石化多相流管道系统冲蚀预测及应用软件开发

论文摘要

石化行业炼油装置大型化、原油劣质化、工况苛刻化的发展过程中,造成多相流管道系统冲蚀失效事故频发,严重影响企业的生产和安全。API、NACE、UOP公司等针对冲蚀失效的预测与防控技术开展了大量的调研,但研究成果多局限于失效案例的统计分析,缺少对工艺过程、腐蚀、流动等因素关联作用的分析,难以满足工程实际的需求。本文以镇海加氢反应流出物空冷器（Reactor Effluent Air Coolers, REAC）出口管道系统为研究对象,开展腐蚀产物保护膜的流固耦合冲蚀机理研究,运用石化工艺流程模拟软件ASPEN、流体动力学仿真软件FLUENT,通过多相流动分析,形成管道系统冲蚀预测的方法与技术,并设计开发冲蚀预测应用软件平台,指导在役石化管道系统的测厚定点。冲蚀预测软件系统采用Visual Basic和Visual C++混合编程模式开发,以SQL Server 2000作为系统后台数据库,其功能包括:基础参数录入、冲蚀预测、结果分析与显示、系统信息管理等。本文选择REAC出口管道系统进行冲蚀预测,对比分析预测结果与工程密集性测厚数据,进一步验证了冲蚀预测方法及软件平台的可靠性和适应性。针对REAC出口管道系统的冲刷失效案例,选取水相分率与剪切应力作为冲蚀失效的关键表征参数,获取管道冲蚀失效严重区域;并在此基础上开发了冲蚀预测应用软件,实现了自动冲蚀失效预测,具有一定的创新性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外冲蚀失效研究综述
• 1.2.1 冲蚀机理研究
• 1.2.2 冲蚀预测方法研究
• 1.3 石化管道预测软件研究综述
• 1.3.1 预测软件研究
• 1.3.2 软件接口及交互技术研究
• 1.4 主要研究内容
• 第二章 石化多相流管道冲蚀预测方法
• 2.1 多相流冲蚀失效机理
• 2.2 冲蚀预测模型建立
• 2.3 工艺建模及多相流物性仿真
• 2.3.1 ASPEN 工艺建模
• 2.3.2 ASPEN 理论建模
• 2.3.3 物性参数仿真结果
• 2.4 CFD 建模与仿真计算
• 2.4.1 FLUENT 简介
• 2.4.2 解题策略及步骤
• 2.4.3 GAMBIT 建模
• 2.4.4 FLUENT 仿真
• 2.4.5 流体动力学参数仿真结果
• 2.5 本章小结
• 第三章 石化多相流管道系统冲蚀预测软件
• 3.1 开发工具的选择
• 3.2 软件的总体设计及关键技术
• 3.2.1 软件总体设计
• 3.2.2 ASPEN 接口技术
• 3.2.3 GAMBIT 软件交互
• 3.2.4 FLUENT 软件交互
• 3.3 软件功能模块
• 3.4 本章小结
• 第四章 预测软件工程应用
• 4.1 案例选取
• 4.1.1 工艺模型录入
• 4.1.2 结构参数录入
• 4.1.3 软件预测结果
• 4.2 工程测厚验证
• 4.2.1 测厚仪器及布点方案
• 4.2.2 测厚结果及分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文研究工作总结
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果及发表的学术论文