液化天然气厂循环水系统腐蚀问题研究

I I工艺设备液化天然气厂循环水系统腐蚀问题研究王晓军(西安石油大学石油工程学院陕西 西安710065)摘要:通过对换热设备腐蚀产物的分析，判断工厂内的腐蚀主要为垢下腐蚀和微生物腐蚀，分别从水质判别、溶解氧含量、CI 含量及微生物几个方面阐明了腐蚀产生的原因，对腐蚀机理做了理论解释，并针对腐蚀问题提出了控制措施。关键词:液化天然气厂循环水结垢腐蚀机理一、前言循环冷却水由于不断地蒸发浓缩而导致水中阴、阳离子的浓度增大，从而引起冷换设备和管道的结垢和腐蚀。同时，离子的富营养化也会加剧微生物的大量滋生。结垢会降低换热设备的传热效率，阻塞水流”，还会引起垢下金属的腐蚀:腐蚀会导致金属换热设备的溶解，降低设备的使用寿命，严重时会导致换热设备穿孔，引起介质的混合污染。所以，控制好循环冷却水的水质，是保证工厂正常稳定运行的重大前提。二、腐蚀问题的产生图1 换热器结垢腐蚀某液化天然气厂在投运过程中，采用了管壳式的换热设备为冷却介质降E、腐蚀原因分析温，运行过程中发现设备有腐蚀现象，在检修时拆卸换热器发现，设备内部1、水质分析已有部分列管发生了严重腐蚀，管子已经出现穿孔，而且在换热器的内壁及工厂用原水(井水)作为循环水的补充水，循环水量为1600m2/h,给水温度30C,回水温度40C，换热设备的材质为碳钢和不锈钢。原水水质的封头处有白色垢层，垢层下面也发生了严重的点蚀，见图1。好坏直接影响了循环水的水质，所以，首先用Ryznar稳定指数法对原水的水质进行初步的判别”，原水水质见表1。_PH 值碱度mg/La”_ mg/Lmg/L总铁mg/L硬度mg/L_总溶解固体mg/L7. 7004. 83119.431080. 09542920注:Ca”、总硬、总碱均以CaCo计。会有大量微生物滋生，甚至可以用肉眼观察到藻类。许多细菌微生物在新陈表1原水水质分析代谢的过程中会分泌粘液或者有机酸"，这些粘液和有机酸与杂质粘合附着根据原水水质数据计算出pHs值:在金属表面，引起结垢或者直接腐蚀金属。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-- - 总溶解固体系数:由于压缩机级间设置了空冷器，换热器设置在空冷器之后，当空冷可以一温度 系数;满足降温要求时，工厂 会将水冷换热器内的循环水停掉，这样会造成污垢沉钙硬度系数;积附着在管壁上，由于没有水流的剪切作用，污垢附着的很牢，由软垢逐渐计算稳定指数(R.S. I)值如下:四、腐蚀产生的机理R. s. I=2pHs- pH=2X7.22- 7.70=6. 74>6从换热设备的腐蚀形态分析，主要为垢下腐蚀。换热器设置在压缩机级根据稳定指数判别式可知，原水属于高硬度、中高碱度的腐蚀性水。从间和压缩机后，经过压缩后的冷剂介质为热流体，循环水为冷流体，两种介原水的水质分析，将循环水的浓缩倍数控制在3倍时，循环水的R. s. I值约质的在换热的过程中，循环水中的碳酸氢钙加速分解，而碳酸钙的溶解度随在4.0-5.0范围内，具有较强的结垢趋势。因此，水质是引起腐蚀和结垢的着温度的升高而降低，所以碳酸钙不断的结晶析出个重要因素。Ca(HCo)2→CaC0,↓+Co,↑+H2O2、溶解氧含量另一方面，细菌微生物在进行代谢活动时分泌粘液，粘液与水中杂质形工厂的循环水系统采用的是间冷开式系统，循环水是直接和大气接触散成粘泥，碳酸钙晶体和粘泥胶合后附着在金属表面成垢。热的。循环水经过填料从凉水塔的顶部均匀分散流下，和大气充分接触散热，垢在沉积的过程中，由于受到水流的作用，会变得不均匀、不连续。这在此过程中，会有大量氧气进入水中，当氧气在系统内分布不均时，会由于￥， 会有少量溶解氧进入垢下，而非结垢区域的金属表面接触充足的氧气而氧浓差而引起腐蚀。形成--层氧化膜，所以，垢下金属相对非结垢区域的金属相对比较活泼，从.、CI含量.而在水中形成了腐蚀原电池。垢下金属作为阳极不断溶解，积累了大量的从原水的水质分析, C1的含量经过蒸发浓缩后较高，这也是引起腐蚀的Fe"，为了保持电荷平衡，大量Cl进入垢下，金属氯化物水解后产生大量H',重要因素"。C1 是一种半径很小，穿透力很强的离子，当换热设备表面存在酸化了垢下区域，从而加剧了腐蚀的进行。