液化天然氣廠(chǎng)循環(huán)水系統腐蝕問(wèn)題研究

I I工藝設備液化天然氣廠(chǎng)循環(huán)水系統腐蝕問(wèn)題研究王曉軍(西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院陜西 西安710065)摘要:通過(guò)對換熱設備腐蝕產(chǎn)物的分析，判斷工廠(chǎng)內的腐蝕主要為垢下腐蝕和微生物腐蝕，分別從水質(zhì)判別、溶解氧含量、CI 含量及微生物幾個(gè)方面闡明了腐蝕產(chǎn)生的原因，對腐蝕機理做了理論解釋?zhuān)⑨槍Ωg問(wèn)題提出了控制措施。關(guān)鍵詞:液化天然氣廠(chǎng)循環(huán)水結垢腐蝕機理一、前言循環(huán)冷卻水由于不斷地蒸發(fā)濃縮而導致水中陰、陽(yáng)離子的濃度增大，從而引起冷換設備和管道的結垢和腐蝕。同時(shí)，離子的富營(yíng)養化也會(huì )加劇微生物的大量滋生。結垢會(huì )降低換熱設備的傳熱效率，阻塞水流”，還會(huì )引起垢下金屬的腐蝕:腐蝕會(huì )導致金屬換熱設備的溶解，降低設備的使用壽命，嚴重時(shí)會(huì )導致?lián)Q熱設備穿孔，引起介質(zhì)的混合污染。所以，控制好循環(huán)冷卻水的水質(zhì)，是保證工廠(chǎng)正常穩定運行的重大前提。二、腐蝕問(wèn)題的產(chǎn)生圖1 換熱器結垢腐蝕某液化天然氣廠(chǎng)在投運過(guò)程中，采用了管殼式的換熱設備為冷卻介質(zhì)降E、腐蝕原因分析溫，運行過(guò)程中發(fā)現設備有腐蝕現象，在檢修時(shí)拆卸換熱器發(fā)現，設備內部1、水質(zhì)分析已有部分列管發(fā)生了嚴重腐蝕，管子已經(jīng)出現穿孔，而且在換熱器的內壁及工廠(chǎng)用原水(井水)作為循環(huán)水的補充水，循環(huán)水量為1600m2/h,給水溫度30C,回水溫度40C，換熱設備的材質(zhì)為碳鋼和不銹鋼。原水水質(zhì)的封頭處有白色垢層，垢層下面也發(fā)生了嚴重的點(diǎn)蝕，見(jiàn)圖1。好壞直接影響了循環(huán)水的水質(zhì)，所以，首先用Ryznar穩定指數法對原水的水質(zhì)進(jìn)行初步的判別”，原水水質(zhì)見(jiàn)表1。_PH 值堿度mg/La”_ mg/Lmg/L總鐵mg/L硬度mg/L_總溶解固體mg/L7. 7004. 83119.431080. 09542920注:Ca”、總硬、總堿均以CaCo計。會(huì )有大量微生物滋生，甚至可以用肉眼觀(guān)察到藻類(lèi)。許多細菌微生物在新陳表1原水水質(zhì)分析代謝的過(guò)程中會(huì )分泌粘液或者有機酸"，這些粘液和有機酸與雜質(zhì)粘合附著(zhù)根據原水水質(zhì)數據計算出pHs值:在金屬表面，引起結垢或者直接腐蝕金屬。pHs= (9. 70+A+B) - (C+D) = (9. 70+0.2+1. 88) - (2. 08+2. 48) =7.225、水流速度其中A-- - 總溶解固體系數:由于壓縮機級間設置了空冷器，換熱器設置在空冷器之后，當空冷可以一溫度 系數;滿(mǎn)足降溫要求時(shí)，工廠(chǎng) 會(huì )將水冷換熱器內的循環(huán)水停掉，這樣會(huì )造成污垢沉鈣硬度系數;積附著(zhù)在管壁上，由于沒(méi)有水流的剪切作用，污垢附著(zhù)的很牢，由軟垢逐漸計算穩定指數(R.S. I)值如下:四、腐蝕產(chǎn)生的機理R. s. I=2pHs- pH=2X7.22- 7.70=6. 74>6從換熱設備的腐蝕形態(tài)分析，主要為垢下腐蝕。換熱器設置在壓縮機級根據穩定指數判別式可知，原水屬于高硬度、中高堿度的腐蝕性水。從間和壓縮機后，經(jīng)過(guò)壓縮后的冷劑介質(zhì)為熱流體，循環(huán)水為冷流體，兩種介原水的水質(zhì)分析，將循環(huán)水的濃縮倍數控制在3倍時(shí)，循環(huán)水的R. s. I值約質(zhì)的在換熱的過(guò)程中，循環(huán)水中的碳酸氫鈣加速分解，而碳酸鈣的溶解度隨在4.0-5.0范圍內，具有較強的結垢趨勢。