在线文库
全部分类
  • 实用文档 >
    实用文档
    总结/汇报 工作计划 实施方案 讲话/发言 心得体会 民主生活会专栏 往来文书 党团工作 合同/协议 求职/职场 表格模板 PPT模板区 主题教育专栏
  • 项目前期 >
    项目前期
    环境影响评价报告 可行性研究报告 项目建议书 项目申请报告/资金 项目计划书/策划书 项目选址/土地利用 社会稳定风险评估报 节能评估/清洁生产 矿山地质环境保护/ 安全评价报告/安全 初步设计 水土保持方案 水资源论证报告 矿产勘查/储量核实/ 地质灾害危险性评估 防洪/防震/防雷评价 职业病危害评价及防 招标/投标/评标文件 项目前期工作/项目
  • 工程管理 >
    工程管理
    设计方案 施工组织设计 施工方案 工程监理/造价 施工工艺 技术交底 验收规范/验收标准 环境保护验收报告 验收报告/验收表单 施工/监理合同 工程管理/工程表格
  • 时代专栏 >
    时代专栏
    调研报告/行业分析 发展规划/规划设计 脱贫攻坚战专栏 乡村振兴战略专栏 污染防治攻坚战专栏 扫黑除恶专项斗争专 ppp项目专栏 一带一路专栏 改革开放40周年专栏
  • 教育考试 >
    教育考试
    幼儿/小学教育 初中教育 高中/职业教育 成人/电大/自考 高等教育/毕业论文 教学研究/教育管理 从业资格考试 IT计算机考试 医药卫生考试 公务员/司法考试 知识竞赛试题
  • 专业资料 >
    专业资料
    人文社会/法律 建筑/建材/土木 环境科学/食品科学 电力/水利 能源/化工 冶金/矿山/地质 道路/交通/物流 机械/仪器/仪表 电子/电路 医药/卫生 纺织/轻工业 IT/计算机/通信 材料科学 航空/兵器/核科学 自然科学 农林牧渔
  • 经管营销 >
    经管营销
    经济/金融/财税 人力资源管理 市场营销 财务管理/分析 生产/经营管理 安全/应急管理 采购/供应链管理 商标/专利/知识产权 企业管理 制度汇编/手册
  • 标准规范 >
    标准规范
    市政/建筑/建材标准 冶金/化工/机械标准 矿山/地质/测绘标准 能源/电力/电气标准 IT/计算机/电信标准 道路/交通/物流标准 医药卫生标准 轻工纺织标准 农林牧渔/水利标准 环境保护/食品标准 安全/气象/防灾标准 管理体系认证标准 政务/商务服务标准 国外/国际标准 标准书籍/手册
  • 生活休闲 >
    生活休闲
    家具家电/家装 饮食 保健养生/体育 婚姻家庭 美容服饰 娱乐时尚 旅游购物 摄影/摄像/绘画 影视/动漫/游戏 幽默滑稽 音乐 文学/小说 随笔/综合
  • 综合区 >
    综合区
  • 换一换
    首页 在线文库 > 资源分类 > PDF文档下载
     

    常减压装置塔顶低温系统露点腐蚀及铵盐沉积研究.pdf

    • 资源ID:20157       资源大小:562.45KB        全文页数:8页
    • 资源格式: PDF        下载权限:游客/注册会员/VIP会员    下载费用:8积分 【人民币0.8元】
    快捷注册下载 游客一键下载
    会员登录下载
    三方登录下载: 微信快捷登录 QQ登录   微博登录  
    下载资源需要8积分 【人民币0.8元】
    邮箱/手机:
    温馨提示:
    支付成功后,系统会自动生成账号(用户名和密码都是您填写的邮箱或者手机号),方便下次登录下载和查询订单;
    支付方式: 支付宝    微信支付   
    验证码:   换一换

    加入VIP
     
    友情提示
    2、PDF文件下载后,可能会被浏览器默认打开,此种情况可以点击浏览器菜单,保存网页到桌面,既可以正常下载了。
    3、本站不支持迅雷下载,请使用电脑自带的IE浏览器,或者360浏览器、谷歌浏览器下载即可。
    4、本站资源下载后的文档和图纸-无水印,预览文档经过压缩,下载后原文更清晰   

    常减压装置塔顶低温系统露点腐蚀及铵盐沉积研究.pdf

    第43卷第1期 2O14年1月 石油化工设备 PETROCHEMICAl EQUIPMENT Vo1.43 No.1 Jan.2014 , ” “ “ ” ” ‘。、 j试验研究j ........... 文章编号10007466201401000108 常减压装置塔顶低温系统露点腐蚀及铵盐沉积研究 程光旭 ,马贞钦。,胡海军 ,盛 1.西安交通大学,陕西西安710049;2.中国核动力研究院 3.中国石油兰州石油化工公司研究院,甘肃兰州 刚。 ,四川成都610000; 780060 摘要炼油厂常减压装置塔顶低温部位的腐蚀和铵盐沉积是影响装置长周期安全运行的主要因 素,腐蚀薄弱环节发生在露点区域,而影响露点腐蚀的关键因素是pH值。