又因为成垢区域面积很小，所以缺陷或者已经开始腐蚀时，Cl 会进入到缺陷部位或者腐蚀部位，和二价的腐 蚀过程只能在金属内部向下进行，引起点蚀5。Fe”生成FeCl, FeCl2 水解后形成大量的H，酸化该区域，加剧腐蚀的进行。五、腐蚀控制措施4、 微生物代谢自检修后Ir对循环水系统加大了治理的力度，一方面向循环水中定期由于循环水系统是开式系统，所以在散热过程中会有大量的杂质进入水定量投加了阻垢缓蚀剂、氧化型杀菌剂和非氧化型杀菌”:另一方面加大补中，尤其是遇到刮风下雨的天气，会将环境中的很多细菌微生物、泥沙、尘水量和排污量，将浓缩倍数适当降低，控制好水质指标，将pH、腐蚀性阴离土等带进水中。这些杂质为微生物的滋生提供了温床，在温度适宜的时候，子严格控制在指标范围内。材质号挂前质量吕挂后质量g_失重g .腐蚀速率m/a_2127#19. 944019. 88240. 06160. 0257进口2128#20. 439220. 37690. 06230. 0260碳钢_20. 2137_20. 1349 _0.0788出口2130#20. 2131_20. 1228_0. 0377中国煤化工-5075#22. 216622.2128_0. 0012不锈钢.22. 4738_22. 4703YHCNMHG_0. 0014 .(下转第70页)表2监测换热器 进出口挂片腐蚀情况www. chinachemicaltrade. com6工艺设备■催化蒸馏法干气制乙苯工艺的研究李龙1吴楠2路泳鑫(1大庆炼化公司炼油二厂干气制乙苯车间163411; 2. 大庆炼化公司炼油二厂加氢改制车间163411; 3. 大庆炼化公司炼油二厂干气制乙苯车间163411)摘要:乙苯是常用的工业原料，催化蒸馏法干气制乙苯是制备乙苯的有效方法，为了提升乙苯的生成率，需要考虑各工艺参数对烷基化反应的影响，从而确定工艺参数，确保制备乙苯的效率。本文采用试验的方法，对乙苯的反应影响因素进行分析，最终确定最优工艺条件。关键词:催化蒸馏法;乙苯;工艺1、前性影响不大。乙苯是生产苯乙烯系列高分子聚合物的重要原料，采用催化蒸馏法干气.2催化剂装填体积分率的影响的方式制乙苯能够从干气中制取乙烯，提升乙烯原料来源，从而提升炼厂的本文所采用的催化剂为β沸石催化剂座位催化剂，而且催化剂构建需经济效益。干气中含有大量的惰性气体，因此不能够采用液相法提取乙苯，要满足传质与反应的要求，在乙烯质量空速0.2h-1、反应温度140-180C以采用分子筛气相法能够用于生产各种形式与浓度的乙烯，而且催化剂生产能及反应压力不小于1. 5MPa是分析催化剂装填体积分数对反应的影响，研究力高，流程较为简单，但是在生产过程中，应该对干气进行严格精制。采用结果表明，当催化剂装填体积分数为20%时的乙烯催化剂最高。催化裂化生产工艺，反应原料无需经过精制，采用苯与乙烯在Y型分子筛催3. 3反应压力的影响化剂上进行乙苯生产工艺，反应温度较为温和，而且乙苯的选择性高，但是在乙烯质量空速0. 2h-1、催化剂装填体积分数20%、反应温度140-180不适宜于干气的生产。为了确保催化蒸馏法干气制备乙苯的催化效率，需要C、乙烯体积分数为15%的情况 下考察反应压力对反应效率的影响。研究的优化生产工艺，采用改性β沸石催化剂进行反应，确保乙苯的生产率。结果显示压力对于乙烯转化率的影响较为明显，压力升高时会促进乙烯在液2、试验部分相中的溶解吸收，从而促进乙烯转化率，提升反应效率:但是压力越高，反2.1试验原料应的危险性增高，因此保持在1. 5MPa时乙烯转化率与乙苯选择性最优。本文所选用的原料包括苯(CR)、 纯乙烯、高纯氮作为反应原料，所有3. 4反应温度的影响原料均为高纯，以纯乙烯和高纯氮按照一-定比例配置得到模拟干气， 而且以在乙烯质量空速0. 2h-1.催化剂装填体积分数20%、反应压力不小于β沸石催化剂作为反应催化剂。1.5MPa的条件下考察温度的影响，研究显示反应温度对于反应活性具有重要2.2试验装置的影响。在160C时乙烯转化率最高，而反应温度升高时，副反应明显增多，所采用的试验装置主要由催化蒸馏塔、气流流量计、缓冲罐、气体预热乙烯的选择性明显下降:而温度过低，反应催化剂活性不高。器等设备构成，其中催化蒸馏塔的直径为30mm， 吸收反应高度为1700m，3.5液体喷淋量的影响按照内部特定的方式装填β沸石催化剂，确保装填质量。