关键装置腐蚀调查及数据分析与评价精选PPT.ppt
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1、关键装置腐蚀调查及关键装置腐蚀调查及数据分析与评价数据分析与评价第1页,此课件共120页哦内容内容1炼油厂腐蚀的基本类型炼油厂腐蚀的基本类型 2炼油装置腐蚀适应性评估简介炼油装置腐蚀适应性评估简介 3炼油装置设防值研究简介炼油装置设防值研究简介 4炼油装置的腐蚀评价案例炼油装置的腐蚀评价案例 第2页,此课件共120页哦一、炼油厂腐蚀的基本类型一、炼油厂腐蚀的基本类型第3页,此课件共120页哦 在原油加工过程中存在着一系列的腐蚀问题,它直接影响着装置运行的安全性。20世纪90年代后期以来,我国原油密度变大,含硫和含氮量增大,酸值增高,同时,进口高含硫的原油也趋予增多,这些都加重了对炼油设备的腐蚀
2、。一、炼油厂腐蚀的基本类型一、炼油厂腐蚀的基本类型一、炼油厂腐蚀的基本类型一、炼油厂腐蚀的基本类型第4页,此课件共120页哦炼油设备所面临的腐蚀介质有如下几个典型特征:多相流腐蚀介质环境。往往是气相、水相和烃相共存,相间互相促进,腐蚀机理复杂。对予某些类型的腐蚀,介质的流动会促进腐蚀。高温和(或)高压环境。温度范围为室温到800以上的高温。由于温度范围广,腐蚀类型既涉及各种电化学腐蚀,也涉及化学腐蚀和高温氧化。一、炼油厂腐蚀的基本类型一、炼油厂腐蚀的基本类型第5页,此课件共120页哦一、炼油厂腐蚀的基本类型一、炼油厂腐蚀的基本类型 腐蚀环境及其环境材料组合复杂。与石油工业的上游相比,炼油企业的
3、腐蚀环境更复杂,材料种类更多,温度跨度更大,结构更为多样化。炼油设备的主要腐蚀介质可以归为如下几大类:硫化物、环烷酸、无机盐、氮化物、氢。这些腐蚀介质分别造成对应的腐蚀。第6页,此课件共120页哦1.1 1.1 硫化物腐蚀硫化物腐蚀 原油中硫化物主要是硫醇(RSH)、硫醚(RSR)、硫化氢(H2S)、多硫化物(RmSn)和单质硫。尽管按照含硫量大小可将原油分为三类,但腐蚀严重程度与含硫量并无精确关系,腐蚀的程度主要与活性硫和易分解为H2S的硫化物含量有关。硫化物对设备的腐蚀程度与温度T有关、。一、炼油厂腐蚀的基本类型一、炼油厂腐蚀的基本类型第7页,此课件共120页哦一、炼油厂腐蚀的基本类型一、
4、炼油厂腐蚀的基本类型 当T120时,硫化物未分解,在无水情况下对设备不腐蚀。但当含水时,则会遇到难以控制的H2S-H2O型腐蚀,包括一般腐蚀和各种腐蚀破裂;当120T200时,原油中活性硫化物未分解,基本不腐蚀;当240T340时,硫化物开始分解,生成H2S,对设备产生腐蚀,并且随着温度升高,腐蚀加剧;第8页,此课件共120页哦一、炼油厂腐蚀的基本类型一、炼油厂腐蚀的基本类型 当340T400时,H2S开始分解为H2和S,对设备产生高温硫化腐蚀。此时对设备腐蚀的反应式为 H2SH2+S Fe+SFeS RSH+FeFe+不饱和烃 所生成的FeS膜具有防止进一步腐蚀的作用。但有酸存在时(如HCI
5、和环烷酸),酸和FeS反应破坏了保护膜。使腐蚀进一步发生,从而加速了硫化物的腐蚀。第9页,此课件共120页哦一、炼油厂腐蚀的基本类型一、炼油厂腐蚀的基本类型 当426480时,H2S几乎完全分解;腐蚀速率下降;当T500时,高温氧化腐蚀。第10页,此课件共120页哦一、炼油厂腐蚀的基本类型一、炼油厂腐蚀的基本类型1.21.2环烷环烷酸腐酸腐蚀蚀 环烷酸腐蚀是炼油设备面临的另一类主要腐蚀。环烷酸(RCOOH,R为环烷基)为原油中各种有机酸的混合物,分子量在很大范围内变化。随着我国原油酸值的不断升高,环烷酸腐蚀越来越成为我国炼油设备腐蚀的一个重要类型。第11页,此课件共120页哦一、炼油厂腐蚀的基
