一种石化装置弯管部位多相流腐蚀特征参数的测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种石化装置弯管部位多相流腐蚀特征参数的测量方法，根据弯管折弯处的内侧压力p

【技术实现步骤摘要】
一种石化装置弯管部位多相流腐蚀特征参数的测量方法
本专利技术涉及石化装置多相流介质特征参数测量的
，尤其是一种石化装置弯管部位多相流腐蚀特征参数的测量方法。
技术介绍
炼油装置中加氢装置空冷系统或常压塔顶冷却系统等工艺部位常因铵盐冲刷或沉积等原因发生流动性腐蚀。这些工艺系统中的空冷设备的进口、出口弯管常因其输送的多相流介质急遽转向面临更为严峻的腐蚀风险。一旦因为相关部位的弯管腐蚀而发生泄漏甚至爆管，企业将蒙受重大损失。因此采取积极措施，杜绝弯管部位腐蚀成为石化设备腐蚀防护领域关注的焦点。弯管中的多相流介质通常含有轻烃气体、重油以及少量水分。有关调研报告及学术论文认为，空冷系统流动腐蚀问题十分复杂，影响因素众多，以弯管部位为例，弯管部位中输运的多相流介质的物理、化学特征参数，均对流动性腐蚀存在显著影响。美国石油学会(API)制定的推荐标准APIRPA《加氢裂化反应器流出物空冷系统腐蚀研究》、APIRPB《加氢反应流出物空冷系统腐蚀控制的设计、选材、制造、操作及检查指导方针》/或《中国石化<炼油工艺防腐蚀管理规定>实施细则(第二版)》认为：多相流介质的若干参数对流动腐蚀均存在较高程度的影响，其中，流速决定了多相流的压差及管道内壁受到冲蚀的程度，多相流的组分浓度则决定平衡常数值Kp。所述平衡常数值Kp有两种表达方式，一种为腐蚀性气体分压值乘积，另一种为两种气体的相率(体积比)乘积，平衡常数值Kp偏高，将产生过量铵盐。多相流介质中氨气、氯化氢等腐蚀性气体的分压或浓度高达一定水平时，极可能令反应平衡常数值Kp偏高，形成铵盐析出。铵盐水溶性极强，一旦水相介质达到露点将会使其溶解，生成腐蚀性极高的电解质，造成管道腐蚀泄漏。然而，石化企业的仪表设备和监测技术通常对准确获取多相流介质的实时流速、气相组分浓度等特征参数束手无策，尤其是针对存在急转的弯管部位流场，更难获取有关特征参数。鉴于此，准确地获取弯管折弯处的多相流的气相组分浓度、流速，是有效预防流动性腐蚀的基本前提。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种石化装置弯管部位多相流腐蚀特征参数的测量方法，能够根据已知的部分多相流腐蚀特征参数，获取其余的多相流腐蚀特征参数，从而能准确获取多相流介质的实时流速、各组分比例。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案，包括：一种石化装置弯管部位多相流腐蚀特征参数的测量方法，包括以下步骤：S1，测量获取弯管的折弯处的内侧压力pi和外侧压力po；S2，已知弯管的公称直径为d，折弯处的曲率半径即弯曲半径为R，折弯处的任一流体质点的曲率半径为r，根据pi、po、d、R、r计算出折弯处曲率半径为r的流体质点的线速度，即曲率半径为r的折弯处的流速ur；S3，对ur进行二重积分得出折弯处横截面的流量，从而得出折弯处横截面的流量与折弯处的内外侧压力差的关系表达式即折弯处流量-压差表达式；S4，结合监测数据，给出弯管内介质为多相流的折弯处流量-压差表达式的修正系数λ；所述监测数据包括：折弯处的内外侧压力差，以及折弯处横截面的介质流量或弯管内介质的各相态组分比例；S5，若已知弯管内多相流的各相态组分比例，则根据多相流的各相态组分比例，根据折弯处流量-压差表达式和修正系数λ，以及根据折弯处的内外侧压力差，估算出折弯处横截面的多相流流量，计算出折弯处的多相流流速；S6，若已知折弯处横截面的多相流流量或已知折弯处的多相流流速，则根据折弯处横截面的多相流流量或折弯处的多相流流速，根据折弯处流量-压差表达式和修正系数λ，以及根据折弯处的内外侧压力差，估算出弯管内多相流的各组分比例。步骤S2中，曲率半径为r的折弯处的流速ur的计算表达式：其中，ρm为多相流的混合物密度。步骤S3中，对ur进行二重积分得出折弯处横截面的流量，得出折弯处横截面的流量与折弯处的内外侧压力差的关系表达式即折弯处流量-压差表达式为：其中，Q为折弯处横截面的流量的理论值；(p0-pi)即为折弯处的内外侧压力差；ρm为多相流的混合物密度；A为弯管形状系数。步骤S4中，弯管内介质为多相流时的折弯处流量-压差表达式存在修正系数λ，即，弯管内为多相流的折弯处流量-压差表达式为：其中，Q′为弯管内介质为多相流时的折弯处横截面的流量的实测值，即折弯处横截面的多相流流量的实测值；利用折弯处的内外侧压力差(po-pi)、多相流的混合物密度ρm得出折弯处横截面S的流量的理论值Q，以及实际工况下测量得到弯管的折弯处的介质流量的实测值Q′，按照Q′＝λQ得到修正系数λ。步骤S5中，已知多相流进入管道前各个组分所占体积比为xi，满足i＝1,2,3，分别对应气、水和油三种介质；各个组分密度为ρi，对各组分密度进行加权平均则可得到多相流混合物密度i＝1,2,3；石化装置中，因为油品密度较高，接近水，且液相的水和油与气相介质间存在明显界面，因此，可将上式近似为线性方程组求解，即：和i＝1,2；根据测量计算得到的折弯处的内外侧压力差(po-pi)和多相流混合物密度ρm，以及根据弯管内为多相流的折弯处流量-压差表达式并结合修正系数λ，即可计算得出折弯处下游截面的多相流流量Q′，并根据实测流量Q′除以截面积，计算出折弯处下游的流速。步骤S6中，若测得折弯处多相流流量Q′，并根据测量计算得到的折弯处的内外侧压力差(po-pi)，以及根据弯管内为多相流的折弯处流量-压差表达式，即可计算得出多相流混合物密度ρm，再根据i＝1,2，即可估算得出折弯处气相介质的体积比。本专利技术的优点在于：(1)本专利技术应用范围较广，可适用于多种石化装置多相流多种结构形式管道的腐蚀特征参数测量，也可适用于单相流介质的压差/流量测量，多种结构形式管道包括但不限于弯管。(2)本专利技术可面向现有主流监测设备提供测量算法，为开发智能型监测设备提供技术支撑和依据。(3)本专利技术可准确获取石化装置，尤其存在铵盐流动腐蚀关键部位的多相流腐蚀特征参数，提高装置运行的可靠性与完整性。附图说明图1为本专利技术的一种石化装置弯管部位多相流腐蚀特征参数的测量方法的流程图。图2为本专利技术的弯管示意图。图3为本实施例的某石化企业加氢装置中的空冷器出口管道分布图。图4为本实施例的A101A出口弯管示意图。图5a为A101A出口弯管的全场压力示意图。图5b为A101A出口弯管的流场进口DN150管段的左侧管段的压力示意图。图5c为A101A出口弯管的流场进口DN150管段的右侧管段的压力示意图。图6a为DN150管段的左侧管段内径点至外径点处的压力值变化曲线图。图6b为DN150管段的右侧管段内径点至外径点处的压力值变化曲线图。图7为DN150管段的左右两侧弯头处的流速示意图。图8a为DN150管段的左侧管段内径点至外径点处的气相相率变化曲线图。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石化装置弯管部位多相流腐蚀特征参数的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1，测量获取弯管的折弯处的内侧压力p