选用Aspen软件中的电 解质模型,根据塔顶的组分及腐蚀气体的含量,对此低温系统的pH值进行了模拟计算,确定了露 点区域溶液中的pH值,并对工艺防腐措施中的注氨和注水进行模拟计算,研究其变化对pH值的 影响。利用氯化铵盐的结晶曲线分析塔顶系统的氯化铵结晶趋势,得到了沉积温度,同时探讨塔顶 系统的操作压力、注氨量和注水量等变化对氯化铵盐沉积温度的影响,得到了沉积规律。 关键词常减压装置;露点腐蚀;流程模拟;电解质模型;铵盐沉积 中图分类号TQO51.8 文献标志码A doi10.3969/j.issn.10007466.2014.01.001 Study on Dew Point Corrosion and Ammonium Salt Depositing at Low Temperature System of Atmospheric and Vacuum Distillation Unit CHENG Guang-xu ,MA Zhenqin ,HU Hai-jun ,SHENG Gang3 1.Xi’an Jiaotong University,Xi’an 710049,China 2.Nuclear Power Institute of China,Chengdu 610000,China; 3.Research Institute,Lanzhou Petrochemical Company of CNPC,Lanzhou 730060,China AbstractAtmospheric and vacuum distillation unit is an important processing equipment of crude oil.In the whole unit,corrosion at low temperature region and ammonium salt deposition are always the main factors that effect on long period and safe operation for the unit.The compo sitions of the product from atmospheric and vacuum distillation are usually SO complicated that ac tual proportions of compositions are unavailable;thus the light hydrocarbons and fictitious com ponents are only estimated by simulation .Based on flow rate of the atmospheric and vac uum distillation unit,chemical process of the primary tower,atmospheric tower and vacuum are simulated by using software Aspen,to obtain the component and flow rate of overhead.Serious corrosion at lowtemperature part of column top system usually occurs in the dew point region,in which p H value is a key impact factor.Based on contents of components and corrosive gas in top of tower,electrolyte model of Aspen is used to determine the pH value in solution of dew i oint region.And the processes of ammonia and water inj ection are simulated to investigate the influ一 收稿日期20130801 基金项目国家自然科学基金项目No51175403;国家青年基金项目No51105296 作者简介程光旭1960一,男,山东菏泽人,教授,博士,主要从事化工系统及装备的可靠性研究。 