设备防腐课件

炼油设备防腐蚀研究与应用中国石化集团公司中国石化集团公司石油化工设备腐蚀与防护研究中心石油化工设备腐蚀与防护研究中心1 目录1 1概述概述 2 2新型原油电脱盐新型原油电脱盐/脱水脱水技术技术 3.3.原油中的环烷酸及其脱除方法原油中的环烷酸及其脱除方法4 4 渗铝钢研究及应用渗铝钢研究及应用5 双金属复合管的研究及其应用双金属复合管的研究及其应用2 中国地域辽阔，油田分布范围极大，各个油田所产原油性质差别很大，而且同一个油田所产原油也存在较大差异。中国石化集团公司由于石油资源的短缺，除了加工集团公司几个油田自产原油之外，还必须从世界石油市场大量进口原油。从石油资源的来源、原油性质的变化以及提高经济效益等方面考虑，除了加工中东高含硫原油，面临加工低硫高酸值原油的形势。正是由于所加工原油腐蚀性较强，促使中国石化集团公司开发了一系列防腐技术。概述概述3 在工艺防腐方面，开发了新型电脱盐成套技术、高温缓蚀剂、油相抗垢剂、中和缓蚀剂、循环水稳定技术、电化学防护技术等；在材料方面，开发了碳钢表面渗铝技术、双金属复合技术、耐蚀钎焊技术、多种耐蚀金属材料及非金属耐蚀材料，在防腐软件方面，开发了一批用于防腐管理的软件，还参加并完成了欧洲“尤里卡计划”项目“腐蚀失效分析方法在工业装置中的应用”。现就新型电脱盐技术、原油脱酸技术、碳钢渗铝技术、双金属复合管技术的研究与应用作简单介绍。概述概述4 中国石化集团所生产和加工的原油种类繁多，密度从0.83到0.98g/cm3，粘度差别也很大，同一装置每年加工多种性质差异很大的原油，尤其是近几年国内国内大部分油田都进入开采后期期，开采的原油越来越重，这些重质原油的密度比较大，与水的密度差很小，使得油水难以沉降分离。同时为了提高原油采收率，国内各油田相继应用了三次采油，使用了多种化学药剂，其中不乏乳化剂成分，能使油水形成稳定的乳化液，增加了原油脱盐脱水的难度。新型原油电脱盐新型原油电脱盐/脱水技术脱水技术 5 针对上述情况，我们开发了新型电脱盐/脱水成套技术，其特点是原油在电场内停留时间长，电场分布合理，脱盐效率高，而且降低电耗，适用于各种原油的脱盐、脱水。同时还开发了系列破乳剂，适用于多种原油，其中ERI1136系列对高粘重质原油有较好的破乳效果，适用于辽河、胜利等粘度高、密度大的原油。ERI1124系列对中东原油有很好的破乳效果，广谱性强，适用于十几种中东原油的破乳。新型原油电脱盐新型原油电脱盐/脱水技术脱水技术 6 进入九十年代以来，中国石化集团公司加大了加工进口原油的力度，特别是沿海、沿江炼厂加工含硫中东原油成为中国石化的发展战略。中东原油的品种繁多，性质各异，各炼厂根据效益最大化原则购买原油，造成炼油厂的原油品种更换频繁。众所周知，破乳剂具有很强的适应性，一种破乳剂只对两、三种原油破乳效果较好，这就造成了炼油厂在更换原油的同时更换破乳剂品种，因此炼油厂迫切要求适应性广的破乳剂，同时对电脱盐装置的适应性提出了更高的要求。新型原油电脱盐新型原油电脱盐/脱水技术脱水技术 7 主要影响因素有原油密度、温度、电场强度、破乳剂效果与用量、注水量、水在原油中的分散程度等。在电场作用下，原油中的水滴沿电场方向极化，相邻液滴间的聚结力为：f=6qE2 d 2（d/D）4 f-相邻液滴间聚结力 q-油相介电常数 E-电场强度 D-相邻液滴中心距 d-乳化液滴直径由此可以看出，乳化液滴间的聚结力与电场强度平方成正比。但乳化液滴间直径与电场强度平方成反比。新型原油电脱盐新型原油电脱盐/脱水技术脱水技术 基本原理18 C2 d=-2 E2 d-水滴直径 C-系数 E-电场强度 -油水界面张力 因此原油与水的分离，电场强度要适宜。同时根据实验，原油和水的乳液在电场内停留时间越长，脱水效果越好。新型原油电脱盐新型原油电脱盐/脱水技术脱水技术 基本原理29 新型原油电脱盐新型原油电脱盐/脱水技术脱水技术 示意图11.原油分配器2.