缓解焦炭塔开工线和急冷油线腐蚀的系统和方法
阅读说明：本技术 缓解焦炭塔开工线和急冷油线腐蚀的系统和方法 (System and method for mitigating coke drum start-up line and quench line corrosion ) 是由 杜延年 王金光 王宁 段永锋 苗普 张宏飞 包振宇 于慧文 李晓炜 王奕璇 于 2021-09-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及化工设备领域,提供了一种缓解焦炭塔开工线和急冷油线腐蚀的系统和方法,该系统包括：控制器、一级腐蚀控制单元和二级腐蚀控制单元,一级腐蚀控制单元包括蒸汽伴热管线、蒸汽伴热管线上的蒸汽调节阀以及热电偶；二级腐蚀控制单元包括蒸汽加注管线以及设置于其上的加注蒸汽调节阀,热电偶、蒸汽调节阀以及加注蒸汽调节阀与控制器通信连接。该方法包括：将上述系统安装在焦炭塔的急冷油线和加工线上,控制急冷油线和加工线阀后管道内的温度。上述装置和方法可自动化调节阀后管道的温度,有效缓解焦炭塔开工线和急冷油管线的腐蚀程度或预防腐蚀的发生。(The invention relates to the field of chemical equipment, and provides a system and a method for relieving corrosion of a coke drum start-up line and a quenching oil line, wherein the system comprises: the system comprises a controller, a primary corrosion control unit and a secondary corrosion control unit, wherein the primary corrosion control unit comprises a steam tracing pipeline, a steam regulating valve on the steam tracing pipeline and a thermocouple; the second-stage corrosion control unit comprises a steam filling pipeline and a filling steam regulating valve arranged on the steam filling pipeline, and the thermocouple, the steam regulating valve and the filling steam regulating valve are in communication connection with the controller. The method comprises the following steps: the system is installed on a quenching oil line and a processing line of a coke drum, and the temperature in a pipeline behind a valve of the quenching oil line and the processing line is controlled. The device and the method can automatically adjust the temperature of the rear pipeline of the valve, and effectively relieve the corrosion degree of the coke tower working line and the quenching oil line or prevent the corrosion.)
技术领域
本发明涉及化工设备领域，具体而言，涉及一种缓解焦炭塔开工线和急冷油线腐蚀的系统和方法。
背景技术