6、本类型一、炼油厂腐蚀的基本类型当原油酸值小于0.5mgKOHg时为低酸值原油,设备腐蚀轻微;原油酸值为0.51.5mgKOH/g时为中酸值原油,将会产生明显腐蚀;当原油酸值大于15mgKOHg时为高酸值原油,设备腐蚀严重。例如,我国辽河原油的酸值为0.86164mgKOH/g,新疆原油的酸值为0.76564mgKOHg,这种原油都会导致较严重的环烷酸腐蚀。第12页,此课件共120页哦一、炼油厂腐蚀的基本类型一、炼油厂腐蚀的基本类型环烷酸腐蚀程度与所处的温度范围有关:当T220时,环烷酸基本不腐蚀;以后随温度升高,腐蚀速率逐渐增加,在270280时腐蚀速率达到最大;随着温度再升高,腐蚀速率又下降
7、,可是到350附近,腐蚀速率又急骤增加;当温度大于400时,由于原油中环烷酸已基本气化,环烷酸腐蚀基本消失。环烷酸腐蚀发生在液相,如果气相中没有凝结液产生,也没有夹带雾沫,则气象腐蚀是很小的。如果气相处在露点状态或有雾沫夹带,则腐蚀加剧。第13页,此课件共120页哦 影响环烷酸腐蚀的因素影响环烷酸腐蚀的因素 酸值的影响酸值的影响 一般认为原油的酸值达到一般认为原油的酸值达到0.5mgKOH/g0.5mgKOH/g时,时,就可引起蒸馏装置某些高温部位发生环烷酸腐蚀。就可引起蒸馏装置某些高温部位发生环烷酸腐蚀。由于在原油蒸馏过程中,酸的组分是和它相由于在原油蒸馏过程中,酸的组分是和它相同的沸点的油
8、类共存的,因此,只有馏分油的酸同的沸点的油类共存的,因此,只有馏分油的酸值才真正决定环烷酸腐蚀速率。值才真正决定环烷酸腐蚀速率。在常压条件下,馏分油的最高酸值浓度在在常压条件下,馏分油的最高酸值浓度在371-426371-426至至TBPTBP范围内。范围内。一、炼油厂腐蚀的基本类型一、炼油厂腐蚀的基本类型第14页,此课件共120页哦 在在减压条件下减压条件下,原油沸点降低了,原油沸点降低了111-166111-166,所以,所以,减压塔中馏分油的最高酸值应出现在减压塔中馏分油的最高酸值应出现在260260的温度范围内。的温度范围内。酸值升高,腐蚀速率增加。在酸值升高,腐蚀速率增加。在2352
9、35时,酸值提高时,酸值提高一倍,碳钢、一倍,碳钢、7Cr-1/2Mo7Cr-1/2Mo钢、钢、9Cr-1Mo9Cr-1Mo钢的腐蚀速率约钢的腐蚀速率约增加增加2.52.5倍,而倍,而410410不锈钢的腐蚀速率提高近不锈钢的腐蚀速率提高近4.64.6倍。倍。一、炼油厂腐蚀的基本类型一、炼油厂腐蚀的基本类型第15页,此课件共120页哦 温度的影响温度的影响 环烷酸腐蚀的温度范围大致在环烷酸腐蚀的温度范围大致在230-400230-400。有些有些文献认为:环烷酸腐蚀有两个峰值,文献认为:环烷酸腐蚀有两个峰值,第一个高峰出现在第一个高峰出现在270-280270-280,当温度高于,当温度高于2
10、80280时,腐蚀速率开始下时,腐蚀速率开始下降,但当温度达到降,但当温度达到350-400350-400时,出现第二个高峰时,出现第二个高峰(详见后面的阐述)。(详见后面的阐述)。一、炼油厂腐蚀的基本类型一、炼油厂腐蚀的基本类型第16页,此课件共120页哦 流速、流态的影响流速、流态的影响 流速在环烷酸腐蚀中是一个很关键的因素。在高流流速在环烷酸腐蚀中是一个很关键的因素。在高流速条件下,甚至酸值低至速条件下,甚至酸值低至0.3mgKOH/g0.3mgKOH/g的油液也比低流的油液也比低流速条件下,酸值高达速条件下,酸值高达1.5-1.8mgKOH/g1.5-1.8mgKOH/g的油液具有更高
