控制多元流体结晶相沉积堵塞和冲刷腐蚀的注剂喷射混合系统技术方案

本发明专利技术公开了一种控制多元流体结晶相沉积堵塞和冲刷腐蚀的注剂喷射混合系统。系统包括圆柱形注剂分配器、限流孔板和注剂混合结构组件，注剂混合结构组件包括上下法兰盖、多相流入口管道、注剂混合管段、注剂集合组件和导流组件，注剂集合组件和导流组件安装在下法兰盖中心通孔内，下法兰盖上部沿圆周周向均布地装有四条与注剂集合组件连接相通的注剂管道，下法兰盖下端经注剂混合管段与底座法兰盖固定；上法兰盖安装在下法兰盖上端并固定，上法兰盖上端与多相流入口管道固定连接。本发明专利技术使各类工艺注剂与主相介质充分混合，提升了工艺注剂相与多元流体主相的混合效果，降低了结晶相结晶沉积堵塞管束和多相流冲刷腐蚀的风险，增加了使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种注剂喷射混合系统，具体地说是涉及一种控制多元流体结晶相沉积堵塞和冲刷腐蚀的注剂喷射混合系统。
技术介绍
多元流体输运管道在石油化工、煤化工、核电等流程工业应用广泛，输运过程通常具有工艺复杂、工况多变、长周期甚至超负荷运行的特点，输送的介质易燃、易爆、有毒、有害，其可靠性直接关系社会公共安全。大量工程失效案例解剖发现，油(烃类)、气、水多元流体在输运过程中，在流动与传热的耦合作用下，结晶相的漂移沉积引发的管束堵塞、垢下腐蚀、以及结晶相溶解于水后的多相流冲刷腐蚀是引起管束类设备局部壁厚减薄、泄漏爆管的主要诱因，由于该类失效具有显著的局部性、突发性和风险性的特点，在预测方法和工艺防控方面均缺少相关研究成果可以借鉴，此类设备系统始终处于一种高风险运行状态。因此，如何降低多元流体输运过程中结晶相的沉积堵塞和冲刷腐蚀风险，是当前流程型工业亟需解决的重要工程技术难题。近年来，多元流体输运管道的失效问题屡屡发生，并引发多起火灾、爆炸等恶性事故。以石化行业为例，随着高硫、高氮、高酸、含氯等劣质原油加工量的增加，加氢反应流出物冷换系统(空冷器、换热器)管束的泄漏、穿孔现象频发。NACE、API等经过大量调研，基于失效统计制订了相应的设计、制造、运行和检验标准API932-A/B，提出限定流速、NH4HS浓度和Kp值控制腐蚀。遗憾的是，尽管我国加氢反应流出物冷换系统参照上述标准进行设计，但仍然出现了管束腐蚀泄漏事故。部分冷换系统将碳钢材质升级为Incoloy825或双相钢2205后，尽管一定程度上提升了耐冲蚀性能，但并未从根本上克服铵盐的结晶沉积问题。例如：2013年5月，受加工胜利油田高氯原油的影响，扬子石化、安庆石化等十多家企业的柴油、汽油加氢系统相继发生因结晶相漂移沉积引发的空冷器管束、换热器管束堵塞、冲蚀及泄漏事故，造成非计划停工四十余起，严重影响设备本质安全及整个企业的经济效益。前期研究表明：多元流体输运管道输送的多元流体介质包括：油相(烃类)、气相(NH3、H2S、HCl、气相水等)、结晶相(NH4Cl、NH4HS)以及各类缓蚀剂、阻垢剂、中和剂等，在湍流流动、热质传递、冷却相变过程中，气-液-固相间变化剧烈，高温工况下为气相的介质在冷却过程中陆续出现液态水、液态油及结晶反应生成的颗粒相，甚至还有其它未充分反应的SiO2、Al2O3等硬质颗粒，一旦出现结晶相的结晶沉积，一方面会引发小管径管束的堵塞变形风险，另一方面结晶相溶解于水后具有腐蚀性，在高速流体的冲击作用下又会造成局部的冲刷腐蚀，大大降低以平均腐蚀速率为设计原则的设备运行寿命。因此，专利技术一种注剂喷射混合系统结构，提升多元介质的混合效果，降低和控制多元流体结晶相沉积堵塞和冲刷腐蚀风险，将当前的结晶相结晶沉积堵塞、多相流冲刷腐蚀等局部腐蚀转换为均匀腐蚀，从本质上提高多元流体输运管道的运行周期。
技术实现思路
