[实用新型]高温高流速环烷酸腐蚀试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及环烷酸腐蚀试验装置，更具体地说是一种高温高流速环烷酸腐蚀试验装置。

背景技术

环烷酸是原油中最重要的酸性含氧化合物，其化学性质与脂肪酸相似，是典型的一元羧酸，其含量约占总酸性物的90％左右。原油中环烷酸的含量一般在0.02～2.0％。在原油中一般用酸值的大小来判断环烷酸的含量，当酸值大于0.5mgKOH/g时就会引起设备的腐蚀。炼油装置的环烷酸腐蚀(NAC)一直是炼油厂亟待解决的难题之一。随着使用高酸值原油的增加，这一问题变得更为突出，特别是在局部的高温高流速部位，由此产生事故频繁发生，严重威胁着炼厂的安全生产。

环烷酸的腐蚀作用受温度的影响比较大；低于220℃几乎没有腐蚀，随着温度的升高，腐蚀逐渐加剧。从温度上讲，环烷酸有两个显著腐蚀阶段。第一阶段是270～280℃，环烷酸发生气化开始腐蚀。当温度再升高时，腐蚀作用反而减弱，直到温度升到350～400℃时，因原油中的硫化物分解成硫元素，对金属设备有剧烈腐蚀作用，在环烷酸、硫元素和H₂S的互相作用下，环烷酸的腐蚀加剧。400℃后，环烷酸气化完毕，其腐蚀作用减缓。

环烷酸腐蚀还是一种高温冲蚀，受流动状态的影响较大，在层流区域内腐蚀性较小，在液流区域腐蚀性较大；在液流的高湍动区域，液流呈现气-液混合相时腐蚀性较强，且环烷酸的腐蚀受液流速度的影响，液流速度越快腐蚀越重。低速部位的腐蚀形态为喷火口状的尖锐孔洞，高速部位则顺着流向出现沟槽。研究表明高流速和低流速的分界线为100fps(约30m/s)，高速区的腐蚀速率在同等条件下提高5倍。

研究揭示环烷酸腐蚀现象的本质，掌握其控制因素，找出有效的抑制或防护方法，对炼油装置的安全保障有重要的意义，不仅能为在役炼油装置确定合理的安全裕度，使炼油装置在不发生环烷酸腐蚀破坏的前提下最大限度地炼制低品质原油，降低炼油生产成本；而且能指导新建炼油装置选材，使用低成本/高抗蚀性能材料制造炼油设备，节省建厂成本。

然而，由于环烷酸腐蚀的影响因素复杂，且在实验室开展模拟研究相对困难，迄今对该腐蚀现象的本质及其控制因素仍缺乏深入的认识。究其主要原因在于：

1、环烷酸腐蚀的影响因素非常复杂，温度、酸值、流速及设备材料等因素均与这种腐蚀现象有密切的关系；

2、绝大部分研究主要局限于腐蚀事例或现场挂片和静态浸泡得到的数据，在试验室条件下模拟工业炼油环境的高温高流速状态限于试验条件十分困难，至今仍缺乏有效的试验室研究手段，无法模拟真实工业炼油环境条件下循环油的高温高流速状态。

实用新型内容

本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种高温高流速环烷酸腐蚀试验装置，以实现高温高流速条件下的冲刷腐蚀实验，开展高温与腐蚀介质共同作用下材料损伤机理研究，进而对炼油装置材料在高温高流速环烷酸介质中的冲刷腐蚀机制和控制规律进行系统深入的研究。

本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：

本实用新型高温高流速环烷酸腐蚀试验装置的结构特点是以具有内置预热器的储油罐为中心，油路管道自储油罐引出，依次经过出油过滤器、管流循环泵或喷射循环泵、外部加热系统、管流试验装置或喷射试验装置之后返回储油罐构成封闭的试验循环回路；在外部加热系统的油液出口处设置回油支路，通过回油支路与储油罐和外部加热系统构成封闭的回油循环回路。

本实用新型的结构特点也在于：

外部加热系统具有多个加热单元，其中有一个辅助加热单元设置为具有内套管的套管式换热器，回油支路通过套管式换热器的内套管接回接至储油罐。

所述外部加热系统设置为三个加热单元，其中，处在加热系统油液入口处的是具有三组加热器的第一加热单元，处在加热系统的油液出口处的是具有两组加热器的第二加热单元，套管式换热器作为辅助加热单元设置在第一加热单元和第二加热单元之间。

所述管流试验装置上同时设置多个监测口，包括腐蚀速度测试仪端口、腐蚀监测探针端口、金属测试挂片端口以及其它电化学测试仪器端口。

所述喷射试验装置设置有圆锥收缩型喷嘴，用于放置圆盘状试样的试样托盘对应设置在喷嘴的下方。

本实用新型高温高流速环烷酸腐蚀试验装置的试验方法按如下步骤进行：

a、油液在储油罐中预热达到50℃；

b、开启回油循环回路，油液在回油循环回路中被加热至试验所需要的400℃；

c、关闭回油循环回路，开启试验循环回路，对试样进行试验；