石油化工设备 2014年第43卷 ence on p H value,providing theory basis for corrosion prevention of refining equipment.In view of serious underdeposit corrosion of ammonium salt,ed by chemical reaction between inj ec ted ammonia with acidic gas in the pipeline on the top of distillation tower,the crystallizing tend ency of ammonium chloride is analyzed by the crystallization curve to obtain the deposition tem perature.The results are of great value for study of deposition law. Key wordsatmospheric and vacuum distillation unit;dew point corrosion;process simulation electrolytic model;ammonium salt deposition 近年来,随着劣质、重质原油开采比例逐步增 大,炼油装置处理介质的硫含量、酸值越来越高。常 减压蒸馏是炼油的第一道工序,更容易发生腐蚀问 题。设备腐蚀不仅影响整个炼油装置的正常运行, 而且影响产品质量、产品收率和经济效益等,因腐蚀 减薄引起的泄漏可能会造成严重的环境污染,可危 及到人身安全l_1 J。 经腐蚀调查发现,常减压蒸馏装置的腐蚀主要 包括塔顶低温系统腐蚀、环烷酸腐蚀和高温硫腐蚀 3种,其中以发生在塔顶分馏系统的低温腐蚀最为 严重[4]。造成塔顶低温腐蚀的原因主要有两个① 原油中无机盐和硫化物在高温下分解形成HC1和 H。S,同轻烃一起挥发进入塔顶低温系统形成HC1一 H S-H。0多元腐蚀环境,造成设备严重的酸腐蚀, 在露点区域尤为突出[5]。②HC1和H S与塔顶管 线注入的无机氨和有机胺反应生成铵胺盐造成设 备垢下腐蚀。 ’ 针对露点腐蚀,邵建雄认为NH。与HC1的沸 程不同,在塔顶冷凝过程中的露点区域,系统全部的 HC1集中在初期冷凝水中,而NH。的量相对较少, NH。对HC1的中和作用不大,所以具有很强的酸 腐蚀[6]。Kivisakk通过实验发现露点处的腐蚀速率 比露点之后位置的腐蚀速率高得多[7]。吴春生等人 通过实验模拟了初凝区露点部位的酸浓度和腐蚀环 境,在无防护措施未注氨和缓蚀剂的情况下,2O 钢挂片的腐蚀速率高达100 mm/a[8]。Cypriano和 Poniciano模拟塔顶低温露点腐蚀,得出影响露点区 域腐蚀的主要因素是pH值高低的结论[g]。 工程中,主要采用“一脱三注”的方法来控制露 点腐蚀,即通过简单分析分离罐中污水数据来间接 判断露点腐蚀情况,并指导注水、注中和剂和缓蚀 剂。但这种控制主要依赖于工程经验,不太准确,现 有研究主要通过模拟实验来获得露点pH值和腐蚀 速率。然而,工程中的露点腐蚀是在复杂相变环境 下的一个多元介质溶解、电离及反应的过程,现有研 究很难完全模拟工业现场环境,也未能从露点相平 衡和离解平衡的角度出发,研究工艺防腐参数对 pH值的影响。准确地预测露点pH值是控制低温 系统露点腐蚀的关键,研究低温系统中介质组成对 pH值的影响具有重要的意义。 铵盐引起的垢下腐蚀是影响常减压装置安全运 行的另一个重要因素。Diego和Valenzuela等认为 塔顶系统的铵盐沉积及垢下腐蚀问题是由中和剂注 入不合理引起的_1。。。Duggan G G和Rechtien R G 通过很多现场案例的分析认为铵盐的腐蚀主要是氯 化铵盐在干态的气体中直接从气相沉积在设备表面 而造成的,沉积条件与系统温度及压力等有关_】 。 Valenzuela D P等研究了NH4 Cl、DEAHC1溶液 中碳钢表面腐蚀速率与电导率、粘度和密度之间的 耦合关系,指出质子氨的迁移过程是腐蚀的控制步 骤[1。 。在塔顶冷凝系统中,介质组成、冷却温度、 压力和注水等因素都会影响到铵盐沉积,现有研究 很少全面分析这些因素对铵盐沉积的影响。 1 常减压装置塔顶低温系统露点腐蚀关键 因素研究 1.1 常减压装置塔顶低温系统 常减压装置塔顶低温系统是指塔体顶部部分塔 板、塔顶挥发线、热交换器和空冷器等组成的系统, 选取常压塔为研究对象,其低温系统示意流程见 图1。 注注缓注 图1塔顶低温系统流程示图 从塔顶出来到热交换器入口处的这一管线段 中,介质为气相轻油、水蒸气、HC1、H S以及微量的 第1期 程光旭,等常减压装置塔顶低温系统露点腐蚀及铵盐沉积研究 杂质气体,如COz、有机酸等。管内介质以气态形式 存在,经过冷凝设备降温,当温度达到露点温度时, 开始有液相形成。在此之后,管内介质以气液两相 的形式在管道内流动。 原油中含有的氯化物和硫化物是引起腐蚀的 主要原因。原油经过电脱盐后还含有大量的氯化 物,主要以无机盐的形式存在,这些成分在蒸馏过 程中转变为腐蚀性介质CaC1 和MgCI ,并在 120℃时发生水解反应,生成具有强烈腐蚀性的介 质HC1。水解反应与温度、盐水浓度、钙镁盐比 率、原油酸值和原油其他杂质含量有关。一般而 言,盐水浓度大、钙镁盐比率高、原油酸值高、重金 属含量高的原油在加工过程生成的盐酸量越大, 产生的腐蚀性也更强。 