石化装置高温环烷酸流动腐蚀行为与工程防护方法

发布时间：2021-05-08 01:34

　　环烷酸是原油中一种具有极强腐蚀性的酸性化合物。本文针对高温环烷酸流动腐蚀行为和作用机制尚不够清晰,腐蚀工程预测与防护方法不够准确的问题,通过理论分析、实验测试、数值模拟和工程验证等手段,开展了碳钢材料在不同冲刷角、不同流速和两相流下的高温环烷酸流动腐蚀研究,揭示了冲刷角、流速和两相流对环烷酸流动腐蚀行为的影响规律和流固耦合作用机制,提出了考虑冲刷角、流速和两相流的环烷酸腐蚀预测与评价改进方法,并进行了工程验证,提高了石化装置环烷酸腐蚀防护的水平。主要研究内容和成果如下:（1）开展了不同冲刷角度的环烷酸流动腐蚀实验和数值模拟研究,揭示了冲刷角对环烷酸流动腐蚀行为的影响规律和作用机制。结果表明,冲刷角对环烷酸流动腐蚀性能具有重要影响,不同冲刷角下呈现出不同的腐蚀速率和腐蚀形貌。碳钢材料的腐蚀速率随着冲刷角的增加,先上升后下降再增加,存在极小值和极大值,形成类似正弦状的曲线,其中0o、60o冲刷角时为腐蚀速率的两个极小值;30o、90o冲刷角时为腐蚀速率的两个极大值。（2）发现不同冲刷角下环烷酸流动腐蚀受表面剪切应力和近壁处湍流强度的联合控制的规律。在60o冲刷角（含60o）以下的小冲刷角时... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：130 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
符号说明
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 环烷酸腐蚀机理及研究进展
        1.2.1 环烷酸及其腐蚀现象
        1.2.2 环烷酸的腐蚀机理
    1.3 环烷酸腐蚀的影响因素及研究进展
        1.3.1 温度
        1.3.2 酸值与环烷酸种类
        1.3.3 硫化物种类及其含量
        1.3.4 流速
        1.3.5 流态和相态
        1.3.6 材质
        1.3.7 冲刷角
    1.4 环烷酸腐蚀实验方法及进展
    1.5 常用的高温环烷酸流动腐蚀防治方法
        1.5.1 腐蚀检测
        1.5.2 环烷酸腐蚀趋势预测方法
    1.6 存在问题
    1.7 研究目标与研究内容
    1.8 研究方法和技术路线
2 高温环烷酸流动腐蚀实验研究
    2.1 实验目的
    2.2 实验装置及设备仪器
        2.2.1 实验装置
        2.2.2 其他仪器设备和试剂
    2.3 实验方案
        2.3.1 实验参数选择
        2.3.2 试样制备
        2.3.3 试样安装
        2.3.4 实验介质配制
        2.3.5 腐蚀实验步骤
        2.3.6 试样处置与数据处理方法
    2.4 实验结果
        2.4.1 试样宏观形貌
        2.4.2 试样冲刷面的腐蚀速率
    2.5 本章小结
3 环烷酸流动腐蚀数值模拟
    3.1 流动腐蚀数值模拟方法
    3.2 数值计算模型
        3.2.1 单液相流数值计算模型
        3.2.2 两相流模型
    3.3 数值模拟结果
        3.3.1 不同冲刷角环烷酸流动腐蚀数值模拟结果
        3.3.2 不同流速环烷酸流动腐蚀数值模拟结果
        3.3.3 气液两相流环烷酸流动腐蚀数值模拟结果
    3.4 本章小结
4 环烷酸流动腐蚀行为分析与流固耦合作用机制
    4.1 冲刷角对环烷酸流动腐蚀行为的影响和作用机制
        4.1.1 数值模拟与实验结果对比
        4.1.2 冲刷角对环烷酸流动腐蚀行为的影响分析
        4.1.3 冲刷角对环烷酸腐蚀的作用机制
    4.2 流速对环烷酸流动腐蚀行为的影响与作用机制
        4.2.1 流速对腐蚀的影响分析
        4.2.2 流速对环烷酸腐蚀的作用机制
    4.3 气液两相流下环烷酸流动腐蚀行为与作用机制分析
        4.3.1 气液两相流下环烷酸流动腐蚀行为分析
        4.3.2 气液两相流下环烷酸流动腐蚀机制
    4.4 环烷酸流动腐蚀的流固耦合作用机制
        4.4.1 环烷酸流动腐蚀的协同效应机制
        4.4.2 环烷酸流动腐蚀的关键流体力学特征参量及其作用机制
    4.5 本章小结
5 高温环烷酸流动腐蚀工程防治方法
    5.1 环烷酸流动腐蚀工程预测方法改进
        5.1.1 应用关键流体力学特征参量预测腐蚀趋势方法的改进
        5.1.2 环烷酸流动腐蚀速率预测方法的完善和修正
        5.1.3 其它预防措施
    5.2 加工高酸原油石化过程装置腐蚀评价与检测方法
        5.2.1 腐蚀评价与检测方法
        5.2.2 工程应用示范
    5.3 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间主要的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]加工含硫高酸原油装置的腐蚀监测[J]. 高俊峰,梁春雷,艾志斌.  石油化工高等学校学报. 2013(05)
[2]20G和Cr5Mo的高温环烷酸腐蚀行为[J]. 饶思贤,周煜,潘紫微,岑豫皖,陈学东.  机械工程学报. 2013(16)
[3]20G低碳钢的高温环烷酸腐蚀行为[J]. 饶思贤,吕运容,艾志斌,潘紫微,岑豫皖,陈学东.  材料工程. 2013(01)
[4]硫醇、硫醚类化合物在白油中对环烷酸腐蚀性的影响[J]. 张芳华,战风涛,吕志凤,万紫超,李彩虹,张森田.  石油化工. 2012(08)
[5]高温环烷酸腐蚀机理与控制方法研究进展[J]. 周建龙,李晓刚,程学群,胡洋,张新.  腐蚀与防护. 2009(01)
[6]环烷酸腐蚀机理及其影响因素研究综述[J]. 梁春雷,陈学东,艾志斌,高俊峰.  压力容器. 2008(05)
[7]加工高酸原油炼油设备防腐技术新进展[J]. 张叶红,李萍,吕振波,赵杉林,代孟元.  腐蚀科学与防护技术. 2007(03)
[8]流体力学因素对液固两相流冲刷腐蚀的影响[J]. 代真,段志祥,沈士明.  石油化工设备. 2006(06)
[9]环烷酸结构组成的质谱分析方法[J]. 吕振波,姚立刚,张振庚,赵杉林.  辽宁石油化工大学学报. 2006(03)
[10]高温高压CO2多相介质腐蚀研究及应用的新进展[J]. 关东,王强,路民旭.  全面腐蚀控制. 2005(05)

博士论文
[1]高温环烷酸腐蚀机制与防护预测研究[D]. 陈志量.武汉大学 2010



本文编号：3174419