针对多元流体输运管道存在的结晶相沉积堵塞和局部多相流冲刷腐蚀问题，本专利技术的目的在于提供一种控制多元流体结晶相沉积堵塞和冲刷腐蚀的注剂喷射混合系统，提升注水、缓蚀剂、阻垢剂、中和剂等工艺注剂的混合效果，降低多元流体输运管道局部性穿孔泄漏的风险。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术包括圆柱形注剂分配器、限流孔板和注剂混合结构组件，注剂管线垂直进入沿圆周周向均布有注剂管线支路出口的圆柱形注剂分配器，圆柱形注剂分配器各支路出口分别经直管、弯头与各自的限流孔板进口连通，各限流孔板出口分别经各自的注剂管线支路与圆柱形注剂混合结构组件周向的进口连通，注剂混合结构组件端部的多相流出口管道经直管与下游管线连通。所述的注剂混合结构组件包括上法兰盖、多相流入口管道、下法兰盖、注剂混合管段、注剂集合组件和导流组件，下法兰盖设有中心通孔，注剂集合组件安装在下法兰盖中心通孔的上端内，注剂集合组件下方的注剂混合管段的中心通孔内设有导流组件，下法兰盖上部沿圆周周向均布地开设有四个沿径向的通孔，四个通孔内分别嵌入装有四条注剂管道，四条注剂管道与注剂集合管道相贯连通；下法兰盖下端与注剂混合管段上端通过焊接固定，注剂混合管段下端与底座法兰盖通过焊接固定；上法兰盖安装在下法兰盖上端并通过沿周向均布的高压螺栓连接固定，上法兰盖上端与多相流入口管道通过焊接固定，上法兰盖与下法兰盖之间的接触面内嵌入有密封垫片。所述的导流组件包括多片导流叶片和多块光顺板，注剂集合组件下方的注剂混合管段内壁面沿周向间隔均布有奇数片导流叶片，且各片导流叶片的安装高度均不相同，最下方的导流叶片下方的注剂混合管段内壁面在同一圆周沿周向均布有与导流叶片数量相同且交错布置的光顺板，光顺板位于相邻导流叶片之间的周向位置处。所述的注剂集合组件包括注剂喷射锻件、导流板和注剂集合管道，注剂集合管道垂直插入并安装到下法兰盖中心通孔的上端内，注剂集合管道上端部的外壁圆周通过沿周向间隔均布设置的多块注剂支撑板与下法兰盖的内壁面焊接固定，注剂集合管道下部外壁的多道圆周通过沿周向间隔均布设置的多块支撑辐板与下法兰盖的内壁面构成间隙式弹性支承；注剂集合管道上端的外侧壁与所述注剂管道相贯连接相通，注剂集合管道下端面铣有环形凹槽，环形凹槽内安装有圆盘形导流板，注剂集合管道下端面通过焊接固定安装有注剂喷射锻件，注剂喷射锻件上端面嵌入到环形凹槽内并将圆盘形导流板压紧；注剂喷射锻件上端面中心开有圆锥孔，圆锥孔大端朝上，注剂喷射锻件下端面中心开有喇叭形的锥形射流口，圆锥孔底端经圆柱形射流口与锥形射流口连接相通。圆盘形导流板端面沿圆周周向间隔均布有多个一级导流孔，注剂喷射锻件圆锥孔周围的上端面沿周向间隔均布有多个二级切向导流槽，二级切向导流槽沿孔的切线方向连通到圆锥孔，二级切向导流槽与各自的一级导流孔对应连通。所述的支撑辐板内端与注剂集合管道的外壁固定连接，支撑辐板外端与下法兰盖的内壁面之间具有间隙，从而形成间隙式弹性支承。多块所述的支撑辐板为沿注剂集合管道周向间隔均布设置，多块支撑辐板以不同的安装高度交错布置，所述支撑辐板外沿与注剂混合管段内壁的间隙为2～5mm。所述的注剂分配器为圆筒状结构，沿圆筒状的注剂分配器周向均布注剂管线支路出口。所述的注剂管线中的介质为除盐软化水、缓蚀剂、阻垢剂或者中和剂。本专利技术具有的有益效果是：1)提升工艺注剂与多元流体组成相的混合效果，有效洗涤结晶析出的固相颗粒，避免固相颗粒沉积附着于管束或管道内壁，造成沉积堵塞管束/管道；2)提升工艺注剂在管束横截面内的均匀分布效果，使各类工艺注剂，例如水相、缓蚀剂、阻垢剂等均布于管束内壁，防止管束内壁垢下腐蚀或冲刷腐蚀；3)在有效冲刷和洗涤结晶固相颗粒的基础上，有效降低了结晶相沉积堵塞后的管束横截面减小诱发的局部冲刷腐蚀风险，从而从本质上提升多元流体输运管道的运行适应性和可靠性。