而HzS由二硫化物、硫醚等热稳定性较差的硫 化物在加工过程中受热分解后生成,其生成量主要 取决于硫化物含量、热稳定性和温度。当温度低于 250℃时,HzS的生成量较低,但当温度高于250℃ 时,硫化物的分解速度增大,且温度越高硫化物分解 越迅速。 为了减轻塔顶管线的低温腐蚀,须在塔顶管线 注入中和剂,常用的中和剂包括无机氨和有机胺。 目前在许多炼油厂还在应用无机氨作为中和剂,而 且部分炼厂向常压塔顶注的水中,也含有较多的铵 离子。文中特针对无机氨注入方式,研究铵盐沉积 规律和影响因素。 1.2 露点腐蚀机理 塔顶低温管线内的油气经过冷换设备时逐步降 温,在一定的压力和温度下水蒸气开始结露,该区域 水的含量极少,形成的溶液中酸浓度很高,产生强烈 的稀盐酸腐蚀环境 。 露点部位是气相转变为液相的位置,腐蚀最为 严重,露点pH值可以达到2.o~3.o Ll 。在露点之 后,随着温度的降低,冷凝水的量逐渐增加,盐酸溶 液不断被稀释,溶液中pH值增大。在水蒸气冷凝 过程中,油气中的腐蚀介质迅速溶解到露水中,并达 到汽液相平衡和反应平衡,另外,还满足物料平衡和 电中性方程,其平衡过程如下。 挥发性组分汽、液相平衡 HClg HCl1 1 H Sg HzS1 2 NH。g NH。1 3 H2Og,---H2O1 4 液相反应平衡 2H2O H3O OH一 5 H2SH2O H3O HS一 6 HS一H2O H3O S。一 7 HClH2O H3O C1一 8 NH3H2O NH4 OH一 9 NH4。rC1一 NH4C1 10 NH4 HS一 NH4HS 11 多元组分达到汽液平衡时,任意组分的汽、液相 逸度相等L1 ,即 P一 m H 12 式中,Y P为组分的汽相分压; 为组分的汽相逸 度系数;mi为以分子形式存在的电解质的摩尔质 量;7i为组分的活度系数;H 为分子溶质的亨利系 数。 液相中电解质电离达到平衡状态,其平衡方 程为l_】 lnK 一∑ lnaf 13 i 其中 a。一y 式中,K 为组分 的化学平衡常数; , 为组分i的 化学反应计量数;a 为组分i的活度,zi为介质的 浓度。 1.3 露点区腐蚀因素pH值模拟分析 塔顶露点腐蚀与油气组成、腐蚀介质含量、压 力、温度紧密相关。利用Pro//II软件对常减压的 工艺流程进行模拟,获得的初馏塔、常压塔和减压塔 的各个侧线的基本流量和温度,经与实际工况对比 验证,与实际工况数据基本吻合。 常压塔塔顶流出组分的质量流率为 96 337.87 kg/h,平均分子量为76.80 kg/kmol,温 度为142.56℃,压力为186.33 kPa。工程中无法 对塔顶挥发管线中气体的HC1和H。S含量进行直 接测量。 在低温系统的腐蚀反应中,参与反应的腐蚀性 气体中的氯和硫基本都存在溶液中,最终通过分离 罐分离出来。因此,可以通过污水中氯离子和硫离 子的含量来确定气体中参与反应的HC1和H。S的 量。201010,某常压塔塔顶分离罐中污水的14组 数据见表1。 从表1可以看出,氯离子和硫离子的年平均变 化波动并不大,回流罐中冷凝水的质量流量为14~ 28 t/h,由此推算出HC1和H S的质量流量变化为 2~3 kg/h,均取最大量3 kg/h进行模拟计算,实际 中注氨量为4~8 kg/h。 石油化工设备 2Ol4年 第43卷 表1 某常压塔塔顶冷凝水监测数据 序号 硫离子质量 浓度/mgL 常压塔塔顶出来的气体主要由Petrol一汽油、 Vapor一水蒸气及Corr一腐蚀性气体HC1和H S这 3部分组成,塔顶管线中的注氨和注水会影响pH 值。用Aspen软件对塔顶低温系统进行模拟计算, 确定其露点温度和压力下系统中溶液的平衡情况, 从而得到pH值。溶液中pH值的确定需要知道溶 液中氢离子的浓度,因此通过在Aspen软件中选用 电解质NRTL模型,在露点之后形成的溶液中可以 生成HCl、HzS和NH。的电解质模块。 根据常压塔塔顶出来的油气可以确定其泡点和 露点曲线,可以得出某一压力下对应的油气露点温 度,关系曲线见图2。 日 蓦 温度/ 图2塔顶气体泡点和露点曲线 根据实际工况,塔顶低温系统的压力为 120 kPa,从图2中可确定露点温度约为118℃。 露点是气体转变为液体的一个临界点,选取露 点之后的1l5℃为研究工况,在该工况下注氨量变 化时pH值的变化过程见图3。 注氨量/kg‘h 图3 pH值随注氨量的变化£115℃ 从图3可以看出,在注氨量由4 kg/h变大到 8 kg/h的过程中,露点区域的pH值变化不大。由 前面的分析知pH值应控制在6.0~8.0才能使材 料的腐蚀速率最低,而图中pH值均低于6.0。因 此,在单独注氨的情况下不能有效控制露点区域 pH值,该区域腐蚀较严重。在考虑注水时,露点 pH值的变化过程见图4。 注水量/kg‘h 图4 pH值随注水量的变化£115 C 从图4中可以看出,在配合注水的情况下,露点 区域pH值有很大改善。