11、的油液具有更高的腐蚀性。现场经验中,凡是有阻碍液体流动从而引起的腐蚀性。现场经验中,凡是有阻碍液体流动从而引起流态变化的地方,如弯头、泵壳、热电偶套管插入处等,流态变化的地方,如弯头、泵壳、热电偶套管插入处等,环烷酸腐蚀特别严重。环烷酸腐蚀特别严重。一、炼油厂腐蚀的基本类型一、炼油厂腐蚀的基本类型第17页,此课件共120页哦 硫含量的影响硫含量的影响 油气中硫含量的多少也影响环烷酸腐蚀,油气中硫含量的多少也影响环烷酸腐蚀,硫化物在高温下会释放出硫化物在高温下会释放出H H2 2S S,H H2 2S S与钢铁反应生与钢铁反应生成硫化亚铁,覆盖在金属表面形成保护膜,这层保成硫化亚铁,覆盖在金属表
12、面形成保护膜,这层保护膜不能完全阻止环烷酸的作用,但它的存在显然护膜不能完全阻止环烷酸的作用,但它的存在显然减缓了环烷酸的腐蚀。减缓了环烷酸的腐蚀。一、炼油厂腐蚀的基本类型一、炼油厂腐蚀的基本类型第18页,此课件共120页哦一、炼油厂腐蚀的基本类型一、炼油厂腐蚀的基本类型1.31.3无机盐腐蚀无机盐腐蚀炼制的原油中往往含有开采时所带来的油田水,其中大部分水分可经过脱水去掉,但是仍会有少量水分与油乳化,悬浮在原油中。这些水分都含有NaCl,MgCl2和CaCl2等盐类。在原油加工中,MgCl2和CaCl2很易受热水解,生成具有强烈腐蚀性的HCl;而NaCl不易水解,在500时尚无水解现象,无HC
13、l产生。HCl含量高,则设备腐蚀严重。第19页,此课件共120页哦一、炼油厂腐蚀的基本类型一、炼油厂腐蚀的基本类型由于HCl是挥发性的酸,所以在蒸馏过程中,HCl随同原油中的轻馏分以及水分一起挥发,一起冷凝,造成常压装置塔顶冷凝系统的塔顶部、冷凝冷却器、空冷器及塔顶管线的严重腐蚀。第20页,此课件共120页哦一、炼油厂腐蚀的基本类型一、炼油厂腐蚀的基本类型1.41.4氮化物腐蚀氮化物腐蚀原油中所含氮化物主要为吡啶、吡咯及其衍生物。这些氮化物在减压装置中很少分解,但是在深度加工如催化裂化及焦化等装置中,由于温度高,或者催化剂的作用,则会分解生成可挥发的氨和氰化物(HCN)。HCN的存在对炼油厂低
14、温H2SH2O部位的腐蚀起到促进的作用,造成设备的氢鼓泡和氢脆。第21页,此课件共120页哦一、炼油厂腐蚀的基本类型一、炼油厂腐蚀的基本类型分解生成的氨,将在焦化及加氢等装置中形成NH4Cl,造成塔盘的垢下腐蚀或冷却设备管束的堵塞。但焦化塔顶的碱性含氨含酚水可作为常减压装置“注水”用的水,可控制常压塔顶冷凝系统的HCl一H2SH2O的腐蚀。催化分馏塔顶的含氨冷凝水也可代替氨液注入减压塔顶冷凝冷却系统,以控制其腐蚀。第22页,此课件共120页哦1.51.5氢氢腐腐蚀蚀与与氢损伤氢损伤高温临氢设备和接触含水硫化氢溶液的设备中,会有加入氢或析出氢的工艺过程,氢的存在会使设备造成如下几种类型的氢损伤:
15、氢鼓泡。氢原子渗入钢材,在裂缝、夹杂及空隙等处聚集结合成氢分子,形成巨大氢压,使钢材产生鼓泡。氢脆。氢原子渗入钢材后,使钢材晶体结合力下降,造成钢材的延伸率和断面收缩率下降,或导致延迟破坏现象发生。一、炼油厂腐蚀的基本类型一、炼油厂腐蚀的基本类型第23页,此课件共120页哦表面脱碳。钢材与高温氢接触后,形成表面脱碳。表面脱碳不形成裂纹,其影响是钢材的强度和硬度略有下降,而延伸率增高。氢腐蚀(内部脱碳)。高温高压下的氢渗入钢材之后与不稳定的碳化物形成甲烷,钢中甲烷不易逸出,而使钢材产生裂纹及鼓泡,并使强度和韧性显著下降。一、炼油厂腐蚀的基本类型一、炼油厂腐蚀的基本类型第24页,此课件共120页哦