总而言之，本专利技术使各类工艺注剂与多元流体组成相的充分混合，提升工艺注剂相与多元流体主相的混合效果，一是能降低结晶相结晶沉积堵塞管束的风险，二是能降低多元流体介质的腐蚀性，降低多相流冲刷腐蚀风险，三是能避免结晶相结晶沉积后的局部冲刷腐蚀，实现多元流体输运管道的延寿运行。附图说明图1是本专利技术系统的结构示意图。图2是本专利技术注剂混合结构组件的结构示意图。图3是图2中D-D端面的俯视图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制多元流体结晶相沉积堵塞和冲刷腐蚀的注剂喷射混合系统，其特征在于：包括圆柱形注剂分配器(22)、限流孔板(27)和注剂混合结构组件(20)，注剂管线(21)垂直进入沿圆周周向均布有注剂管线支路出口的圆柱形注剂分配器(22)，圆柱形注剂分配器(22)各支路出口分别经直管、弯管与各自的限流孔板(27)进口连通，各限流孔板(27)出口分别经各自的注剂管线支路与圆柱形的注剂混合结构组件(20)周向的进口连通，注剂混合结构组件(20)用于控制多元流体结晶相沉积堵塞和冲刷腐蚀，注剂混合结构组件(20)端部的多相流出口管道(28)经直管与下游管线连通。

【技术特征摘要】
1.一种控制多元流体结晶相沉积堵塞和冲刷腐蚀的注剂喷射混合系统，其特征在于：包括圆柱形注剂分配器(22)、限流孔板(27)和注剂混合结构组件(20)，注剂管线(21)垂直进入沿圆周周向均布有注剂管线支路出口的圆柱形注剂分配器(22)，圆柱形注剂分配器(22)各支路出口分别经直管、弯管与各自的限流孔板(27)进口连通，各限流孔板(27)出口分别经各自的注剂管线支路与圆柱形的注剂混合结构组件(20)周向的进口连通，注剂混合结构组件(20)用于控制多元流体结晶相沉积堵塞和冲刷腐蚀，注剂混合结构组件(20)端部的多相流出口管道(28)经直管与下游管线连通。2.根据权利要求1所述的一种控制多元流体结晶相沉积堵塞和冲刷腐蚀的注剂喷射混合系统，其特征在于：所述的注剂混合结构组件(20)包括上法兰盖(1)、多相流入口管道(16)、下法兰盖(15)、注剂混合管段(3)、注剂集合组件和导流组件，下法兰盖(15)设有中心通孔，注剂集合组件安装在下法兰盖(15)中心通孔的上端内，注剂集合组件下方的注剂混合管段(3)的中心通孔内设有导流组件，下法兰盖(15)上部沿圆周周向均布地开设有四个沿径向的通孔，四个通孔内分别嵌入装有四条注剂管道(12)，四条注剂管道(12)与注剂集合管道(10)相贯连通；下法兰盖(15)下端与注剂混合管段(3)上端通过焊接固定，注剂混合管段(3)下端与底座法兰盖通过焊接固定；上法兰盖(1)安装在下法兰盖(15)上端并通过沿周向均布的高压螺栓(17)连接固定，上法兰盖(1)上端与多相流入口管道(16)通过焊接固定，上法兰盖(1)与下法兰盖(15)之间的接触面内嵌入有密封垫片(13)。3.根据权利要求2所述的一种控制多元流体结晶相沉积堵塞和冲刷腐蚀的注剂喷射混合系统，其特征在于：所述的导流组件包括多片导流叶片(5)和多块光顺板(4)，注剂集合组件下方的注剂混合管段(3)内壁面沿周向间隔均布有奇数片导流叶片(5)，且各片导流叶片(5)的安装高度均不相同，最下方的导流叶片(5)下方的注剂混合管段(3)内壁面在同一圆周沿周向均布有与导流叶片(5)数量相同且交错布置的光顺板(4)，光顺板(4)位于相邻导流叶片(5)之间的周向位置处。4.根据权利要求2所述的一种控制多元流体结晶相沉积堵塞和冲刷腐蚀的注剂喷射混合系统，其特征在于：所述的注剂集...

【专利技术属性】
技术研发人员：金浩哲，刘文文，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33