【技术特征摘要】
1.一种石化装置弯管部位多相流腐蚀特征参数的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，测量获取弯管的折弯处的内侧压力pi和外侧压力po；
S2，已知弯管的公称直径为d，折弯处的曲率半径即弯曲半径为R，折弯处的任一流体质点的曲率半径为r，根据pi、po、d、R、r计算出折弯处曲率半径为r的流体质点的线速度，即曲率半径为r的折弯处的流速ur；
S3，对ur进行二重积分得出折弯处横截面的流量，从而得出折弯处横截面的流量与折弯处的内外侧压力差的关系表达式即折弯处流量-压差表达式；
S4，结合监测数据，给出弯管内介质为多相流的折弯处流量-压差表达式的修正系数λ；所述监测数据包括：折弯处的内外侧压力差，以及折弯处横截面的介质流量或弯管内介质的各相态组分比例；
S5，若已知弯管内多相流的各相态组分比例，则根据多相流的各相态组分比例，根据折弯处流量-压差表达式和修正系数λ，以及根据折弯处的内外侧压力差，估算出折弯处横截面的多相流流量，计算出折弯处的多相流流速；
S6，若已知折弯处横截面的多相流流量或已知折弯处的多相流流速，则根据折弯处横截面的多相流流量或折弯处的多相流流速，根据折弯处流量-压差表达式和修正系数λ，以及根据折弯处的内外侧压力差，估算出弯管内多相流的各组分比例。


2.根据权利要求1所述的一种石化装置弯管部位多相流腐蚀特征参数的测量方法，其特征在于，步骤S2中，曲率半径为r的折弯处的流速ur的计算表达式：



其中，ρm为多相流的混合物密度。


3.根据权利要求1或2所述的一种石化装置弯管部位多相流腐蚀特征参数的测量方法，其特征在于，步骤S3中，对ur进行二重积分得出折弯处横截面的流量，得出折弯处横截面的流量与折弯处的内外侧压力差的关系表达式即折弯处流量-压差表达式为：






其中，Q...

【专利技术属性】
技术研发人员：余进，陈学东，艾志斌，范志超，陈炜，郭晓璐，
申请(专利权)人：合肥通用机械研究院有限公司，合肥通用机械研究院特种设备检验站有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34