将模拟干气通过气在其他条件一定时对喷淋量进行调节，结果显示，随着液体喷淋量的增体质量流量计后，并且经过预热器预热后通过吸收反应段的下部，并且经过加，乙烯转化率会增加，而当喷淋量到一-定程度时，乙烯转化率达到最高点分子筛干燥后将新鲜苯越热后通入吸收反应段的上部，尾气由塔顶经背压阀明显下降。因为喷淋量对于催化剂的润湿情况以及表面液膜的厚度造成影排出。催化蒸馏塔设有7个测温点，经过冷凝后全部会流进入吸收反应段，响，从而影响气液相间的传质效率，从而影响乙苯的生成率。喷淋量过小时通过液位计维持一定的液封， 中间吸收反应段靠伴热维持热量，塔釜提供少会造成催化剂不能完全湿润，影响催化剂活性，而喷淋量过大会影响乙烯的量热量用于乙烯和氮气的解吸。除原料气、尾气及釜液每小时分析- -次外，使用效率，因此选择液体喷淋量为4~6m3 / (m2. h)时反应乙烯转化率与乙反应段还设有三个取样点，监控反应进行状况。苯选择性较好。2.3分析方法4、结语采用上海分析仪器厂生产的102G 气象色谱仪进行组分分析，色谱柱长研究显示，改性β沸石上采用催化蒸馏法干气制乙苯十块可行的，催化2m，以氢气作为载气，热导池检测，并且以上海分析仪器厂生产的sQ-206吸收法能够使催化剂浸泡在液相中，从而提升催化剂的反应活性与使用寿气相色谱仪作为液相组成分析，以氢气为载气，以十六烧为固定相，热导池命，而且该工艺的操作压力较低、能耗低，具有良好的应用前景。通过研究检测、显示，采用乙烯质量空速0.2h-1、催化剂装填体积分数20%、反应温度140-1803、结果与讨论C以及反应压力不小于1. 5MPa时乙苯选择性不小于92%，乙烯转化率不小于3.1干气中乙烯体积分数的影响85%，具有较好的反应效率。本文采用乙烯质量空速0. 2h-1、催化剂装填体积分数20%、反应温度参考文献:140-180C以及反应压力不小于1. 5MPa时对乙烯体积分数对反应的影响分析[1]张振亮，王文英，国内外干气制乙苯工艺对比，现代化工，1998，显示，干气的的体积分数对于催化吸收过程具有影响。结果显示在反应压力(9): 30~32 .一定的情况下，乙烯体积分数提高会提升乙烯分压，有利于乙烯在液相中的[2]李东风， 张吉瑞.催化蒸馏法干气制乙苯的研究。石油化I,溶解吸收，从而提升乙烯转化率，但是乙烯的选择性会变差。研究结果显示，2001. 30(9): 669~672催化吸收法具有较强的适应性，乙烯体积分数对于乙烯转化率以及乙苯选择.<<<<<<<<<<<<<<<<<.<<<<..<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<>(上接第69页)同时，为了实时监测换热设备的腐蚀状况，在监测换热器进出口处悬挂[1]程立新，杨杰辉，等.换热设备防结垢技术进展[J].石油化工设备, 200,0 29不同材质的挂片实时监控腐蚀情况，见表2。 挂片时间是从2014年2月20(4): 22-25.日16:00时到4月1日11: 00时。从表中可以看出，挂片腐蚀情况符合碳[2]邱燕燕，王心义，韩鹏飞，等. 地热水结垢与腐蚀机理及趋势判别[J].焦钢和不锈钢的腐蚀速率要求，碳钢的腐蚀速率小于0. 075mm/a，不锈钢的腐作工学院学报，2003,22 (6): 424-427.蚀速率小于0. 0m/a，说明腐蚀控制的措施作用明显。[3]鲍其鼐.氯离子与冷却水中不锈钢的腐蚀[J].工业水处理，2007,27 (9):六、结论液化天然气厂循环水系统的腐蚀主要发生在压缩机后的换热器内，这是中国煤化其控制[J].油气储运，因为在换热器内发生温度的变化，经过蒸发浓缩后的循环水在换热过程中容1998,17(2): 25-28.易结晶，盐类晶体和水中微生物分泌物粘合后容易附着在金属表面而成垢。[5]朱元良.碳钢:MHC N M H G#中科技大学，2008.为了控制结垢和微生物的滋生，应在循环水中投加阻垢剂和杀菌剂，保证水[6] GB/T 50050- 2007，工业循环冷却水处理设计规范[S].北京:中国计划出质良好，才能保证工艺装置正常运行。版社，2007.70www. chinachemi caltr ade. com