U型换热管束NH制造技术

本发明专利技术公开了一种U型换热管束NH

【技术实现步骤摘要】
U型换热管束NH4Cl结晶特性检测的实验装置及方法
本专利技术属于石油化工腐蚀测试
的一种换热管束特性检测装置及方法，具体是涉及一种U型换热管束NH4Cl结晶特性检测的实验装置及方法。
技术介绍
石油化工是我国能源工业的重要支撑。换热器是工艺流程中重要的设备之一，长期处于高温、高压工况，极易发生沉积-冲蚀等流动腐蚀引发的非计划停工事故，已成为严重影响石油化工行业健康良性发展的重要阻碍，因此换热器的流动腐蚀失效研究一直是学术界及工程界关注的焦点问题。随着我国加工原油劣质化，设备系统流动腐蚀环境复杂，换热器NH4Cl盐结晶严重，伴随而来的管束堵塞、泄漏等流动腐蚀现象增多，管束的频繁失效制约装置的安全、稳定、长周期运行。众多研究团队也针对性开展了相关研究，从工艺、流体、控制等方面提出了相应的措施来防腐，取得了一定的成效。然而，换热器管束内NH4Cl盐结晶位置、过程形貌等现象在实际换热器中不可视，NH4Cl盐结晶速率无法具体量化评估，NH4Cl盐结晶沉积临界特性无法预测。由于换热器长期处于高温、高压工况，已有的专门针对换热器NH4Cl盐结晶沉积的实验平台几乎没有。类似的实验则主要围绕多相流易结晶组分的沉积问题，目前国内外一些科研院所设计了多种多相流沉积实验装置，旨在用试验研究方法研究易结晶组分的沉积机理。但目前的多相流沉积实验装置存在的不足主要在于：实验装置对特定反应物沉积缺乏针对性，沉积过程无法在线实时监测，难以展开多相流的沉积临界特性测试，且无法进行注水洗盐机理研究。综上所述，针对U型管式换热器内管束NH4Cl盐结晶沉积特性及注水洗盐机理不明了的问题，现有技术缺少了一种U型换热管束NH4Cl盐结晶评估的实验装置及方法来评价管束NH4Cl盐结晶程度，量化NH4Cl盐结晶速率，揭示注水洗盐机理。
技术实现思路
针对现有技术中当前多相流沉积实验装置存在的不足，本专利技术提出一种U型换热管束NH4Cl结晶特性检测的实验装置及方法，适用于U型换热管束内NH4Cl结晶沉积特性及注水洗盐的测试。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采取的技术方案是：一、一种U型换热管束NH4Cl结晶特性检测的实验装置：装置包括换热管束部分、物料入口部分、物料出口部分和冷却系统，换热管束部分的主体材料为有机玻璃，外部套有有机玻璃套管，主体材料的弯管处插入沉积探针，换热管束部分的管束入口与物料入口部分连接，换热管束部分的管束出口与物料出口部分连接，有机玻璃套管设有一个进口和一个出口，有机玻璃套管的进口和出口与冷却系统连接形成循环回路。所述换热管束部分包括U型有机玻璃换热管、有机玻璃套管、温度计、第一沉积探针、第二沉积探针和第三沉积探针；有机玻璃套管套在U型有机玻璃换热管外，并和U型有机玻璃换热管的形状保持一致，第一沉积探针位于U型有机玻璃换热管半圆弧弯曲段中靠入口侧一半段的中间处，并以径向角度插装到U型有机玻璃换热管内；第二沉积探针位于U型有机玻璃换热管半圆弧弯曲段的整段中间处，并以径向角度插装到U型有机玻璃换热管内；第三沉积探针位于U型有机玻璃换热管半圆弧弯曲段中靠出口侧一半段的中间处，并以径向角度插装到U型有机玻璃换热管内，温度计安装插入到U型有机玻璃换热管的半圆弧弯曲段起始处；这样第一沉积探针与水平方向呈45°处插入换热管束弯管处，第二沉积探针于水平方向处插入换热管束弯管处，第三沉积探针于与水平方向呈-45°处插入换热管束弯管处。