《常顶回流系统流动腐蚀机理演变及工艺防腐技术研究》

技术简介：

常减压装置塔顶系统的低温腐蚀是行业公认的痛点,传统研究腐蚀,都是基于静态的、浓度不变的腐蚀过程,但是,塔顶系统的腐蚀伴随着颗粒的生成和吸湿沉积、伴随着水的蒸发和冷凝、伴随着腐蚀介质的浓缩和稀释、伴随着液相的局部累积等,是一个非稳态过程,这几个特点导致了现有研究无法解释塔顶系统的腐蚀失效。因此本文开展相关研究,揭示铵盐-露点腐蚀的时空演变规律,实现对腐蚀高风险区域的预测。本文以某石化企业常减压装置塔顶回流系统为研究对象,构建了多相流体工艺计算模型,并以此开展塔顶回流系统铵盐-露点腐蚀特性研究。针对性地搭建了腐蚀测试实验装置,揭示了变工况下碳钢在NH_4Cl溶液中的腐蚀规律,提出了预测颗粒沉积、液膜流动分布规律的数值模拟方法。构建了塔顶挥发线管道的数值模型,对颗粒沉积-液膜流动分布特性进行了数值模拟研究。本文的主要研究内容及结论如下:(1)通过对常压塔及塔顶回流系统的工艺过程及腐蚀性介质来源进行分析,构建了基于油-气-水交互状态的多相流体工艺计算模型,在常压塔顶的工况下修正了铵盐结晶平衡曲线,实现对铵盐结晶温度、露点温度、pH值的预测,开展了相关影响因素对腐蚀位置机理演变的研究,结合腐蚀案例,揭示常顶回流系统的铵盐-露点多元腐蚀机理及动态演变规律,同时提出相应的工艺防控策略。(2)设计并搭建了腐蚀测试和注剂防腐性能评价实验装置,通过控制温度、浓度及流速进行变量实验研究,并添加缓蚀剂对防腐效果进行了评价,确定了温度和浓度是影响腐蚀速率的关键因素。(3)构建了铵盐颗粒沉积和相变液膜流动分布的数值模拟方法,基于多相流和DPM模型的耦合实现对铵盐沉积位置的预测;基于组分输运模型和EWF模型的耦合实现了管道内液膜流动分布规律地预测;实现了对腐蚀介质从无到有的动态演变规律的研究,同时分析了现场条件下弯头不同截面的内部流场,讨论了管壁上液体体积分数和液膜的形成机理。

研发人员：赵鹏程