当氨的注入量为4 kg/h 时,要使露点区域pH值达到规定的6.0~8.0,注 水量应在5 t/h以上。随着注氨量的增加,达到要 求所需的注水量逐渐减少。 以上分析是在露点区域温度t一115。C时,pH 值随注氨和注水的变化趋势。在实际的常减压装置 中,该区域通常发生在管道内部,不能进行直接测 量。因此,通过模拟计算可以为实际中控制露点区 域pH值提供很好的指导。实际工况下能直接测量 的是经过油水分离罐分离出来的污水中的pH值, 油水分离罐的温度在40℃左右,因此可以设置温度 £一40。C,观察pH值的变化趋势。 当注氨量变化时,油水分离罐中pH值的变化 趋势见图5。 第1期 程光旭,等常减压装置塔顶低温系统露点腐蚀及铵盐沉积研究 注氨量/kg h 图5分离罐中 zl0℃pH值随注氨量的变化示图 从图5中可以看出,在没有注水的情况下,分离 罐中温度 一40℃时,溶液中的pH值已经达到6.0 ~8.0。因此,在温度较低时,不注水时腐蚀也不严 重,但是露点区域的pH值却很低。 当注水量变化时,油水分离罐中pH值随注水 量变化趋势见图6。 注水量/kg。h‘ 图6注水情况下分离罐中f一40℃pH值变化示图 从图6可以看出,模拟得到的分离罐中pH值 基本分布在该区间内。常压塔顶分离罐中冷凝水 pH值的波动较大,冷凝水监测数据表明,pH值分 布中有62 介于7.0~8.0,23%介于6.0~7.0,还 有15 介于其它区间内。分离罐中的数据是在低 温下测量的,其值不能直接反应严重露点区域的情 况,故不能只从分离罐的数据判断腐蚀的严重程度, 还应结合露点区域的腐蚀情况才能有效防止常减压 装置低温系统的腐蚀。 1.4防腐措施分析 在塔顶管线注氨、缓蚀剂和水是工艺防腐措施。 注氨的目的是中和液相中的酸,提高溶液中的pH 值。缓蚀剂可在金属表面形成保护膜,阻隔腐蚀介 质与金属的接触,防止酸的腐蚀。注水不仅可以吸 收酸性气体、冲洗铵盐,还可以提高水相pH值。另 外,注水相当于进行了一次换热,可以使露点位置往 前移动,但过量的水会加大露点位置后的冲刷腐蚀, 并降低系统的热利用率。合理地控制中和剂、缓蚀 剂和水的注入量是控制塔顶低温腐蚀的关键。 目前,大多数炼油企业通过监控回流罐中水相 的pH值,并与预定的界限进行比较,如果超出标准 就微调中和剂和水的注入量。但这种控制并不准 确,通常pH值控制在合理范围内,但Fe抖浓度超 标。在这方面,Shell公司开发一种基于离子平衡 模型的助剂自动加注优化系统,可以根据氨中和剂 的性质、油气腐蚀介质浓度、流速、注水量、Fe 浓 度等参数优化助剂注入量,在降低露点酸腐蚀的同 时保证铵盐不沉积。日本栗田公司开发了类似的系 统,已经在镇海炼化公司常压塔助剂加注系统中应 用。这两种系统价格昂贵,需要特定的中和剂,运行 费用高。因此,开发具有自主知识产权的注剂加注 优化系统非常有必要。 2氯化铵盐沉积失效研究 2.1 铵盐沉积分析 2.1.1 塔顶系统铵盐沉积判定 常减压蒸馏工艺进料的原油中含有氯和硫等杂 质,在加工过程中会形成HCI和H。S,HC1和HzS 会随着塔顶馏出物一起进入 顶管线中。同时,在 塔顶管线注入中和剂NH。,在高温条件下,气相中 的HC1、H。S和NH。均以气相的形式存在。在经 过冷换设备进行换热时温度降低,当温度降低到一 定程度时,气相中的HC1、H S和NH。会直接生成 氯化铵NH e1盐和硫氢化铵盐NH HS固体晶 体沉积在设备表面。这一反应过程在气相中达到动 态平衡,其反应方程式如下 NH3 HC1gF NH4CI 14 NH3gH2S NH4HS 15 以上两个反应的平衡主要受温度和各物质所占 的分压的影响,分压的乘积用结晶系数K 来表示, kp一[HClPH2s NH3。 同一温度下,氯化铵盐和硫氢化铵盐对应不同 的结晶系数。因此,氯化铵盐和硫氢化铵的沉积主 要从温度和结晶系数来判断,其相关数据见文献 E175,文中列出部分数据,见表2。 表2铵盐结晶系数Kp kPa 介质一 百 NH4121 4.7510_。3.23X101.9110一 4.52X10~3.09X10一 NH4HS 3.82l0s l_68106 2.51106 4.2110 1.1710 石油化工设备 2014年第43卷 从表2中可以看出,在同一温度下,硫氢化铵的 结晶系数要比氯化铵的结晶系数高得多。对所研究 的常减压装置来说,初馏塔和常压塔的塔顶系统压 力属于低压范围,减压塔顶系统压力比大气压要低, 而系统中含有的HC1和H。s都是微量的,一般不 能达到硫氢化铵的沉积条件,同时塔顶管线注入的 氨的量是一定的,即氨所占的分压一定,根据冷凝水 数据可知塔顶低温系统中氯化氢和硫化氢的含量没 有数量级上的差异。因此,在塔顶系统中,能从气相 直接变成固相沉积在金属表面的主要是氯化铵盐, 文中研究常减压装置铵盐沉积也主要考虑的是氯化 铵盐。 2.1.2氯化铵盐沉积失效机理 铵盐沉积在金属表面之后,由于极强的吸湿性, 铵盐能够吸收气相中含有的水蒸气,在沉积的管壁 处局部形成了高浓度的铵盐冰溶液,从而造成垢下 腐蚀。