所述物料入口部分包括进料系统和注水系统；所述进料系统包括鼓风机、加热器、蠕动泵、测温元件、转子流量计；鼓风机出口经蠕动泵和U型有机玻璃换热管入口连接，蠕动泵和U型有机玻璃换热管入口之间的管路上安装有测温元件和转子流量计，测温元件和转子流量计之间还设有氨气罐和氯化氢气罐，氨气罐通过第一数显流量控制阀连接到测温元件与转子流量计之间的管路上，氯化氢气罐通过第二数显流量控制阀连接到测温元件与转子流量计之间的管路上，氨气罐接入点在氯化氢气罐接入点之前；所述注水系统包括依次串联的注水水箱、注水水泵和第三数显流量控制阀；注水水箱经注水水泵连接到U型有机玻璃换热管入口，注水水泵和U型有机玻璃换热管入口之间的管路上连接安装有第三数显流量控制阀，且第三数显流量控制阀出口连通接入于所述进料部分的转子流量计出口端；所述物料出口部分包括依次串联的止回阀、溶液罐；止回阀入口与U型有机玻璃换热管出口连接，止回阀出口和溶液罐连接；所述冷却系统包括依次串联的冷却器、冷却水箱、冷却水泵和调节阀；有机玻璃套管的出口经冷却器连接到冷却水箱，冷却水箱再经冷却水泵连接回到有机玻璃套管入口，冷却水泵和有机玻璃套管入口之间的管道连接安装有调节阀。各个所述沉积探针均由不锈钢制成，为一端封闭一端开口的空心圆柱状件，沉积探针在紧贴内壁和外壁处开有两个轴向孔槽，轴向孔槽内安装K型热电偶，热电偶末端位置随沉积探针伸入到U型有机玻璃换热管内。二、一种U型换热管束NH4Cl结晶特性检测方法，方法包括如下步骤：步骤1：组装实验装置，依次打开止回阀、鼓风机、蠕动泵、调节阀和冷却水泵，使得外界的风鼓入U型有机玻璃换热管，冷却系统的冷却水箱有机玻璃套管之间水流流动；步骤2：打开加热器，通过测温元件检测反馈控制鼓入的空气温度Tair始终在NH4Cl结晶温度以上；打开冷却器，调节加热器和冷却器的功率，确保温度计温度达到常压下NH4Cl结晶温度T0；步骤3：打开第一数显流量控制阀和第二数显流量控制阀，从氨气罐和氯化氢气罐分别释放NH3、HCl，并调节NH3、HCl流量到预设值QNH3、QHCl，记录转子流量计检测的流量Q0；步骤4：每隔一个固定时间间隔t，记录第一沉积探针、第二沉积探针、第三沉积探针所采集的内壁温度Tin,i和外壁温度Tout,i；观察记录第一沉积探针、第二沉积探针、第三沉积探针伸入到U型有机玻璃换热管内部的测试部分结晶沉积情况，每隔一个固定时间间隔t拍照；步骤5：依次关闭第一数显流量控制阀、第二数显流量控制阀、加热器、冷却器、冷却水泵和调节阀，鼓风一段时间后关闭止回阀、鼓风机和蠕动泵；取出第一沉积探针，第二沉积探针，第三沉积探针，观察拍照记录第一沉积探针、第二沉积探针、第三沉积探针伸入到U型有机玻璃换热管内部的测试部分结晶沉积情况；清理U型有机玻璃换热管；步骤6：按照步骤1～步骤5的实验过程，调整进入换热管束中的NH3、HCl比例，从而对U型有机玻璃换热管弯管处的铵盐结晶情况进行测试；重复步骤1～步骤5的实验过程，通过调整注水量，对U型有机玻璃换热管弯管处铵盐结晶情况进行测试。所述步骤6测试过程中，通过改变NH3的流量QNH3、HCl的流量QHCl、总流量Q0，进而计算在不同比例NH3、HCl下的U型有机玻璃换热管弯管不同位置处的沉积探针的热流密度；所述步骤6测试过程中，通过控制第三数显流量控制阀，调节从注水水箱注入的注水量Qw，进而计算在不同注水量下U型有机玻璃换热管弯管不同位置处的沉积探针的热流密度；根据沉积探针的热流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种U型换热管束NH

