[发明专利]加氢反应流出物多相流NH4Cl盐结晶速率的预测方法

摘要

本发明公开了一种加氢反应流出物多相流NH₄Cl盐结晶速率的预测方法。包括多相流NH₄Cl盐结晶平衡曲线的绘制方法和结晶速率的预测方法。获得不同原料组成及不同工况下的NH₄Cl盐结晶速率，确定NH₄Cl盐的结晶温度及结晶位置，为洗涤铵盐的工艺注水位置选择、注水量控制等提供较为科学的参考依据，也可为加氢反应流出物系统铵盐结晶沉积的工艺防护及流动腐蚀状态的监测监管提供必要的数据支撑。本发明可为炼油企业劣质油炼制流动腐蚀防控指标的制定、垢下腐蚀风险的定量评估提供依据，也可为NH₄Cl盐的工艺洗涤注水点位置选择及注水量设定提供依据，降低NH₄Cl盐结晶堵塞管道或管束的风险。

主权项

一种加氢反应流出物多相流NH₄Cl盐结晶速率的预测方法，其特征在于：包括多相流NH₄Cl盐结晶平衡曲线的绘制方法和NH₄Cl盐结晶速率的预测方法；1)多相流NH₄Cl盐结晶平衡曲线的绘制方法，包括如下步骤：步骤1.1)根据加氢反应流出物的多相流动过程，建立NH₃与HCl反应生成NH₄Cl盐的相态平衡模型，确定多相流体系NH₄Cl盐反应过程的吉布斯函数；步骤1.2)根据加氢反应流出物的多相流动过程，进行NH₄Cl盐的结晶反应热力学建模，当反应温度达到平衡时，令吉布斯函数一端等于零，获得气相中NH₃与HCl分压的乘积随温度变化的函数关系，即：$K_{{\mathrm{NH}}_{4}Cl}=\frac{4}{3}{e}^{\left(\frac{0.29T-176}{RT}\right)}$式中：T为多相流介质温度，R为普适气体恒量，取值0.008314；步骤1.3)根据步骤1.2)，确定加氢反应流出物多相流的工艺温度范围[T₁，T₂]，确定该工艺温度范围内多相流气相分压的乘积随温度变化的规律，建立横坐标为温度，纵坐标为的函数曲线，函数曲线上方的区域为结晶区域，函数曲线下方的区域为非结晶区域；2)NH₄Cl盐结晶速率的预测方法，包括如下步骤：步骤2.1)加氢反应流出物多相流温度呈持续性的降低，当反应流出物温度降低至NH₄Cl盐的结晶温度以下时，NH₄Cl盐的结晶反应经历一个接近平衡的持续过程，多相流温度降低过程中，降低的温度值|T₁‑T₂|划分为n个ΔT；步骤2.2)假设温度值每降低一个ΔT，气相中的对应的实际计算值位于函数曲线上方，铵盐开始结晶；步骤2.3)在温度降低第1个ΔT后，随着步骤2.2)的进行，NH₄Cl盐结晶反应始终朝着反应正方向进行，随着NH₄Cl盐结晶量的增加，气相中NH₃、HCl的分压逐渐降低，导致对应的实际计算值逐渐恢复至函数曲线上，完成一次多相流NH₄Cl盐的结晶过程；步骤2.4)在温度降低第2个ΔT后，重复步骤2.2)气相中的对应的实际计算值再次位于函数曲线上方，NH₄Cl盐再次开始结晶，此后，重复步骤2.3)，气相中的NH₃、HCl的分压逐渐降低，导致对应的实际计算值再次逐渐恢复至函数曲线上，完成又一次多相流NH₄Cl盐的结晶过程；步骤2.5)类似地，在温度降低第n个ΔT后，重复步骤2.2)、步骤2.3)和步骤2.4)后，多相流完成n次NH₄Cl盐的结晶过程；步骤2.6)当ΔT趋近于无穷小时，在一次NH₄Cl盐的结晶过程中，从对应的实际计算值逐渐降低至函数曲线上所减少的NH₃或HCl的量，即为对应横坐标温度点的NH₄Cl盐结晶速率；步骤2.7)在多相流温度从T₁降低至T₂时，重复n次ΔT的降温结晶过程，总的NH₄Cl盐结晶量m表示为各个温度步长ΔT内NH₄Cl盐结晶量之和，在单位时间内，对应不同温度的NH₄Cl盐结晶速率ΔR表示为：$\mathrm{\Δ}R=\frac{P_{{\mathrm{NH}}_3}+P_{HCl}-\sqrt{{(P_{{\mathrm{NH}}_3}+P_{HCl})}^2-4(P_{{\mathrm{NH}}_3}{P}_{HCl}-K_1)}}{2}\·\frac{W}{P_0}$$K_1=e^{\left(\frac{176-0.285T}{-RT}\right)/0.75}$式中：P₀表示多相流混合压力，W表示气相的总摩尔数，表示NH₃的气相分压，P_HCl表示HCl的气相分压，T为多相流介质温度，K₁为与多相流介质温度T相关的函数，R为普适气体恒量，取值0.008314。