NH Cl盐是强酸弱碱盐,其水溶液会发生 水解 NH C1H2O;一HC1NH3H2O16 铵盐水溶液也会吸收少量的H。S,形成H。S HClHO腐蚀环境,促进了垢下酸腐蚀。垢下腐蚀 使金属表面呈现凹凸不平的腐蚀坑,腐蚀产物呈酥 松状。这主要由于金属表面同形成的垢层之间存在 着碱性或酸性腐蚀环境,造成金属的连续腐蚀,金属 表面的保护膜层不断剥落,新鲜表面暴露出来。随 着时间的推移,腐蚀逐渐向金属内部延伸发展,直至 穿孔失效。 2.2 塔顶低温系统氯化铵盐结晶分析 氯化铵盐的沉积是气相中HC1和NH。的结晶 系数大于结晶反应平衡常数。由氯化铵的结晶沉积 曲线可知,NH Cl的结晶受温度和结晶系数K。的 影响,在温度一定的情况下,气体中的K。值大于一 定数值后,就开始有NH C1固体生成。 根据分离罐污水中氯离子和硫离子的含量,可 以确定塔顶出来的HCI量为2~3 kg/h,取最大值 3 kg/h。塔顶油气质量流量为1 254.33 kmol/h, 先取NH。的注入量为4 kg/h进行计算,系统压力 为120 kPa,可以计算系统中氯化铵的结晶系数K。 一 Hcl PNH 7.864 010一。2.251 110一 1.770 310一 kPa 。 在露点温度t118 oC之前管束中的流体均是 以气相存在,在压力不变的情况下,由于其组成不会 发生变化,其结晶系数K 是一个定值,结晶温度的 确定见图7。 日 咯 姆 温度,℃ 图7氯化铵结晶温度确定不图 从图7可以看出,此时氯化铵的结晶温度在 133℃左右,当温度低于该温度时就开始有铵盐形 成,且在油气的露点温度£一118。C之上。因此,在 油气冷却到露点之前就会有铵盐形成,而到露点后, 油气开始转变成液体,气体中含有的HC1和NH。 开始溶解在液体中,导致气相中HCI和NH。的分 压下降,结晶系数也随之变小,其露点区域结晶系数 变化趋势见图8。 日 纂 垛 瑶 好 loo lO5 1lO 115 l2O 125 温度,℃ 图8露点区域结晶系数变化趋势不图 从图8中可以看出,在露点区域,气相中的HCI 和NH。由于部分溶解在液体中使得结晶系数变小, 气相中不再具备产生铵盐条件。 铵盐容易形成的区域应在露点之前的气相结晶 温度到露点温度这一段管束,其示意图见图9。 气 相 一容易遭受铵盐沉积的区域圆最初的露点区域 图9塔顶热交换器内部铵盐易沉积区域示图 2.3 影响因素分析 2.3.1 注氨量的影响 在其他条件不变的情况下,氨注入量的变化将 4 4 4 4 4 4 5 5 O 0 0 O 0 O O 0 X 5 0 5 0 5 O O O 3 3 2 2 1 1 5 S 0 0 O O 0 X O 5 O 0 2 1 1 5 第1期 程光旭,等常减压装置塔顶低温系统露点腐蚀及铵盐沉积研究 会改变其所占的分压,进而影响其结晶系数K。,氯 化铵的结晶温度也会随之而发生变化,其变化趋势 见图1O。 从图1O中可以看出,随注氨量的增大氯化铵的 结晶温度也随着增大,当注氨量从4 kg/h上升到 8 kg/h时,氯化铵结晶温度从133℃提高到142℃。 注氨量增大扩大了结晶温度范围,会使铵盐腐蚀问 题更严重。 建 图1O 氯化铵结晶温度变化曲线 2.3.2 操作压力的影响 常减压装置的操作条件比较复杂,其塔顶系统 的压力在不同的条件下会发生变化,总压的变化将 会影响每一组分分压的变化。当系统操作压力增加 时,NH。和HC1在气相中的分压也随之增大,使得 氯化铵结晶系数K 也随之增大,最终使得氯化铵 的结晶温度升高,结晶温度随系统压力变化结果见 图11。 从图11中可知,当压力由lOO kPa升高到 150 kPa时,氯化铵结晶温度从132℃升高到 】47。C 赠 图1l 压力对氯化铵结晶温度影响变化曲线 2.3.3 注水量的影响 为了防止铵盐的结晶,通常处理的办法就是注 水。注水一方面可以清洗管束内形成的铵盐,防止 管道堵塞,另一方面可以降低HC1和NH。的分压, 进而降低其结晶温度。但注入水过多可能会引起管 束冲蚀失效,同时会造成油水分离的时间过长。注 入的水一般要求与气相充分接触,接触不充分易引 起铵盐沉积。 注水量对结晶温度的影响见图12。 图12不J司注水量F NH C1结晶温度变化趋势 从图12中看出,结晶温度随着水注入量的增多 而降低,当注水量从2 t/h增加到10 t/h时,结晶温 度从132C下降到122℃。故加大注水量可以缓解 铵盐沉积,当铵盐的结晶温度低于露点温度时,就可 以有效降低铵盐在热交换器管束内结晶。但是注水 量的增加会使管束中的水含量增加和流速增大,容 易发生冲蚀失效。因此,在不产生冲蚀失效的前提 下,提高注水量可以降低塔顶低温系统氯化铵沉积。 此外,热交换器的人口温度和流量也会影响露 点发生的位置。如果入口温度下降或流量增大,会 使混合油气的露点发生位置前移,使铵盐在热交换 器管束内沉积的范围变小,但会增加入口管线的铵 盐沉积问题。 