【技术特征摘要】
1.一种U型换热管束NH4Cl结晶特性检测的实验装置，其特征在于：
包括换热管束部分、物料入口部分、物料出口部分和冷却系统，换热管束部分的主体材料为有机玻璃，外部套有有机玻璃套管，主体材料的弯管处插入沉积探针，换热管束部分的管束入口与物料入口部分连接，换热管束部分的管束出口与物料出口部分连接，有机玻璃套管设有一个进口和一个出口，有机玻璃套管的进口和出口与冷却系统连接形成循环回路。


2.根据权利要求1所述的一种U型换热管束NH4Cl结晶特性检测的实验装置，其特征在于：所述换热管束部分包括U型有机玻璃换热管(10)、有机玻璃套管(11)、温度计(12)、第一沉积探针(13)、第二沉积探针(14)和第三沉积探针(15)；有机玻璃套管(11)套在U型有机玻璃换热管(10)外，并和U型有机玻璃换热管(10)的形状保持一致，第一沉积探针(13)位于U型有机玻璃换热管(10)半圆弧弯曲段中靠入口侧一半段的中间处，并以径向角度插装到U型有机玻璃换热管(10)内；第二沉积探针(14)位于U型有机玻璃换热管(10)半圆弧弯曲段的整段中间处，并以径向角度插装到U型有机玻璃换热管(10)内；第三沉积探针(15)位于U型有机玻璃换热管(10)半圆弧弯曲段中靠出口侧一半段的中间处，并以径向角度插装到U型有机玻璃换热管(10)内，温度计(12)安装插入到U型有机玻璃换热管(10)的半圆弧弯曲段起始处；
所述物料入口部分包括进料系统和注水系统；
所述进料系统包括鼓风机(1)、加热器(2)、蠕动泵(3)、测温元件(4)、转子流量计(9)；鼓风机(1)出口经蠕动泵(3)和U型有机玻璃换热管(10)入口连接，蠕动泵(3)和U型有机玻璃换热管(10)入口之间的管路上安装有测温元件(4)和转子流量计(9)，氨气罐(5)通过第一数显流量控制阀(7)连接到测温元件(4)与转子流量计(9)之间的管路上，氯化氢气罐(6)通过第二数显流量控制阀(8)连接到测温元件(4)与转子流量计(9)之间的管路上，氨气罐(5)接入点在氯化氢气罐(6)接入点之前；
所述注水系统包括依次串联的注水水箱(21)、注水水泵(22)和第三数显流量控制阀(23)；注水水箱(21)经注水水泵(22)连接到U型有机玻璃换热管(10)入口，注水水泵(22)和U型有机玻璃换热管(10)入口之间的管路上连接安装有第三数显流量控制阀(23)，且第三数显流量控制阀(23)出口连通接入于所述进料部分的转子流量计(9)出口端；
所述物料出口部分包括依次串联的止回阀(24)、溶液罐(16)；止回阀(24)入口与U型有机玻璃换热管(10)出口连接，止回阀(24)出口和溶液罐(16)连接；
所述冷却系统包括依次串联的冷却器(20)、冷却水箱(19)、冷却水泵(18)和调节阀(17)；有机玻璃套管(11)的出口经冷却器(20)连接到冷却水箱(19)，冷却水箱(19)再经冷却水泵(18)连接回到有机玻璃套管(11)入口，冷却水泵(18)和有机玻璃套管(11)入口之间的管道连接安装有调节阀(17)。


3.根据权利要求1所述的一种U型换热管束NH4Cl结晶特性检测的实验装置，其特征在于：各个所述沉积探针均由不锈钢制成，为一端封闭一端开口的空心圆柱状件，沉积探针在紧贴内壁和外壁处开有两个轴向孔槽，轴向...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘骁飞，高帅棋，金浩哲，王超，范志卿，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33