焦炭塔是延迟焦化装置的核心反应器，其操作包括大吹气、小吹气、给水、溢流、生焦、清焦等过程，属于间歇操作装置。焦炭塔顶在开工过程中需要使用开工线，此时原料通过开工线进入焦炭塔，正常生产时开工线处于停用状态，另外，焦炭塔在生焦期间急冷油管线是连续注入状态，但在其他操作过程中处于停用状态，因此开工线和急冷油线在停用状态下，管道内充满了油气、水蒸气及H2S，随管道温度降低而不断冷凝形成液态水，吸收管道内的H2S，形成具有一定腐蚀性的溶液，腐蚀机理如下：阳极：Fe→2e+Fe2+阴极：2H++2e→H2↑，反应过程中产生的氢原子渗入金属内部时，在晶格缺陷(如在晶界或相界上缺陷、位错、三轴拉伸应力区等)处积聚，并逐渐结合为氢气，导致该处形成较高氢分压。随压力增加，在缺陷边缘处形成应力密度集中区，导致界面破裂并形成细小裂纹。当裂纹边缘应力强度因子超过管道材料临界应力强度时，裂纹继续扩展，并破坏管道本体。因此，处于湿H2S腐蚀环境中的管道除了会导致管线壁厚减薄，还存在开裂风险。目前针对焦炭塔顶开工线和急冷油线腐蚀的应对措施多为材质升级，如采用Cr5Mo材质，尽管耐腐蚀性要强于碳钢，但腐蚀问题依然存在，影响焦化装置长周期运行。
鉴于此，特提出本申请。
发明内容
本发明的目的包括，提供一种缓解焦炭塔开工线和急冷油线腐蚀的系统和方法。
本发明的实施例可以这样实现：
第一方面，本发明提供一种缓解焦炭塔开工线和急冷油线腐蚀的系统，包括控制器、一级腐蚀控制单元和二级腐蚀控制单元，
一级腐蚀控制单元包括：用于分别设置在焦炭塔的急冷油线和开工线外对急冷油线和开工线进行加热的第一蒸汽伴热管线和第二蒸汽伴热管线，分别设置在第一蒸汽伴热管线和第二蒸汽伴热管线上的第一伴热蒸汽调节阀和第二伴热蒸汽调节阀，用于分别设置在急冷油线和开工线上监控管线温度的第一热电偶和第二热电偶，第一热电偶位于缠绕有第一蒸汽伴热管线的管段处，第二热电偶位于缠绕有第二蒸汽管线的管段处；
二级腐蚀控制单元包括：用于分别向急冷油线和开工线加注蒸汽的第一蒸汽加注管线和第二蒸汽加注管线，分别设置在第一蒸汽加注管线和第二蒸汽加注管线上的第一加注蒸汽调节阀和第二加注蒸汽调节阀；
第一热电偶、第二热电偶、第一伴热蒸汽调节阀、第二伴热蒸汽调节阀、第一加注蒸汽调节阀以及第二加注蒸汽调节阀均与控制器通信连接；
控制器被配制成接收第一热电偶的信号并根据该信号控制第一伴热蒸汽调节阀的开度或第一加注蒸汽调节阀的开闭，且接收第二热电偶的信号并根据该信号控制第二伴热蒸汽调节阀的开度或第二加注蒸汽调节阀的开闭。
第二方面，本发明提供一种缓解焦炭塔开工线和急冷油线腐蚀的方法，包括：
将如前述实施方式的系统安装在急冷油线和开工线阀后的管段处，管段包括横管；
通过第一热电偶监控急冷油线的温度情况，控制器根据第一热电偶反馈的温度信号控制第一伴热蒸汽调节阀的开度或第一加注蒸汽调节阀的开闭，以使急冷油线内的介质温度在合适范围内；
通过第二热电偶监控开工线的温度情况，控制器根据第二热电偶反馈的温度信号控制第二伴热蒸汽调节阀的开度或第二加注蒸汽调节阀的开闭，以使开工线内的介质温度在合适范围内。
在可选的实施方式中，包括：
当第一热电偶检测到急冷油线内介质温度降低至140℃时，控制器控制第一伴热蒸汽调节阀的开度，增大伴热蒸汽流量，当第一热电偶检测到急冷油线内介质温度下降至突破120℃时，控制器控制第一加注蒸汽调节阀打开，向急冷油线内加注蒸汽，当第一热电偶检测到急冷油线内介质温度升高至180℃时，控制器控制第一加注蒸汽调节阀蒸汽加注30min后关闭。
在可选的实施方式中，包括：
当第二热电偶检测到开工线内介质温度降低至140℃时，控制器控制第二伴热蒸汽调节阀的开度，增大伴热蒸汽流量，当第二热电偶检测到开工线内介质温度下降至突破120℃时，控制器控制第二加注蒸汽调节阀打开，向开工线内加注蒸汽，当第二热电偶检测到开工线内介质温度升高至180℃时，控制器控制第二加注蒸汽调节阀蒸汽加注30min后关闭。
在可选的实施方式中，第一蒸汽伴热管线缠绕在急冷油线外，在急冷油线缠绕有第一蒸汽伴热管线外包裹有第一保温层，第一保温层将第一蒸汽伴热管线覆盖；
优选地，第二蒸汽伴热管线缠绕在开工线外，在开工线缠绕有第二蒸汽伴热管线外包裹有第二保温层，第二保温层将第二蒸汽伴热管线覆盖。
在可选的实施方式中，第一蒸汽伴热管线缠绕在急冷油线的阀门至焦炭塔之间的管段上；
优选地，第二蒸汽伴热管线缠绕在开工线的阀门至焦炭塔之间的管段上。
在可选的实施方式中，第一蒸汽加注管线接入急冷油线的接入点位于急冷油线的阀门靠近焦炭塔的一侧，与其阀门相距50～100mm处；