因此，水質(zhì)是引起腐蝕和結垢的著(zhù)溫度的升高而降低，所以碳酸鈣不斷的結晶析出個(gè)重要因素。Ca(HCo)2→CaC0,↓+Co,↑+H2O2、溶解氧含量另一方面，細菌微生物在進(jìn)行代謝活動(dòng)時(shí)分泌粘液，粘液與水中雜質(zhì)形工廠(chǎng)的循環(huán)水系統采用的是間冷開(kāi)式系統，循環(huán)水是直接和大氣接觸散成粘泥，碳酸鈣晶體和粘泥膠合后附著(zhù)在金屬表面成垢。熱的。循環(huán)水經(jīng)過(guò)填料從涼水塔的頂部均勻分散流下，和大氣充分接觸散熱，垢在沉積的過(guò)程中，由于受到水流的作用，會(huì )變得不均勻、不連續。這在此過(guò)程中，會(huì )有大量氧氣進(jìn)入水中，當氧氣在系統內分布不均時(shí)，會(huì )由于￥， 會(huì )有少量溶解氧進(jìn)入垢下，而非結垢區域的金屬表面接觸充足的氧氣而氧濃差而引起腐蝕。形成--層氧化膜，所以，垢下金屬相對非結垢區域的金屬相對比較活潑，從.、CI含量.而在水中形成了腐蝕原電池。垢下金屬作為陽(yáng)極不斷溶解，積累了大量的從原水的水質(zhì)分析, C1的含量經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮后較高，這也是引起腐蝕的Fe"，為了保持電荷平衡，大量Cl進(jìn)入垢下，金屬氯化物水解后產(chǎn)生大量H',重要因素"。C1 是一種半徑很小，穿透力很強的離子，當換熱設備表面存在酸化了垢下區域，從而加劇了腐蝕的進(jìn)行。又因為成垢區域面積很小，所以缺陷或者已經(jīng)開(kāi)始腐蝕時(shí)，Cl 會(huì )進(jìn)入到缺陷部位或者腐蝕部位，和二價(jià)的腐 蝕過(guò)程只能在金屬內部向下進(jìn)行，引起點(diǎn)蝕5。Fe”生成FeCl, FeCl2 水解后形成大量的H，酸化該區域，加劇腐蝕的進(jìn)行。五、腐蝕控制措施4、 微生物代謝自檢修后Ir對循環(huán)水系統加大了治理的力度，一方面向循環(huán)水中定期由于循環(huán)水系統是開(kāi)式系統，所以在散熱過(guò)程中會(huì )有大量的雜質(zhì)進(jìn)入水定量投加了阻垢緩蝕劑、氧化型殺菌劑和非氧化型殺菌”:另一方面加大補中，尤其是遇到刮風(fēng)下雨的天氣，會(huì )將環(huán)境中的很多細菌微生物、泥沙、塵水量和排污量，將濃縮倍數適當降低，控制好水質(zhì)指標，將pH、腐蝕性陰離土等帶進(jìn)水中。這些雜質(zhì)為微生物的滋生提供了溫床，在溫度適宜的時(shí)候，子嚴格控制在指標范圍內。材質(zhì)號掛前質(zhì)量呂掛后質(zhì)量g_失重g .腐蝕速率m/a_2127#19. 944019. 88240. 06160. 0257進(jìn)口2128#20. 439220. 37690. 06230. 0260碳鋼_20. 2137_20. 1349 _0.0788出口2130#20. 2131_20. 1228_0. 0377中國煤化工-5075#22. 216622.2128_0. 0012不銹鋼.22. 4738_22. 4703YHCNMHG_0. 0014 .(下轉第70頁(yè))表2監測換熱器 進(jìn)出口掛片腐蝕情況www. chinachemicaltrade. com6工藝設備■催化蒸餾法干氣制乙苯工藝的研究李龍1吳楠2路泳鑫(1大慶煉化公司煉油二廠(chǎng)干氣制乙苯車(chē)間163411; 2. 大慶煉化公司煉油二廠(chǎng)加氫改制車(chē)間163411; 3. 大慶煉化公司煉油二廠(chǎng)干氣制乙苯車(chē)間163411)摘要:乙苯是常用的工業(yè)原料，催化蒸餾法干氣制乙苯是制備乙苯的有效方法，為了提升乙苯的生成率，需要考慮各工藝參數對烷基化反應的影響，從而確定工藝參數，確保制備乙苯的效率。