原油入口3.排水口4.三层电极板5.原油集合器6.原油出口7.变压器引线8.罐体 8 1 2 3 4 7 6 7 5强场区弱场区10 新型原油电脱盐新型原油电脱盐/脱水技术脱水技术 示意图21 放空口 2 高压电源引入口3压力计口 4原油出口 5人孔 6排水口 7原油入口 8吹扫口 9排凝口 5-1 7 8 61-3 9 64-6 5-21 5-3 2 3 411 新型原油电脱盐新型原油电脱盐/脱水技术脱水技术 示意图3n罐的一端设原油分配器，使入罐原油分散均匀，水平地向另一端 流动，再经另一端集合器收集后，排出罐外；=罐内电极板采用轴向鼠笼式电极结构，由弱电场、过渡电场、强电场分段组成；a b c 1 21 轴向鼠笼式电极 2 2水包a a-弱电场 b b-过渡电场 c c-强电场=高压电引入口采用外端法兰式连接，密封性强，安装方便。原油入口 原油入口原油出口 原油出口分配器集合器分配器12 新型原油电脱盐新型原油电脱盐/脱水技术脱水技术 水滴 F油 G重力 F合力13 水平板式电极脱盐罐，原油在罐内充满空间（罐的利用率）只占整个罐的，而电场利用率只有整个罐的，效率很低。罐内原油的流动方向和脱出水下沉方向相反，上升油流阻碍了下降水滴的沉降，下降水滴（含大量盐）又对上升的净化原油进行二次污染。为克服上述结构的缺陷，开发了平流式电脱盐装置，其原理是：原油流动方向与水滴下沉方向成，使水滴沿水平抛物线轨迹下沉，有利于水的沉降，如图。水包的作用可迅速收集原油脱下来的水，避免了因脱下水的聚集，使电导率增大，增大脱盐电流而导致变压器输出电压不稳，脱下的水在水包中停留时间长，界面控制在水包上部，排出的水质清，含油少。新型原油电脱盐新型原油电脱盐/脱水技术脱水技术 结构特点14 新型原油电脱盐新型原油电脱盐/脱水技术脱水技术 炼油厂应用1江汉原油测试结果破乳剂评选试验结果15 新型原油电脱盐新型原油电脱盐/脱水技术脱水技术 炼油厂应用2电场强度试验结果温度试验结果16 新型原油电脱盐新型原油电脱盐/脱水技术脱水技术 炼油厂应用3电脱盐装置运行情况17 新型原油电脱盐新型原油电脱盐/脱水技术脱水技术 油田应用1 QHD32-6油田原油含盐217 mg/l，密度0.94，含水31.4%，经综合实验结果解决QHD32-6油田原油电脱水的工艺条件：（1）破乳剂用量：100120 ug/g （2）脱水温度：125130 （3）脱水电场：弱电场 200300 Vcm 过渡电场400600 Vcm 强电场 8001000Vcm （4）混合强度：0.080.12Mpa 18 新型原油电脱盐新型原油电脱盐/脱水技术脱水技术SHE-2型高效电脱盐/脱水罐示意图19 新型原油电脱盐新型原油电脱盐/脱水技术脱水技术 油田应用2QHD32-6项目电脱水装置运行情况20 新型原油电脱盐新型原油电脱盐/脱水技术脱水技术 破乳剂开发1ERI1136的电脱盐评选数据21 新型原油电脱盐脱水技术新型原油电脱盐脱水技术 破乳剂开发2ERI1124的电脱盐评选数据22 石油中的环烷酸（Naphthenic acids）是一种带有环烷环和羧基的酸性含氧化合物，是石油酸的主要组成部分。环烷酸大约占原油中的总酸量的50%左右（重），环烷酸是环烷烷基羧酸，其结构式为原油中的环烷酸及其脱除方法原油中的环烷酸及其脱除方法 概述1 R=H或R=烷基23 我们所说的“环烷酸”实际上是一个综合的名字，它是存在于原油中的有机酸的总称。除真正的环烷酸外，原油的总酸中还包括各种其它有机酸，有时还含有无机酸。所以一种油品的总中和值代表着它的总酸度，包括（但不一定代表）环烷酸的含量多少。酸值的概念是指中和一克油品需要的KOH的毫克数。酸度的概念是指以中和100ml油品消耗的KOH的毫克数。目前常用的测定油中酸值方法有ASTM D664和ASTM D974。其方法的原理均是基于用非水溶液抽提油中的酸性物质，然后用酚酞、甲基红、碱性兰等指示剂，或电位计指示终点，用标准碱滴定。