优选地，第二蒸汽加注管线接入开工线的接入点位于开工线的阀门靠近焦炭塔的一侧，与其阀门相距50～100mm处。
在可选的实施方式中，第一热电偶设置在急冷油线的横管上靠近竖管的位置；
优选地，第二热电偶设置在开工线的横管上靠近竖管的位置。
在可选的实施方式中，第一蒸汽伴热管线螺旋缠绕在急冷油线上，螺旋缠绕的管线间距为20～50mm；
优选地，第二蒸汽伴热管线螺旋缠绕在开工线上，螺旋缠绕的管线间距为20～50mm。
在可选的实施方式中，第一伴热蒸汽管线、第一蒸汽加注管线、第二伴热蒸汽管线和第二蒸汽加注管线内蒸汽压力均为1.0～1.5MPa，温度均为180～200℃。
本发明实施例的有益效果包括，例如：
本申请提供的缓解焦炭塔开工线和急冷油线腐蚀的系统，由于控制器、一级腐蚀控制单元以及二级腐蚀控制单元的具体设置，使得本申请提供的缓解腐蚀的系统安装在急冷油线和开工线上后，能实现自动化操作，精确控制开工线和急冷油线阀后的内介质温度，避免腐蚀液产生，大幅度降低焦炭塔频繁切换除焦期间急冷油线和开工线阀后管线的腐蚀程度，保证焦化装置长周期运行。
本申请提供的缓解焦炭塔开工线和急冷油线腐蚀的方法，由于采用本申请提供的缓解焦炭塔开工线和急冷油线腐蚀的系统进行腐蚀控制，因此该方法可有效缓解或防止急冷油线和开工线阀后横管的腐蚀。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的缓解焦炭塔开工线和急冷油线腐蚀的系统的结构图；
图2为缓解焦炭塔开工线和急冷油线腐蚀的系统的逻辑架构示意图。
图标：1-焦炭塔；11-急冷油线；12-开工线；13-第一阀门；14-第二阀门；121-第一蒸汽伴热管线；122-第一伴热蒸汽调节阀；123-第一热电偶；124-第一蒸汽加注管线；125-第一加注蒸汽调节阀；126-第一保温层；141-第二蒸汽伴热管线；142-第二伴热蒸汽调节阀；143-第二热电偶；144-第二蒸汽加注管线；145-第二加注蒸汽调节阀；146-第二保温层。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
请参考图1和图2，本实施例提供了一种缓解焦炭塔1开工线12和急冷油线11腐蚀的系统，包括控制器、一级腐蚀控制单元和二级腐蚀控制单元，
一级腐蚀控制单元包括：用于分别设置在焦炭塔1的急冷油线11和开工线12外对急冷油线11和开工线12进行加热的第一蒸汽伴热管线121和第二蒸汽伴热管线141，分别设置在第一蒸汽伴热管线121和第二蒸汽伴热管线141上的第一伴热蒸汽调节阀122和第二伴热蒸汽调节阀142，用于分别设置在急冷油线11和开工线12上监控管线温度的第一热电偶123和第二热电偶143，第一热电偶123位于缠绕有第一蒸汽伴热管线121的管段处，第二热电偶143位于缠绕有第二蒸汽管线的管段处；
二级腐蚀控制单元包括：用于分别向急冷油线11和开工线12加注蒸汽的第一蒸汽加注管线124和第二蒸汽加注管线144，分别设置在第一蒸汽加注管线124和第二蒸汽加注管线144上的第一加注蒸汽调节阀125和第二加注蒸汽调节阀145；
第一热电偶123、第二热电偶143、第一伴热蒸汽调节阀122、第二伴热蒸汽调节阀142、第一加注蒸汽调节阀125以及第二加注蒸汽调节阀145均与控制器通信连接；
控制器被配制成接收第一热电偶123的信号并根据该信号控制第一伴热蒸汽调节阀122的开度或第一加注蒸汽调节阀125的开闭，且接收第二热电偶143的信号并根据该信号控制第二伴热蒸汽调节阀142的开度或第二加注蒸汽调节阀145的开闭。
本实施例还提供了一种缓解焦炭塔1开工线12和急冷油线11腐蚀的方法，其包括：
将本申请实施例提供的系统安装在焦炭塔1的急冷油线11和开工线12上靠近焦炭塔1的管段处，该管段包括横管。
急冷油线11和开工线12停工时。主要是横管内充满的油气、水蒸气及硫化氢降温冷凝成液态容易对其造成腐蚀，因此，本实施例提供的缓解腐蚀的系统的安装位置一定是包括易腐蚀的急冷油线11和开工线12的横管管段。
具体的安装方式是：
将第一蒸汽伴热管线121和第二蒸汽伴热管线141分别缠绕在急冷油线11和开工线12阀后的管段的外壁，使第一蒸汽加注管线124和第二蒸汽加注管线144分别与急冷油线11和开工线12连接，将第一热电偶123和第二热电偶143分别安装在缠绕有蒸汽伴热管线的急冷油线11和开工线12的对应管段处。