本文采用試驗的方法，對乙苯的反應影響因素進(jìn)行分析，最終確定最優(yōu)工藝條件。關(guān)鍵詞:催化蒸餾法;乙苯;工藝1、前性影響不大。乙苯是生產(chǎn)苯乙烯系列高分子聚合物的重要原料，采用催化蒸餾法干氣.2催化劑裝填體積分率的影響的方式制乙苯能夠從干氣中制取乙烯，提升乙烯原料來(lái)源，從而提升煉廠(chǎng)的本文所采用的催化劑為β沸石催化劑座位催化劑，而且催化劑構建需經(jīng)濟效益。干氣中含有大量的惰性氣體，因此不能夠采用液相法提取乙苯，要滿(mǎn)足傳質(zhì)與反應的要求，在乙烯質(zhì)量空速0.2h-1、反應溫度140-180C以采用分子篩氣相法能夠用于生產(chǎn)各種形式與濃度的乙烯，而且催化劑生產(chǎn)能及反應壓力不小于1. 5MPa是分析催化劑裝填體積分數對反應的影響，研究力高，流程較為簡(jiǎn)單，但是在生產(chǎn)過(guò)程中，應該對干氣進(jìn)行嚴格精制。采用結果表明，當催化劑裝填體積分數為20%時(shí)的乙烯催化劑最高。催化裂化生產(chǎn)工藝，反應原料無(wú)需經(jīng)過(guò)精制，采用苯與乙烯在Y型分子篩催3. 3反應壓力的影響化劑上進(jìn)行乙苯生產(chǎn)工藝，反應溫度較為溫和，而且乙苯的選擇性高，但是在乙烯質(zhì)量空速0. 2h-1、催化劑裝填體積分數20%、反應溫度140-180不適宜于干氣的生產(chǎn)。為了確保催化蒸餾法干氣制備乙苯的催化效率，需要C、乙烯體積分數為15%的情況 下考察反應壓力對反應效率的影響。研究的優(yōu)化生產(chǎn)工藝，采用改性β沸石催化劑進(jìn)行反應，確保乙苯的生產(chǎn)率。結果顯示壓力對于乙烯轉化率的影響較為明顯，壓力升高時(shí)會(huì )促進(jìn)乙烯在液2、試驗部分相中的溶解吸收，從而促進(jìn)乙烯轉化率，提升反應效率:但是壓力越高，反2.1試驗原料應的危險性增高，因此保持在1. 5MPa時(shí)乙烯轉化率與乙苯選擇性最優(yōu)。本文所選用的原料包括苯(CR)、 純乙烯、高純氮作為反應原料，所有3. 4反應溫度的影響原料均為高純，以純乙烯和高純氮按照一-定比例配置得到模擬干氣， 而且以在乙烯質(zhì)量空速0. 2h-1.催化劑裝填體積分數20%、反應壓力不小于β沸石催化劑作為反應催化劑。1.5MPa的條件下考察溫度的影響，研究顯示反應溫度對于反應活性具有重要2.2試驗裝置的影響。在160C時(shí)乙烯轉化率最高，而反應溫度升高時(shí)，副反應明顯增多，所采用的試驗裝置主要由催化蒸餾塔、氣流流量計、緩沖罐、氣體預熱乙烯的選擇性明顯下降:而溫度過(guò)低，反應催化劑活性不高。器等設備構成，其中催化蒸餾塔的直徑為30mm， 吸收反應高度為1700m，3.5液體噴淋量的影響按照內部特定的方式裝填β沸石催化劑，確保裝填質(zhì)量。將模擬干氣通過(guò)氣在其他條件一定時(shí)對噴淋量進(jìn)行調節，結果顯示，隨著(zhù)液體噴淋量的增體質(zhì)量流量計后，并且經(jīng)過(guò)預熱器預熱后通過(guò)吸收反應段的下部，并且經(jīng)過(guò)加，乙烯轉化率會(huì )增加，而當噴淋量到一-定程度時(shí)，乙烯轉化率達到最高點(diǎn)分子篩干燥后將新鮮苯越熱后通入吸收反應段的上部，尾氣由塔頂經(jīng)背壓閥明顯下降。因為噴淋量對于催化劑的潤濕情況以及表面液膜的厚度造成影排出。催化蒸餾塔設有7個(gè)測溫點(diǎn)，經(jīng)過(guò)冷凝后全部會(huì )流進(jìn)入吸收反應段，響，從而影響氣液相間的傳質(zhì)效率，從而影響乙苯的生成率。噴淋量過(guò)小時(shí)通過(guò)液位計維持一定的液封， 中間吸收反應段靠伴熱維持熱量，塔釜提供少會(huì )造成催化劑不能完全濕潤，影響催化劑活性，而噴淋量過(guò)大會(huì )影響乙烯的量熱量用于乙烯和氮氣的解吸。