16、1.61.6原油中的腐原油中的腐蚀蚀性介性介质质及其及其对对装置的腐装置的腐蚀蚀性性 原油中除存在碳、氢元素外,还存在硫、氮、氧、氯以及重金属和杂质等,正是原油中存在的非碳氢元素在石油加工过程中的高温、高压、催化剂作用下转化为各种各样的腐蚀性介质,并与石油加工过程中加入的化学物质一起形成复杂多变的腐蚀环境。一、炼油厂腐蚀的基本类型一、炼油厂腐蚀的基本类型第25页,此课件共120页哦 原油中的含硫化合物包括活性硫和非活性硫,在原油中的含硫化合物包括活性硫和非活性硫,在原油加工原油加工过过程中,非活性硫可向活性硫程中,非活性硫可向活性硫转变转变。炼炼油装油装置的置的硫腐硫腐蚀贯蚀贯穿一次和二次加工
17、装置穿一次和二次加工装置,对对装置装置产产生生严严重的腐重的腐蚀蚀,腐,腐蚀类蚀类型包括低温湿硫化型包括低温湿硫化氢氢腐腐蚀蚀、高温硫、高温硫腐腐蚀蚀、连连多硫酸腐多硫酸腐蚀蚀、烟气硫酸露点腐、烟气硫酸露点腐蚀蚀等。等。一、炼油厂腐蚀的基本类型一、炼油厂腐蚀的基本类型第26页,此课件共120页哦 原油中的部分含氧化合物以环烷酸的形式原油中的部分含氧化合物以环烷酸的形式存在,在原油加工过程中,对常减压等装置高存在,在原油加工过程中,对常减压等装置高温部位产生严重的腐蚀。温部位产生严重的腐蚀。一、炼油厂腐蚀的基本类型一、炼油厂腐蚀的基本类型第27页,此课件共120页哦 原油中的含氮化合物原油中的含
18、氮化合物经过经过二次加工装置高温、二次加工装置高温、高高压压和催化和催化剂剂的作用后可的作用后可转转化化为为氨和氨和氰氰根,在催化根,在催化裂化、焦化、加裂化、焦化、加氢氢裂化流出物系裂化流出物系统统形成氨形成氨盐结盐结晶,晶,严严重可堵塞重可堵塞设备设备和管和管线线,而且会引起垢下腐,而且会引起垢下腐蚀蚀。氰氰化物化物还还会造成催化裂化吸收、会造成催化裂化吸收、稳稳定、解吸塔定、解吸塔顶顶及其及其冷凝冷却系冷凝冷却系统统的均匀腐的均匀腐蚀蚀、氢氢鼓泡和鼓泡和应应力腐力腐蚀蚀开裂。开裂。一、炼油厂腐蚀的基本类型一、炼油厂腐蚀的基本类型第28页,此课件共120页哦 原油中的无机原油中的无机氯氯和
19、有机和有机氯经过氯经过水解或分解作水解或分解作用,在一次和二次加工装置的低温部位形成用,在一次和二次加工装置的低温部位形成盐盐酸酸复合腐复合腐蚀环蚀环境,造成低温部位的境,造成低温部位的严严重腐重腐蚀蚀。腐。腐蚀蚀类类型包括均匀腐型包括均匀腐蚀蚀和不和不锈钢锈钢材料的材料的氯氯离子离子应应力腐力腐蚀蚀开裂。开裂。一、炼油厂腐蚀的基本类型一、炼油厂腐蚀的基本类型第29页,此课件共120页哦 原油中的重金属化合物在原油加工原油中的重金属化合物在原油加工过过程中残存于程中残存于重油重油组组分中,分中,进进入二次加工装置,引起催化入二次加工装置,引起催化剂剂的失效,的失效,严严重影响装置的正常运重影响
20、装置的正常运转转。原油中的重金属原油中的重金属V V在原油加工过程中会在加热在原油加工过程中会在加热炉炉管外壁形成低熔点化合物,造成合金构件炉炉管外壁形成低熔点化合物,造成合金构件的的熔灰腐蚀。的的熔灰腐蚀。一、炼油厂腐蚀的基本类型一、炼油厂腐蚀的基本类型第30页,此课件共120页哦 一般来一般来说说,当原料或原料油含硫大于,当原料或原料油含硫大于0.5%0.5%,酸酸值值大于大于0.5mgKOH/g0.5mgKOH/g,氮大于,氮大于0.1%0.1%时时,在加工,在加工过过程程中会造成中会造成设备设备及其工及其工艺艺管道管道较为严较为严重的腐重的腐蚀蚀。一、炼油厂腐蚀的基本类型一、炼油厂腐蚀
