常减压装置空冷器失效分析与腐蚀机理研究

摘要

本论文源于某石化公司的一起常减压装置空冷器腐蚀失效案例。在整个炼油化工装置中,蒸馏是原油加工的第一道工序。常减压蒸馏装置是为以后的二次加工提供原料,并将原油分馏成汽油、煤油、柴油、蜡油、渣油等组分的关键装置。常减压装置的安全平稳运行直接关系着整个炼油厂的生产效益。随着我国原油开采进入中后期,高质量原油资源的存量日益减小,大量低质量原油,特别是高酸值原油和高含硫进口原油的加工量日渐增加。由于原油中含有较高酸值、硫和盐分,常常由于腐蚀等原因导致常减压装置发生设备失效,造成非计划停工和设备更换,不但造成巨大的经济损失,严重时还易导致火灾、爆炸等重大恶性事故发生。 本研究工作采用静态浸泡法对不同腐蚀介质中的10碳钢的腐蚀速率进行测定,研究常减压装置空冷管腐蚀机理,为炼化企业常减压蒸馏装置腐蚀防护提供实验基础；运用动态模拟法,模拟常减压装置空冷器工况条件,通过比较不同腐蚀防护技术的防腐效果,为常减压装置空冷器管束的选材提供理论基础。本论文主要进行了以下几个方面的工作： 1.应用化学成分分析、宏观形貌、电子探针能谱分析、X射线衍射技术、扫描电子显微镜观察分析等现代实验室分析手段,分析常减压蒸馏装置空冷器腐蚀失效原因。失效分析结果表明：空冷管腐蚀类型为起源于内壁的H2S-HCl-H20环境造成的不均匀的全面腐蚀。 2.分析国内主要炼化企业常减压装置空冷器的工况条件,结合某石化厂所提供参数,确定试验条件,开展了静态浸泡质量损失率测定、极化曲线试验试验。试验结果表明：影响空冷管腐蚀的各种因素中,HCl含量占主导地位；随温度升高,腐蚀速度增加；H2S对HCl溶液中碳钢的腐蚀速度有较大影响；通过曲线拟合得知,高温盐酸对碳钢腐蚀速率的影响基本符合阿伦尼乌斯公式所示的规律。 3.运用动态模拟法,模拟常减压装置空冷器工况条件,试验后用扫描电子显微镜对试样进行微观形貌观察,分析不同腐蚀防护手段的防腐效果,为常减压装置空冷器管束的选材提供理论基础。试验结果表明：涂料防腐技术相对于牺牲阳极保护技术和化学镀镍磷技术而言,防腐效果较好,没有发现腐蚀。 4.根据常减压装置空冷器管的失效分析和腐蚀机理研究,结合动态模拟腐蚀的结论,分别从“一脱三注”工艺防腐和材料因素等为常减压装置空冷器管的腐蚀防护提出了切实可行的对策和建议。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题背景及意义

1.2空冷器介绍

1.2.1空冷器的分类和优缺点

1.2.2空冷器的设计参数和型号

1.2.3空冷器的性能参数

1.3国内常减压装置空冷器腐蚀机理研究现状

1.3.1低温腐蚀

1.3.2高温腐蚀

1.4国外常减压装置空冷器腐蚀机理研究现状

1.5本文研究内容

第二章试验方案设计

2.1试验材料

2.2试验介质

2.3试验方案

2.3.1失效分析方案

2.3.2静态试验方案

2.3.3动态试验方案

2.3.4腐蚀形貌观察

2.4本章小结

第三章常减压装置空冷器失效分析

3.1宏观观察

3.2化学成分分析

3.3金相分析

3.4能谱和物相分析

3.5失效分析与判断

3.6本章小结

第四章碳钢在不同介质中的静态腐蚀试验研究

4.1静态浸泡试验

4.1.1静态浸泡质量损失实验及分析

4.1.2电化学实验及分析

4.2本章小结

第五章动态模拟碳钢腐蚀试验研究

5.1动态模拟腐蚀试验

5.2动态模拟腐蚀实验后宏观形貌观察

5.3动态模拟腐蚀实验分析

5.3.1油漆涂料防腐

5.3.2化学镀防腐

5.3.3牺牲阳极保护技术防腐

5.4本章小结

第六章空冷器腐蚀防护对策与建议

6.1工艺防腐

6.1.1脱盐

6.1.2脱后原油注碱

6.1.3注氨和注水

6.1.4注缓蚀剂

6.2材料防腐

6.2.1材料升级

6.2.2表面处理

6.3电化学技术防腐

6.4腐蚀监测技术

6.5本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