2.4 防止铵盐沉积的措施 目前对铵盐沉积的控制是同腐蚀的控制结合在 一起的,主要采取合理的工艺防腐措施。工艺防腐主 要是为解决常减压装置“三顶”初馏塔顶、常压塔顶、 减压塔顶系统中低温轻油部位设备、管道腐蚀所采 取的电脱盐、注中和剂、注缓蚀剂和注水等工艺控制 措施。严格控制含盐量、含硫量,选用更高效的中和 剂和缓蚀剂,加大注水量,都可以减轻塔顶露点腐蚀。 除了工艺防腐外,还可以改变注入点位置和喷 嘴形状,以提高中和剂和油气混合的效果。注中和 剂、缓蚀剂和水时,如果注入管深入到挥发线管的中 央位置,并将注人口末端加喷头或设计成喇叭状,可 以使中和剂在物料中更均匀分散,提高混合和吸收 效果,减少铵盐垢下腐蚀。 3 结论 1塔顶管线注氨和注水量是影响塔顶低温系 统露点区域pH值的关键因素,通过模拟计算得到 8 石油化工设备 2014年第43卷 了pH值控制在规定范围的氨和水的合理注入量, 并对注入量的变化进行了分析。结果表明,单纯注 氨量的变化很难使露点区域pH值达到理想的范 围,通过配合注水才能达到预期目的。 2根据常减压装置氯化铵盐沉积失效的机理 及其特点分析了氯化铵盐的沉积过程,并对低温系 统的氯化铵盐沉积进行计算,得到了氯化铵盐结晶 温度的分布。探讨了系统压力、注氨量和注水量变 化对氯化铵盐沉积温度的影响,结果显示氨的注入 和系统压力增大会使铵盐沉积温度升高,水的注入 使得铵盐沉积温度降低。 参考文献 E1]廖芝文,颜军文.常减压蒸馏装置低温腐蚀与防护[J]. 石油化工腐蚀与防护,2008,25234~37. LIAO Zhiwen,YAN J unwen.Low Temperature CorrosionProtection in Crude Distillation Unit rJ]. CorrosionProtection in Petrochemical Industry, 2008,25234-37. [2]李志敏.常减压蒸馏装置火灾事故辨识级预防措施 [J].石油化工安全环保技术,2011,2713840. LI Zhimin.Ident-fication of Fire Hazard in Atmos~ pheric and Vacuum Distillation Unit and Preventive Measures[J].Petrochemical Safety and Environmental Protection Technology,20l1,2713840. [3] 赵敏,康强利,赵恒庆,等.石化行业腐蚀监测数据的管 理现状及展望EJ].全面腐蚀控制,2007,2113638. ZHA0 Min,KANG Qiang li,ZHA0 Hengqing,et a1.Management of Corrosion-Monitoring Data in Pet rochemical Industry[J].Total Corrosion Control, 2007,2113638. [4]任忍奎,赵达生.常减压塔顶冷凝系统的腐蚀与防护 [J].石油化工腐蚀与防护,1998,1549-11. REN Renkui,ZHAO Dasheng.Corrosion of Ovet head Condensation System of Atmosphericvacuum Distillation Unit l-J].CorrosionProtection in Petro chemical Industry,1998,1549 11. E5]张德义.含硫原油加工技术[M].北京中国石化出版 社,2003. ZHANG De-yi.Process Tecbo y of Sour Crude Oil [M].Beij ingChina Petrochemical Press Co.Ltd., 2003. [6] 邵建雄.常减压塔顶系统腐蚀控制[J].石油化工腐蚀 与防护,2004,2131621. SHAO Jianxiong.Controlling Overhead Corrosion of Atmosphericvacuum Distillation Towers[J].Corro sionProtection in Petrochemical Industry,2004,21 316-21。 [7] Kivisakk U.A Test for Dew Point Corrosion of Stainless Steels in Dilute Hydrochlorie Acid[J]. Corrosion Science。2003,453485495. [8] 吴春生,侯锐钢.注氨法解决常压塔塔冷凝系统腐蚀存 在的问题及对策研究[J].