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制造方法及图纸

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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，API932-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API932-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。
技术实现思路
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，本专利技术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，本专利技术采用的技术方案是：一、一种用于压力管道结晶物流动沉积的温度监测装置沿压力管道外侧周向同一圆周上均布有四个堆焊层，每个堆焊层的外表面上均焊有热电阻，每个热电阻分别引出两根热电偶接线连接各自的热电偶；四只堆焊层的外表面分别与正方形连接架的各自边框平行，四个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。四只热电偶分别穿过各自正方形连接架的边框，再穿过包覆在压力管道外侧的保温层与各自热电阻外表面垂直连接；所述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设置的保温层外壁。在焊有紧固支撑块的正方形连接架四个边框的另一侧面均开有螺纹孔，分别通过压紧螺钉压紧各自的热电偶。二、一种用于压力管道结晶物流动沉积的温度监测及控制方法，包括如下步骤：1)沿一分为二、二分为四或四分为八并联多相流压力管道结构的四根水平压力管道的中间位置外壁面分别设置结构相同的温度监测装置，且各温度监测装置安装的位置及方位均相同；2)一分为二、二分为四并联工艺注水管线末端分别接第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀、第四调节阀，四只调节阀的出口分别经管线与并联多相流压力管道结构的四根竖直压力管道中间位置连通；3)定义位于第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀、第四调节阀下游的温度监测装置分别为Tn，n＝1、2、3、4，其中每个温度监测装置的上、下、左、右热电偶分别定义为TnU、TnD、TnL、TnR；4)十六只热电偶的第一根热电偶接线、第二根热电偶接线通过同轴电缆连接至计算机数据采集卡，通过测试第一根热电偶接线和第二根热电偶接线之间的电压，获得与电压相对应的热电偶监测温度值T；5)对各温度监测装置的热电偶进行数据采集，对于任意一只热电偶监测的温度Tx，x∈[1,16]，控制温度Tx小于对应多相流管道入口压力下水的露点温度，即控制温度Tx＜Tw；式中：Tw为水的露点温度；6)对任一温度监测装置的热电偶进行数据采集，控制四只热电偶监测温度的调和平均值小于对应多相流管道入口压力下水的露点温度，即：T‾n=4(1/TnU+1/TnD+1/TnL+1/TnR)<Tw,n∈[1,4]]]>式中为任意温度监测装置四只热电偶监测的温度调和平均值；7)压力管道运行过程中，利用计算机数据采集卡对不同热电偶监测的电压进行采集，获取不同热电偶监测对应的管壁温度；对于任意温度监测装置的监测区域，若则判定四个监测区域内的某个区域发生了结晶物的流动沉积，其中温度逸度定义为：Tn‾‾=(TnU+TnD+TnL+TnR)/4,n=1,2,3,4]]>式中为对应任一温度监测装置的四只热电偶监测温度的算术平均值；8)根据步骤7)计算得出的温度逸度若满足则立即加大与之对应的上游调节阀的开度，同时减小另外三只调节阀的开度；在工艺注水管线总流量不变的情况下，对应温度逸度超过8％的管道内注水量增加，对结晶物进行注水冲洗或溶解，直至然后再调整各调节阀至相同开度，使进入到各支路的水量平衡。所述Tx小于对应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于压力管道结晶物流动沉积的温度监测装置，其特征在于：沿压力管道外侧周向同一圆周上均布有四个堆焊层，每个堆焊层的外表面上均焊有热电阻，每个热电阻分别引出两根热电偶接线连接各自的热电偶；四只堆焊层的外表面分别与正方形连接架的各自边框平行，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。

【技术特征摘要】
1.一种用于压力管道结晶物流动沉积的温度监测装置，其特征在于：沿压
力管道外侧周向同一圆周上均布有四个堆焊层，每个堆焊层的外表面上均焊有
热电阻，每个热电阻分别引出两根热电偶接线连接各自的热电偶；四只堆焊层
的外表面分别与正方形连接架的各自边框平行，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。
2.根据权利要求1所述的一种用于压力管道结晶物流动沉积的温度监测装
置，其特征在于：四只热电偶分别穿过各自正方形连接架的边框，再穿过包覆
在压力管道外侧的保温层与各自热电阻外表面垂直连接；所述每根紧固支撑杆
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设置的保温层外壁。
3.根据权利要求1所述的一种用于压力管道结晶物流动沉积的温度监测装
置，其特征在于：在焊有紧固支撑块的正方形连接架四个边框的另一侧面均开
有螺纹孔，分别通过压紧螺钉压紧各自的热电偶。
4.用于权利要求1所述的温度监测装置的一种防止结晶物流动沉积的控制
方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)沿一分为二、二分为四或四分为八并联多相流压力管道结构的四根水平压
力管道的中间位置外壁面分别设置结构相同的温度监测装置，且各温度监测装
置安装的位置及方位均相同；
2)一分为二、二分为四并联工艺注水管线末端分别接第一调节阀、第二调节
阀、第三调节阀、第四调节阀，四只调节阀的出口分别经管线与并联多相流压
力管道结构的四根竖直压力管道中间位置连通；
3)定义位于第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀、第四调节阀下游的温度
监测装置分别为Tn，n＝1、2、3、4，其中每个温度监测装置的上、下、左、右热电
偶分别定义为TnU、TnD、TnL、TnR；
4)十六只热电偶的第一根热电偶接线、第二根热电偶接线通过同轴电缆连接
至计算机数据采集卡，...

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