[发明专利]用于压力管道结晶物流动沉积的温度监测装置及控制方法

说明书

本发明公开了一种用于压力管道结晶物流动沉积的温度监测装置及控制方法。沿压力管道外侧周向同一圆周上均布有四个堆焊层，其外表面均焊有热电阻，每个热电阻分别连接各自的热电偶；四只热电偶分别穿过各自正方形连接架的边框与各自热电阻外表面垂直连接；正方形连接架四个边框的侧面均焊有紧固支撑块，每根紧固支撑杆的一端分别穿过紧固支撑块中心孔后，支撑在压力管道外侧，紧固支撑杆的另一端紧固在紧固支撑块上。本发明应用于单根或多根并联管道的热电偶温度监测，有效检测管道横截面的上、下、左、右四个位置的温度场是否平衡，及并联管道相互之间的温度场是否平衡，通过温度场的平衡情况判定是否出现沉积，并提出消除结晶物沉积的防控方法。

技术领域

本发明涉及管道或管束类设备易结晶组分流动沉积的在线监测，具体地说是涉及一种用于压力管道结晶物流动沉积的温度监测装置及控制方法。

背景技术

我国是世界上最大的原油进口国，也是劣质原油加工的主要加工国。鉴于高硫、高氮、高酸、含氯等腐蚀性劣质原油加工难度大、采购成本低，是我国石化企业追求盈利而炼制的常态油种。上世纪九十年代至今，我国石化工业在经历设备国产化、装置大型化、原油劣质化、工况苛刻化的发展过程中，加氢反应流出物空冷器管束及相联管道普遍出现易结晶组分的流动沉积堵塞、冲蚀爆管等非计划停工事故，酿成了多起火灾、爆炸等安全事故，损失非常惨重。

加氢反应流出物空冷器管束及管道/管束类设备的失效问题由来已久，其中易结晶组分的流动沉积堵塞、堵塞后的垢下腐蚀穿孔、局部堵塞后的冲蚀减薄爆管是引发管道或管束类设备失效的三种主要形式。其中，首当其冲的原因则是易结晶组分的流动沉积问题。以加氢反应流出物空冷器为例，由于劣质原料油中的N、S、Cl杂质含量高，经加氢(H₂)反应生成NH₃、HCl和H₂S，冷却过程中进一步反应生成NH₄Cl和NH₄HS。随着反应流出物的冷却，气相中的NH₄Cl和NH₄HS会直接从气相冷凝成固相，形成结晶沉积并堵塞管束。为防止结晶的铵盐堵塞管束，通常在加氢反应流出物空冷器的上游注水以溶解和洗涤冷凝析出的铵盐。尽管注水可以有效冲洗铵盐，但铵盐吸湿溶解形成腐蚀性强的水溶液。若管束内流速偏低则引起垢下腐蚀，反之则表现为穿孔。为了对铵盐的结晶沉积问题进行针对性预测和防控，API 932-A/B中将易结晶的组分NH₃、HCl、H₂S视为理想气体进行简化，以此获得的结晶温度误差很大，严重影响管束类设备铵盐等结晶产物的冲洗位置选择、注水量设定等工艺防护策略的制定，以致许多石化设备，例如高压换热器、空冷器及管道尽管设置了连续注水点或间歇注水点进行冲刷或洗涤铵盐，但仍然出现了铵盐堵塞管束或管道的现象，造成管束与管箱管板连接处开裂、管束弯曲变形等失效问题，设备的运行风险极大。近十年来的多次调研发现：许多炼油企业的铵盐结晶工艺注水冲洗系统千差万别，既存在单点注水的工艺，又有多点注水的情况，注水量方面基本上是满足API 932-A/B中关于注水量液态相分率大于25％的要求，但管束/管道类设备仍然出现了铵盐结晶及堵塞变形问题。其原因在于，尽管工艺注水点的位置液态水相分率是大于25％的，但是油、气、水多相流在管道系统中流动时又会因密度差、结构突变造成管道内部的流场不均匀，特别是某一位置液态水量不足导致铵盐越积越多，直至堵塞。当并联的管束或管道堵塞的根数越来越多时，未堵塞的管道流速偏高造成薄壁管道的多相流冲蚀穿孔问题。

发明内容

为准确把握管道系统内易结晶组分的结晶及流动沉积规律，本发明目的在于提供一种用于压力管道结晶物流动沉积的温度监测装置及控制方法，满足两个方面的功能，一是通过温度场的测试定性的判断管道/管束内是否出现了易结晶组分的结晶沉积，进行风险识别；二是结合热电偶温度场的监测结果，通过注水点、注水量的调节消除铵盐结晶沉积堵塞管道的风险。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一、一种用于压力管道结晶物流动沉积的温度监测装置