腐蚀与防护,2003,2410 3335. wu Chunsheng,HOU Ruigang.Some Problems and Countermeasure for the Ammonia Inj eetion Technology to Control Corrosion of the Condensation System in Atmospheric Tower[J].CorrosionProtection, 2003,24103335. [9]Cypriano D,Ponciano J,Jambo H.Crude Unit over head Corrosion PH Profile and Corrosion Rate of Car- bon Steel under Controlled condensation[J].Materials and Corrosion,2010,6111955960. [1O]Diego P V,Ashok K D.Refinery Crude Column Over head Corrosion Control,Amine Neutralizcr Eectrolyte Thermodynamics,Thermochemical Properties and Phase Equilibria[J].Fluid Phase Equilibria,1999, 158160829834. [11]Duggan G G,Rechtien R G.Multiple Corrosion Mech~ anisms in a Crude Distillation Overhead System[J]. Petroleum Technology Quarterly,2009,354354. r12]Alvisi P P,de Freitas Chunha Lins V.Acid Salt Cor rosion in a Hydrotreatment Plant of a Petroleum Refin ery[J].Engineering Failure Analysis,2008,158 1O35一lO41. [1 3]Rodriguez C,Smith R.Optimization of Operating Conditions for Mitigating Fouling in Heat Exchanger Networks[J].Chemical Engineering Research and De sign,2007,856839 851. [14]许文虎,贾军艳.石化常减压装置低温部位防腐蚀措施 [J].腐蚀与防护,2012,3318588. XU Wenhu,JIA Junyan.Anticorrosion of Low temperature Position in Petrochemical Distillation Unit [J].CorrosionProtection,2012,3318588. [15]赵会有,陈华辉,邵荷生.几种钢的腐蚀冲蚀磨损行为 与机理研究[_J].摩擦学学报,1996,1621121l8. ZHA0 Hui you,CHEN Huahui,SHA0 Hesheng. The Study on the Corrosionerosion Wear Behavior and Wear Mechanism of Several Steels[J].Tribology, 1996,162112-118. [16]约翰M.普劳斯尼茨,吕迪格N.利希滕特勒.流体相 平衡的分子热力学[M].陆小华,刘洪来,译.北京化 学工业出版社,2006. M Prausnitz John,N Lichtenthaler Rudiger.Molecu lar Thermaldynamies of FluidPhase Equilibra[M]. I U Xiaohua,LIU Hong-l

    注意事项

    本文(常减压装置塔顶低温系统露点腐蚀及铵盐沉积研究.pdf)为本站会员(紫百合)主动上传,在线文库仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知在线文库(发送邮件至zaixianwenku@163.com或直接QQ联系客服),我们立即给予删除!

    温馨提示:如果因为网速或其他原因下载失败请重新下载,重复下载不扣分。




    关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 帮助中心 - 广告服务 - 诚邀英才 - 联系我们

    文库交流QQ群: 630737895     侵权投诉客服QQ: 1726005040    下载帮助客服QQ: 3112474067 

    在线文库版权所有  联系邮箱:zaixianwenku#163.com (请把#改为@)

     备案号:青ICP备13000082号-5  经营许可证:青B2-20190002  青公网安备:63010402000280号

    展开