除原料氣、尾氣及釜液每小時(shí)分析- -次外，使用效率，因此選擇液體噴淋量為4~6m3 / (m2. h)時(shí)反應乙烯轉化率與乙反應段還設有三個(gè)取樣點(diǎn)，監控反應進(jìn)行狀況。苯選擇性較好。2.3分析方法4、結語(yǔ)采用上海分析儀器廠(chǎng)生產(chǎn)的102G 氣象色譜儀進(jìn)行組分分析，色譜柱長(cháng)研究顯示，改性β沸石上采用催化蒸餾法干氣制乙苯十塊可行的，催化2m，以氫氣作為載氣，熱導池檢測，并且以上海分析儀器廠(chǎng)生產(chǎn)的sQ-206吸收法能夠使催化劑浸泡在液相中，從而提升催化劑的反應活性與使用壽氣相色譜儀作為液相組成分析，以氫氣為載氣，以十六燒為固定相，熱導池命，而且該工藝的操作壓力較低、能耗低，具有良好的應用前景。通過(guò)研究檢測、顯示，采用乙烯質(zhì)量空速0.2h-1、催化劑裝填體積分數20%、反應溫度140-1803、結果與討論C以及反應壓力不小于1. 5MPa時(shí)乙苯選擇性不小于92%，乙烯轉化率不小于3.1干氣中乙烯體積分數的影響85%，具有較好的反應效率。本文采用乙烯質(zhì)量空速0. 2h-1、催化劑裝填體積分數20%、反應溫度參考文獻:140-180C以及反應壓力不小于1. 5MPa時(shí)對乙烯體積分數對反應的影響分析[1]張振亮，王文英，國內外干氣制乙苯工藝對比，現代化工，1998，顯示，干氣的的體積分數對于催化吸收過(guò)程具有影響。結果顯示在反應壓力(9): 30~32 .一定的情況下，乙烯體積分數提高會(huì )提升乙烯分壓，有利于乙烯在液相中的[2]李東風(fēng)， 張吉瑞.催化蒸餾法干氣制乙苯的研究。石油化I,溶解吸收，從而提升乙烯轉化率，但是乙烯的選擇性會(huì )變差。研究結果顯示，2001. 30(9): 669~672催化吸收法具有較強的適應性，乙烯體積分數對于乙烯轉化率以及乙苯選擇.<<<<<<<<<<<<<<<<<.<<<<..<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<>(上接第69頁(yè))同時(shí)，為了實(shí)時(shí)監測換熱設備的腐蝕狀況，在監測換熱器進(jìn)出口處懸掛[1]程立新，楊杰輝，等.換熱設備防結垢技術(shù)進(jìn)展[J].石油化工設備, 200,0 29不同材質(zhì)的掛片實(shí)時(shí)監控腐蝕情況，見(jiàn)表2。 掛片時(shí)間是從2014年2月20(4): 22-25.日16:00時(shí)到4月1日11: 00時(shí)。從表中可以看出，掛片腐蝕情況符合碳[2]邱燕燕，王心義，韓鵬飛，等. 地熱水結垢與腐蝕機理及趨勢判別[J].焦鋼和不銹鋼的腐蝕速率要求，碳鋼的腐蝕速率小于0. 075mm/a，不銹鋼的腐作工學(xué)院學(xué)報，2003,22 (6): 424-427.蝕速率小于0. 0m/a，說(shuō)明腐蝕控制的措施作用明顯。[3]鮑其鼐.氯離子與冷卻水中不銹鋼的腐蝕[J].工業(yè)水處理，2007,27 (9):六、結論液化天然氣廠(chǎng)循環(huán)水系統的腐蝕主要發(fā)生在壓縮機后的換熱器內，這是中國煤化其控制[J].油氣儲運，因為在換熱器內發(fā)生溫度的變化，經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮后的循環(huán)水在換熱過(guò)程中容1998,17(2): 25-28.易結晶，鹽類(lèi)晶體和水中微生物分泌物粘合后容易附著(zhù)在金屬表面而成垢。[5]朱元良.碳鋼:MHC N M H G#中科技大學(xué)，2008.為了控制結垢和微生物的滋生，應在循環(huán)水中投加阻垢劑和殺菌劑，保證水[6] GB/T 50050- 2007，工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規范[S].北京:中國計劃出質(zhì)良好，才能保證工藝裝置正常運行。版社，2007.70www. chinachemi caltr ade. com