二氧化碳压缩机内部腐蚀机理与防护研究

摘要

宁夏石化公司第二套化肥尿素装置2MCL607/2BCL306a型压缩机，是意大利新比隆公司生产的。在运转的过程中，压缩机低压缸、高压缸的叶轮、隔板等的腐蚀造成了内部气体流态及流道的破坏，再加上转子被腐蚀，直接导致压缩机运转时振动升高，造成机组停车。
　　 通过对压缩机的工作原理，工况分析等方面分析，研究了CO2压缩机组内部在运转状态中的腐蚀环境。在CO2压缩机组装置实施增产50％的扩能改造工程中，对机组本体(主要是增速箱和高低压缸)进行改造，在原压缩机组前设置增压机，提高了原机组的进口压力和质量流量；而且对原压缩机组高低压缸进行了相应的改动，以降低各段的压缩比，扩大各段的通流能力，达到了扩能增产的技术要求。但是对系统的配套改造没有相应进行，特别是级间冷却和分离能力不足，成为造成CO2压缩机内部腐蚀的根本原因。
　　 CO2压缩机缸体的腐蚀形式包括CO2溶液中电化学腐蚀、冲刷腐蚀、缝隙腐蚀。对现场污垢进行了分析，污垢由无定型污垢和晶体矿物组成。无定型污垢主要是高分子有机物，与脱碳液有关。
　　 对压缩机叶轮进行了电镜扫描、X射线能谱分析、化学成分分析、锈垢分析等微观组织和成分分析。叶轮的化学成分不符合设计材料17-4PH不锈钢的成分要求，而是与AISI3140合金结构钢的成分接近，降低了叶轮材料的耐腐蚀性能。
　　 分析了CO2压缩机的腐蚀工艺原因，CO2气体在离开合成氨界区之前，对水分的分离不够充分，冷却器的面积和分离器的容积偏小，是腐蚀工艺原因。合成氨转化和变换工段泄漏的催化剂与CO2解吸塔至尿素界区的碳钢管道和相关设备内部锈蚀产物是导致压缩机组内件(转子与隔板)结垢的原因。
　　 研究和探讨了CO2压缩机组内部设备的防护和腐蚀延缓措施。防腐的方法是改善叶轮、缸体等主要机构的材质，加装工艺气净化装置，注意压缩机使用和保养检修。修复措施包括：超音速电弧喷涂技术修复缸体内，表面金属胶粘接技术修复轴封套定位台肩。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1课题的研究背景及意义

1.1.1课题研究的背景

1.1.2课题研究的意义

1.2国内外研究情况

1.3本文主要研究内容

第二章 离心式压缩机的结构、原理及工况条件

2.1压缩机的分类

2.2离心式压缩机的系统组成及工作原理

2.2.1离心式压缩机的系统组成

2.2.2离心式压缩机的工作原理

2.3现场压缩机工况条件

2.3.1 CO2压缩机工况曲线

2.3.2 CO2压缩机工作参数

2.4小结

第三章 电化学腐蚀机理及锈垢形成

3.1均匀腐蚀

3.2局部腐蚀机理

3.3压缩机入口磨损腐蚀(冲刷腐蚀)

3.4压缩机低压缸缝隙腐蚀

3.5 CO2压缩机锈垢的形成

3.6小结

第四章 压缩机腐蚀情况分析

4.1现场压缩机腐蚀情况

4.2 CO2压缩机内部腐蚀的原因

4.2.1腐蚀的条件及影响因素

4.2.2发生腐蚀的部位及原因

4.3小结

第五章 二氧化碳压缩机的腐蚀机理研究

5.1叶轮表面微观组织和成分分析

5.1.1电镜扫描分析

5.1.2 X射线能谱分析

5.1.3化学成分分析

5.2腐蚀工艺原因研究

5.2.1水的初始分离不够充分

5.2.2冷却器的面积和分离器的容积偏小

5.2.3结垢的影响

5.2.4机组改造不彻底

第六章 防腐的方法和现场修复措施研究

6.1防腐方法与技术措施

6.1.1改善主要机构的材质

6.1.2加装工艺气净化装置

6.1.3注意使用和保养

6.1.4使用缓蚀剂

6.1.5使用防腐涂料

6.2压缩机内部腐蚀的修复措施

6.2.1缸体内表面防腐处理

6.2.2轴封套定位台肩的修复

第七章 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文