21、的基本类型第31页,此课件共120页哦二、炼油装置腐蚀适应性评估简介二、炼油装置腐蚀适应性评估简介二、炼油装置腐蚀适应性评估简介二、炼油装置腐蚀适应性评估简介第32页,此课件共120页哦内容:内容:1 1 劣质原油加工腐蚀状况;劣质原油加工腐蚀状况;2 2 腐蚀评估是治腐的有效措施;腐蚀评估是治腐的有效措施;3 3 腐蚀评估主要研究内容;腐蚀评估主要研究内容;4 4 腐蚀评估的技术路线;腐蚀评估的技术路线;5 5 腐蚀评估的技术关键;腐蚀评估的技术关键;6 6 腐蚀评估的目标和意义;腐蚀评估的目标和意义;7 7 腐蚀评估步骤;腐蚀评估步骤;8 8 需收集的资料清单;需收集的资料清单;9 9 已
22、开展腐蚀适应性评估的企业简况。已开展腐蚀适应性评估的企业简况。第33页,此课件共120页哦1 1 劣质原油加工腐蚀状况劣质原油加工腐蚀状况劣质原油加工腐蚀状况劣质原油加工腐蚀状况高硫高酸原油加工过程中有以下四个方面表现:高硫高酸原油加工过程中有以下四个方面表现:1 1)由于原油硫含量高、酸值大,会对设备管线造成严)由于原油硫含量高、酸值大,会对设备管线造成严重腐蚀,主要发生在常减压装置温度大于重腐蚀,主要发生在常减压装置温度大于220220部位以部位以及二次加工装置的进料段,一般以减压装置高温部位表现及二次加工装置的进料段,一般以减压装置高温部位表现最为严重;最为严重;2 2)由于原油密度大、
23、粘度大,沥青质和胶质含量较高,造)由于原油密度大、粘度大,沥青质和胶质含量较高,造成原油脱盐困难,难以达到深度脱盐要求,常减压装置塔成原油脱盐困难,难以达到深度脱盐要求,常减压装置塔顶低温部位腐蚀严重;顶低温部位腐蚀严重;第34页,此课件共120页哦 3 3)原油具有较高的氮含量,在催化过程中部分转)原油具有较高的氮含量,在催化过程中部分转换成氢氰酸,在催化稳定吸收系统、分馏系统形成换成氢氰酸,在催化稳定吸收系统、分馏系统形成H H2 2S-HCN-HS-HCN-H2 20 0型腐蚀;催化裂化催化剂在再生过型腐蚀;催化裂化催化剂在再生过程中,氮化物转化为程中,氮化物转化为NOxNOx,在再生器
24、三旋等部位形,在再生器三旋等部位形成成NOx-SOx-HNOx-SOx-H2 20 0型腐蚀;加氢原料经过加氢后,型腐蚀;加氢原料经过加氢后,含氮化合物中的氮元素转化为氨,引起加氢高低压含氮化合物中的氮元素转化为氨,引起加氢高低压空冷器氯化胺和硫氢化胺沉积,造成管道堵塞和垢空冷器氯化胺和硫氢化胺沉积,造成管道堵塞和垢下腐蚀;下腐蚀;1 1 劣质原油加工腐蚀状况劣质原油加工腐蚀状况劣质原油加工腐蚀状况劣质原油加工腐蚀状况第35页,此课件共120页哦1 1 劣质原油加工腐蚀状况劣质原油加工腐蚀状况劣质原油加工腐蚀状况劣质原油加工腐蚀状况4 4)原油的重金属含量高,容易引起二次加工装置)原油的重金属
25、含量高,容易引起二次加工装置的催化剂中毒、催化剂床层堵塞,加重高温换的催化剂中毒、催化剂床层堵塞,加重高温换热器和焦化设备结垢、结焦。热器和焦化设备结垢、结焦。第36页,此课件共120页哦2 2 腐蚀评估是治腐的有效措施腐蚀评估是治腐的有效措施腐蚀评估是治腐的有效措施腐蚀评估是治腐的有效措施 近年来沿海和沿江石化企业,也包括内地的近年来沿海和沿江石化企业,也包括内地的部分企业,由于加工的原油劣质化,装置腐蚀较部分企业,由于加工的原油劣质化,装置腐蚀较严重,为适应目前加工原油以及未来原油进一步严重,为适应目前加工原油以及未来原油进一步劣质化的需要,对设备和管线进行全面的腐蚀评劣质化的需要,对设备
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