优选地，为获得更好的加热效果，第一蒸汽伴热管线121缠绕在急冷油线11的阀门至焦炭塔1之间的管段上。第二蒸汽伴热管线141缠绕在开工线12的阀门至焦炭塔1之间的管段上。
进一步地，第一蒸汽伴热管线121螺旋缠绕在急冷油线11上，螺旋缠绕的管线间距为20～50mm。第二蒸汽伴热管线141螺旋缠绕在开工线12上，螺旋缠绕的管线间距为20～50mm。
蒸汽伴热管线以一定间隔缠绕在急冷油线11和开工线12外实现管内介质均匀受热。
优选地，缓解焦炭塔1开工线12和急冷油线11腐蚀的系统还包括第一保温层126和第二保温层146，在急冷油线11缠绕有第一蒸汽伴热管线121外包裹第一保温层126，第一保温层126将第一蒸汽伴热管线121覆盖。在开工线12缠绕有第二蒸汽伴热管线141外包裹第二保温层146，第二保温层146将第二蒸汽伴热管线141覆盖。
第一保温层126将第一蒸汽伴热管线121和急冷油线11包裹住可起到避免热量流失的作用；同样的，第二保温层146的设置目的也是对第二蒸汽伴热管线141和开工线12进行保温。
进一步地，第一蒸汽加注管线124接入急冷油线11的接入点位于急冷油线11的阀门(第一阀门13)靠近焦炭塔1的一侧，与第一阀门13相距50～100mm处；第二蒸汽加注管线144接入开工线12的接入点位于开工线12的阀门(第二阀门14)靠近焦炭塔1的一侧，与第二阀门14相距50～100mm处。
蒸汽加注管线的接入位置在距离阀门的上述位置处，可保证加注蒸汽能充分充入需要控制温度的管段内。
进一步地，第一热电偶123设置在急冷油线11的横管上靠近竖管的位置；第二热电偶143设置在开工线12的横管上靠近竖管的位置。
由于蒸汽加注管线设置在靠近阀门处，因此为了保证获得更可靠的横管温度数据，热电偶设置在远离蒸汽加注管线的位置。
安装好后，通过第一热电偶123监控急冷油线11的温度情况，控制器根据第一热电偶123反馈的温度信号控制第一伴热蒸汽调节阀122的开度或第一加注蒸汽调节阀125的开闭，以使急冷油线11内的介质温度在合适范围内；
通过第二热电偶143监控开工线12的温度情况，控制器根据第二热电偶143反馈的温度信号控制第二伴热蒸汽调节阀142的开度或第二加注蒸汽调节阀145的开闭，以使开工线12内的介质温度在合适范围内。
具体为：
当第一热电偶123检测到急冷油线11内介质温度降低至140℃时，控制器控制第一伴热蒸汽调节阀122的开度，增大伴热蒸汽流量，当第一热电偶123检测到急冷油线11内介质温度下降至突破120℃时，控制器控制第一加注蒸汽调节阀125打开，向急冷油线11内加注蒸汽，当第一热电偶123检测到急冷油线11内介质温度升高至180℃时，控制器控制第一加注蒸汽调节阀125蒸汽加注30min后关闭。
当第二热电偶143检测到开工线12内介质温度降低至140℃时，控制器控制第二伴热蒸汽调节阀142的开度，增大伴热蒸汽流量，当第二热电偶143检测到开工线12内介质温度下降至突破120℃时，控制器控制第二加注蒸汽调节阀145打开，向开工线12内加注蒸汽，当第二热电偶143检测到开工线12内介质温度升高至180℃时，控制器控制第二加注蒸汽调节阀145蒸汽加注30min后关闭。
优选地，第一伴热蒸汽管线、第一蒸汽加注管线124、第二伴热蒸汽管线和第二蒸汽加注管线144内蒸汽压力均为1.0～1.5MPa，温度均为180～200℃。
上述压力、温度下能保证温度的调节过程更高效，且在管线能够承受的温度压力范围内。
本申请提供的缓解焦炭塔开工线和急冷油线腐蚀的系统，由于控制器、一级腐蚀控制单元以及二级腐蚀控制单元的具体设置，使得本申请提供的缓解腐蚀的系统安装在急冷油线和开工线上后，能实现自动化操作，精确控制开工线和急冷油线阀后的内介质温度，避免腐蚀液产生，大幅度降低焦炭塔频繁切换除焦期间急冷油线和开工线阀后管线的腐蚀程度，保证焦化装置长周期运行。
本申请提供的缓解焦炭塔开工线和急冷油线腐蚀的方法，由于采用本申请提供的缓解焦炭塔开工线和急冷油线腐蚀的系统进行腐蚀控制，因此该方法可有效缓解或防止急冷油线和开工线阀后横管的腐蚀。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
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