压空冷器管束入口衬管都是采用光滑直管与直角尾部结构,由于该衬管结构的不合理性,空冷管束发生腐蚀的概率特别高。腐蚀问题集中在两个方面:一是距衬管尾部100-120mm处发生冲蚀,即衬管尾部的突扩段内壁腐蚀严重,对比之下管束的中部、出口端管段内壁损伤较轻。二是距衬管尾部1.5m左右的位置发生管壁铵盐结晶与垢下腐蚀。现有技术中,通过提高材料等级来控制腐蚀问题,不仅成本高昂,且对于垢下腐蚀等极端问题仍然无法解决;通过工艺参数来控制腐蚀问题,虽然可控性强且成本较低,但是不能同时避免高速流冲蚀和低速流垢下腐蚀问题。如为了避免衬管尾部1.5m左右的区域铵盐结垢等问题,很多工厂直接提高流体介质流速,但这会使衬管尾部突扩口100—120mm范围管束冲蚀加重。因此,设计一种合理有效的衬管结构 ...
【技术保护点】
1.一种加氢装置高压空冷器系统流动防腐蚀建模方法,其特征在于,包括以下步骤:S1,选择高压空冷管束和高压空冷器波纹带衬管材质;S2,选择高压空冷器管束内流体的流速和介质参数;高压空冷器管束内流体的流速范围为4.6m/s—12.2m/s,流体为加氢装置反应流出物;S3,建立衬管几何结构对空冷管束内及壁面流态流速影响分析模型;基于Ansys软件的模块Fluent对衬管内、空冷管束内及壁面处流体流动进行分析,确定空冷管束壁面边界层的冲蚀特性和管束内流体湍流流态特性,空冷管束壁面边界层的冲蚀特性包括管束壁面边界层流体的相分率、剪切应力、压力分布图和流速矢量图;管束内流体湍流流态特性包括管束内流体的相分率、剪切应力、压力分布图和流速矢量图。
【技术特征摘要】
1.一种加氢装置高压空冷器系统流动防腐蚀建模方法,其特征在于,包括以下步骤:S1,选择高压空冷管束和高压空冷器波纹带衬管材质;S2,选择高压空冷器管束内流体的流速和介质参数;高压空冷器管束内流体的流速范围为4.6m/s—12.2m/s,流体为加氢装置反应流出物;S3,建立衬管几何结构对空冷管束内及壁面流态流速影响分析模型;基于Ansys软件的模块Fluent对衬管内、空冷管束内及壁面处流体流动进行分析,确定空冷管束壁面边界层的冲蚀特性和管束内流体湍流流态特性,空冷管束壁面边界层的冲蚀特性包括管束壁面边界层流体的相分率、剪切应力、压力分布图和流速矢量图;管束内流体湍流流态特性包括管束内流体的相分率、剪切应力、压力分布图和流速矢量图。2.根据权利要求1所述的一种加氢装置高压空冷器系统流动防腐蚀建模方法,其特征在于,步骤S3具体包括以下步骤:(301),确定流体边界条件;根据空冷器操作参数、设计参数确定管束入口压力和流量,管束出口压力和流量;(302)衬管及管束内流体数学模型的结构化网格划分;在Geometry板块中完成衬管及管束内流体数学模型形状后,在Mesh板块中进行网格划分,检查网格质量与模型尺寸相匹配;对尾部带波纹条的衬管进行建模;(303)建立衬管及管束内流体数学模型的解算模型;在采用结构化网格划分计算空间的条件下,控制方程采用三维非定常可压缩N-S方程,对控制方程进行计算时运用有限容积法,压力速度耦合基于标准Simple方法,湍流解算采用k-ε湍流模型,多相流解算采用Mixture混合模型;(304),波纹衬管几何结构参数对于管束内及壁面流态和流动参数的影响分析;以碳钢为材料的高压空冷管束,边界层流速控制在4.4m/s—5.2m/s;Incoloy825合金作为高压空冷器管束材料时,边界层流速控制在4.4m/s—9.1m/s;基于边界层流速控制条件调整波纹衬管结构参数;(305),选择高压空冷器波纹带衬管参数。3.根据权利要求2所述的一种加氢装置高压空冷器系统流动防腐蚀建模方法,其特征在于,基于Mixture混合模型求解混合相的连续性方程、动量方程、能量方程和第二相的体积分数方程,具体为:(a)连续性方程:为质量平均速度,单位是m/s;ρm为混合密度,单位是kg/m3;t表示时间,单位是S;为拉普拉斯算子;(b)动量方程:式中,为重力加速度,单位为m2/s;为体积力,单位为N;μm为混合粘度,单位为Pa·s;p为压力...
【专利技术属性】
技术研发人员:吕运容,丛广佩,顾望平,杨子杰,范志卿,段志宏,张清华,傅树霞,
申请(专利权)人:广东石油化工学院,
类型:发明
国别省市:广东,44
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