原油中的环烷酸及其脱除方法原油中的环烷酸及其脱除方法 概述224 从原油中脱除环烷酸主要有两种方法。一种是溶剂萃取的方法，采用在原油中加入有机碱溶液脱酸，然后酸化，用低沸点馏分萃取，该法常会形成乳化层，脱除效果不好，且需要加入大量的萃取溶剂，难以大规模工业化生产。另一种方法为通过热分解的办法破坏原油中的有机酸。采用原油深度脱盐和脱酸组合工艺，实验室可以脱除含酸原油中60%以上的环烷酸，且酸值越高，脱除率越大。最近用苏丹原油进行了大量实验，脱酸率可达70%。苏丹原油含钙1680 ug/g，含盐748 mg/l，酸值高达13.2 mgKOH/g，经过在一定条件下处理，脱后钙含量为20 ug/g，含盐2.2 mg/l，酸值可降至4.2 mgKOH/g原油中的环烷酸及其脱除方法原油中的环烷酸及其脱除方法 脱除方法125 原油中的环烷酸及其脱除方法原油中的环烷酸及其脱除方法 脱除方法2脱酸实验26 原油中的环烷酸及其脱除方法原油中的环烷酸及其脱除方法 脱酸工艺一级电脱盐环烷酸盐分离环烷酸精制破乳剂原油污水中和剂、增溶剂环烷酸缓冲罐27 渗铝钢研究及应用渗铝钢研究及应用 渗铝方法 料浆感应渗铝技术是将渗剂、催渗剂、填充材料和粘结剂，搅拌均匀形成料浆，涂敷在经过预处理的被渗件表面上，烘干后再涂以保护层，然后通过中频感应加热，从而实现快速渗铝。这种方法主要用于炉管、工艺管线的生产。固体粉末包埋渗铝是将渗铝剂配以填充材料、催渗剂等将工件包埋在密闭的箱体里，经过加热并经过一段恒温后，使活化的铝原子扩散到金属表面，实现包埋渗铝过程。主要适用于换热器管束、支撑梁、塔盘、散装填料、规整填料、管线、法兰、叶轮、螺栓等的渗铝处理。28 渗铝钢研究及应用渗铝钢研究及应用 技术指标主要技术指标：1)渗铝层厚度0.1-0.3mm2)渗铝层铝浓度20-30%3）渗铝层显微硬度Hv为350-50029 渗铝钢研究及应用渗铝钢研究及应用 渗铝层测试渗铝层的显微硬度30 渗铝钢研究及应用渗铝钢研究及应用 抗高温氧化性能131 渗铝钢研究及应用渗铝钢研究及应用 抗高温氧化性能2 由实验结果明显地看出，20#碳钢经渗铝后，有极好地抗氧化性能。当氧化时间达80小时以后，基本无明显增重，即氧化增重时间曲线趋于平缓，曲线的形状近似对数曲线。这说明氧化过程是在膜的厚度很小时就已停止，氧化膜的致密性相当高。同未经渗铝的母材比较渗铝的抗氧化性能提高的非常明显；由20小时提高46倍逐渐增至200小时后的340倍以上。由此可以说明随着图中高温氧化动力学曲线氧化时间的延长渗铝钢比碳钢显示更为优越的抗高温氧化性能，同188钢相比，抗高温氧化性提高23倍，渗铝钢是抗高温氧化的优异材料。32 渗铝钢研究及应用渗铝钢研究及应用 腐蚀实验1高温环烷酸腐蚀试验数据试验条件为蜡油，酸值为8.71mgKOH/g，旋转速率1000prm，试验条件100小时。33 渗铝钢研究及应用渗铝钢研究及应用 腐蚀实验2不同材料腐蚀情况（m/a）几种材料在乙醇胺-二氧化碳介质的腐蚀情况硫化氢浓度为0.02M34 渗铝钢研究及应用渗铝钢研究及应用 应用1 近年来，为石家庄炼油厂、辽阳化纤公司炼油厂、天 津 炼 油 厂、胜 利 炼 油 厂 等 单 位 生 产 了1271012000mm及 1271015000mm1Cr5Mo渗铝炉管数百吨。应用实践表明，该技术所生产的渗铝产品可以使炉管寿命延长2倍以上，抗高温硫腐蚀寿命比母材高4倍以上，并且可以延缓管内结垢和结焦，节能和节材效益十分显著。广泛推广该技术产品，可大大增加相关企业的节材和节能效益。35 渗铝钢研究及应用渗铝钢研究及应用 应用2 锦州石化公司炼油厂二套常减压装置加工酸值较高的辽河原油，针对高温环烷酸腐蚀情况，炼油厂采用了部分等级较高的316L钢，由于该材料的价格昂贵，限制了其大量使用。