加氢反应流出物空冷器(REAC)系统属于特种设备，承受高压、临氢和腐蚀性多相流动等苛刻工况，管束泄漏、爆管等事故时有发生，严重影响企业生产和装置安全。近年来，在炼油装置大型化、原料油劣质化、运行工况苛刻化的发展过程中，REAC系统的普遍性失效成为倍受关注的焦点。NAC.T-8委员会、UOP公司和API协会调研表明，REAC系统的平衡分布至关重要，但现有研究缺少有关平衡参数的定量计算及其对REAC系统失效影响的数据支撑。　　 本文以扬子石化REAC系统的失效案例为研究对象，在典型工况条件下，结合工艺流程，运用石化工艺流程软件HYSIS仿真获得了REAC系统多相流组成及物性参数；建立了REAC系统结构离散模型，在此基础上提出了REAC系统入口管道及管束不平衡度数学表征方法，并运用CFD实现了相关定量计算：结合失效解剖研究，基于不平衡度的角度分析了REAC系统的失效原因及危害源，指出原料油Cl-含量超标、注水不稳定、系统存在不平衡度、选材不当是导致NH4Cl在入口管箱结晶沉积，进而引起碳钢管束入口端发生严重垢下腐蚀及局部冲蚀的主要因素。根据以上研究结果，提出合理注水、平衡布置进出口管道、增设入口管道静态混合器、选用不锈钢衬管、第一管程管束采用316L碳钢复合管等REAC系统工艺、结构、材质优化方案。　　 本论文提出了REAC系统入口管道不平衡度，管束不平衡度、不均匀系数及极不均度表征方法，在实现相关定量计算的基础上，成功分析了扬子REAC系统的失效原因及危害源，所形成的基于不平衡度的REAC失效分析及优化研究方法具有一定的创新性。