LNG-FPSO硫磺回收装置的选材设计

摘要

我国南海的深、远海天然气田开发，亟需研制、部署LNG-FPSO（天然气在线储卸装置），为海底资源的开采提供装备和技术支撑。为脱除天然气中的硫化氢并实现尾气的达标排放，LNG-FPSO需配备硫回收装置，对经过碱法吸收、分离后的硫化氢富集气进行脱硫转化处理，因此硫回收装置应具备抗外部海洋大气腐蚀、内部抗湿H2S腐蚀的能力。然而，现有的硫回收工艺和装置是按照陆地服役条件来进行设计、加工和制造，相关装备和技术若不经改进和优化设计就直接移植到海上的工作环境，将使装置在未来的服役过程中面临较大的安全风险。所以，基于我国浮式条件下拟采用的硫磺回收工艺，开展首台LNG-FPSO硫磺回收装置的材料选择研究，为装置的长周期安全运行提供研究基础和技术保障，无疑具有非常重要的意义和实际应用价值。 作者针对LNG-FPSO的海上浮式服役环境，通过模拟实际工况条件下的高压釜动态挂片实验和失重腐蚀测试，开展了碳钢、不锈钢、黄铜及镍基合金等7种典型金属结构材料的腐蚀行为研究，获得了它们在硫回收介质中的基础腐蚀数据，并根据其耐蚀等级推荐了材料选择的最低要求及设备设计所需要的腐蚀裕量。 针对压力容器和管道选择的碳钢，通过中性盐雾实验开展了5种外壁防护涂层的性能评价，通过人工浸泡及电化学阻抗测试开展了4种内壁防腐涂层体系的性能评价，对比研究了这些涂层体系在海洋环境和硫回收介质中的耐久性，并推荐了最佳的涂层配套体系：海洋装备外用长效防腐涂料，以及纳米钛复合涂料。 基于含硫化氢装置选材指南、国内外相关文献及课题组实测数据，作者完成了LNG-FPSO硫磺回收装置中的反应器、再生器、阀门、风机、压缩机等主要设备，以及紧固件等零部件的选材设计。此外，作者采用Visual Basic6.0和与Microsoft Office Access2010开发了一套集硫磺回收装置的材料选择、成型加工和质量检测一体化的数据库管理系统。该数据库系统支持用户权限管理、关键词查询、数据检索、记录修订、选材数据导出等功能，具有功能丰富实用、数据开发可扩充、人机交互界面友好等特点，可为LNG-FPSO硫磺回收装置的选材设计提供充分的科学依据和可靠的技术支撑。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 含硫环境材料选择的国内外发展现状

1.2.1 设备材料的选择

1.2.2 设备衬里材料的选择

1.3 数据库设计和开发的国内外现状

1.3.1 数据库技术的发展现状

1.3.2 VB数据库的发展现状

1.3.3 硫磺回收装置选材系统的发展现状

1.4 研究目标及研究内容

1.4.1 研究目标

1.4.2 研究内容

第二章 硫磺回收装置典型结构及涂层材料的环境腐蚀行为

2.1硫磺回收装置的腐蚀环境

2.2 材料与实验方法

2.2.1 硫回收催化剂动态腐蚀挂片实验

2.2.2 外壁防护涂层中性盐雾实验

2.2.3 内壁防腐涂层电化学阻抗谱测试

2.3 典型结构材料的腐蚀行为与评价

2.4 典型外壁防护涂层材料的腐蚀行为与评价

2.5 典型内壁防腐涂层材料的腐蚀行为与评价

2.5.1 A涂层电化学阻抗谱结果及分析

2.6本章小结

第三章 硫回收装置重要设备及零部件的材料的选择

3.1 压力容器

3.1.1湿H2S环境

3.1.2H2S+CO2环境

3.2 压缩机和泵

3.3 增压风机

3.4 管道及管件

3.4.1 工艺管道抗HIC的判定

3.4.2湿H2S腐蚀环境

3.4.3其它管道元件

3.5 阀门

3.6 特殊零部件

3.6.1 轴承

3.6.2 弹簧

3.6.3 仪表及控制设备

3.6.4 密封环和垫圈

3.6.5 开口环(即弹性挡环)

3.6.6 轴承销

3.6.7 特殊工艺零件

3.6.8 管配件

3.6.9 过滤器，泵的主要部件电机轴

3.6.10 紧固件

3.6.11 增压风机进气口

3.6.12 泵用过滤器

3.6.13 空冷器

3.6.14电化学再生装置

3.7防腐涂层

3.7.1普通外防腐涂层体系

3.7.2 普通内防腐涂层体系

3.7.3 特殊内防腐涂层体系

3.7.4紧固件的防腐涂层体系

3.8 选材小结

第四章硫回收装置材料选择数据库管理系统的研制

4.1 引言

4.2数据库管理系统功能的设计

4.2.1 应用背景

4.2.2 系统设计

4.2.3 模块设计

4.3数据库管理系统的构建

4.3.1 创建数据库和数据表

4.3.2 创建工程

4.4系统的运行

4.4.1普通用户登录及功能体验

4.4.2管理员登陆及功能体验

4.5 本数据库管理系统特点

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