1993年9月-1995年3月，该厂采用包埋渗铝填料在减压塔的减二线进行工业应用试验，同时在装置的高温部位进行几种材料的挂片对比试验。经过一个周期的考核，证明渗铝填料的耐蚀性能与316L钢填料相当，而明显优于18-8钢填料。自93年以来已采用渗铝散装和规整填料80余立方米，获得了良好的防腐效果。36 渗铝钢研究及应用渗铝钢研究及应用 应用3 广州石化总厂，是加工进口原油的基地之一，从90年代初开始加工进口原油。原油性质多属于高硫原油。高硫原油的腐蚀问题影响着炼油厂装置的安、稳、长、满、优运行。广石化炼油厂在常压炉、减压炉、减压塔、催化分馏塔、焦化分馏塔、脱硫吸收塔、液化气脱硫塔采用设备所研制的改进型包埋渗铝材料，吹灰管、散装填料、换热器管束、塔板进行工业应用试验和现场挂片。工业应用证明渗铝钢耐高硫原油腐蚀性能优良，它的使用寿命为18-8钢的两倍以上，它的应用为炼厂提高了经济效益。37 双金属复合管的研究及其应用双金属复合管的研究及其应用 概述=双金属复合钢管采用机械胀紧方式，将价格低廉的碳钢钢管与价格昂贵的合金金属管结合在一起，形成复合管材；=兼备基材与复材两者的性能；=用于需要防止介质腐蚀及限 制介质中铁离子含量的石油、化工、轻工、食品等行业；=获中国石化集团公司 科技进步三等奖科技进步三等奖38 双金属复合管的研究及其应用双金属复合管的研究及其应用 加工过程机械复合机械复合机械复合机械复合选材/采购管子预处理碳钢管碳钢管碳钢管碳钢管材质复检/无损检验不锈钢管不锈钢管不锈钢管不锈钢管加工制造内衬管固溶处理及酸洗无损检验材质复检选材/采购出出 厂厂成品检验成品检验39双金属复合管的研究及其应用双金属复合管的研究及其应用 性能测试1n层间压脱力（层间压脱力（P P）测试测试 108mm(5+2)：P=3.67MPa 159mm(6+2)：P=3.57MPa 219mm(7+2)：P=2.58MPan复合钢管开孔试验复合钢管开孔试验 用铣床沿复合钢管四周不规则铣出25mm、30mm透孔各四个，检验复合面结合强度、贴合状况，无分层为合格。n复合钢管热态下内外层相对伸长量测试复合钢管热态下内外层相对伸长量测试 试件：108mm(5+2)L=650mm 材质20#+316L 测试三组，测试温度与测试平均值如下：40双金属复合管的研究及其应用双金属复合管的研究及其应用 性能测试2剧冷剧热试验u试件 325mm(8.5+2)、273mm(8+2)、219mm(7+2)、159mm(6+2)、108mm(5+2)，L=700mm1200mm；u试验方法：温度为450，保温一小时，取出立即投入冷水，反复十次；u结果：所有试件无变化。n热循环试验热循环试验u试件219mm(7+2)、159mm(6+2)、108mm(5+2)，L=700mm650mm,试件两端面贴合部满焊着色检查通过;u试验方法：温度为450保温30分钟，随炉冷却至室温，反复十次；u结果：所有试件无变化。41双金属复合管的研究及其应用双金属复合管的研究及其应用 技术指标n管径：管径：89mm377mmn最大长度：最大长度：定尺6mn壁厚：壁厚：衬里层：1.5mm3mm 基 层：4mm以上 (按设计要求而定)n层间压脱力：层间压脱力：3.5MPa(159mm以下)n衬层材质：衬层材质：不锈钢、铜材、钛材等n使用压力：使用压力：中、低压n使用温度：使用温度：37042结束语当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确的。When You Do Your Best,Failure Is Great,So DonT Give Up,Stick To The End感谢聆听不足之处请大家批评指导Please Criticize And Guide The Shortcomings演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日