авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 || 3 |

Механизм формирования и защита от самовозгорания пирофорных отложений в вертикальных резервуарах (на примере оао самаранефтегаз)

-- [ Страница 2 ] --

Образцы испытывались в атмосфере воздуха, азота, воздушной азотной смеси с различным содержанием кислорода, воздуха с насыщенными при температуре 40 оС парами нефти Радаевского месторождения, воздуха с насыщенными при температуре 40 оС парами воды, водяного пара.

Исследования изменения температуры образцов пирофорных отложений во времени при термостатировании в атмосфере воздуха позволили выделить три периода.

При температурах ниже ~ 170 оС в образце не происходит процессов, приводящих к саморазогреву.

В интервале температур от 170 оС до 200 оС температура в объеме образца начинала повышаться в результате экзотермических процессов, скорость которых недостаточна для развития процесса самовозгорания. С течением времени в результате расходования активного вещества пирофора скорость тепловыделения постепенно понижалась до скорости при температуре термостатирования.

При температуре выше 200 оС происходит возгорание пирофорных образцов.

Для двух групп образцов – тонких (толщиной (8…10)·10-3 м) и толстых (толщиной (20…25)·10-3 м) – исследовалось влияние удельной поверхности теплообмена системы с окружающей средой на процесс их самовозгорания. Велись визуальные наблюдения за появлением дыма и пламени. Установлено:

- самовозгорание пирофорных отложений исследованной нефти происходит при температуре среды (температура термостатирования) выше
200 оС. У толстых образцов температура на их поверхности и индукционный период выше, чем у тонких;

- массовая скорость разложения пирофора с изменением толщины образцов меняется слабо, с увеличением температуры среды возрастает линейно и может быть аппроксимирована уравнением вида

;

- физико-химические процессы в пирофорных отложениях, сопровождающиеся потерей массы, начинаются при температуре выше 180 оС;

- температура начала дымовыделения для толстых образцов составляет 100…120 оС, для тонких – 150…220 оС;

- содержание в воздушной атмосфере паров влаги (7,5 %), полученных насыщением или за счет пропускания воздуха через слой воды, нагретой до технологической температуры (40 оС), не влияет на параметры самовоспламенения пирофорных отложений;

- наблюдается тенденция к увеличению индукционного периода в атмосфере влажного воздуха.

Исследовалось влияние паров нефти, содержащихся в атмосфере воздуха, на процесс самовозгорания пирофорных отложений

На рисунке 4 представлена температурно-временная зависимость на поверхности и в центре образца пирофорного отложения в процессе его термостатирования при температуре парогазовоздушной среды 240 оС.

1 – центр образца, 2 – поверхность образца, 3 – температура среды

Рисунок 4 – Изменение температуры пирофорного отложения

во время термостатирования в воздушной атмосфере,

насыщенной парами нефти

Саморазогрев образца происходит до максимальной температуры
408 оС в центре и 362 оС на поверхности при дальнейшем ее понижении до температуры термостатирования. Перехода самопрогревания в самовоспламенение в присутствии паров нефти не происходило. Наличие в воздушной атмосфере нефтяных паров и газов снижает риск перехода процесса саморазогрева пирофора в пламенное горение.



Исследовалось влияние концентрации кислорода на процесс самовозгорания пирофорных отложений при температуре термостатирования, равной 240 оС.

Построена зависимость температуры воспламенения образца от концентрации кислорода в окружающей среде (рисунок 5).

  Зависимость температуры-5

Рисунок 5 Зависимость температуры образца пирофорного

отложения в момент самовоспламенения

от концентрации кислорода

Установлено, что при уменьшении концентрации кислорода температура самовоспламенения возрастает; самовоспламенения образцов пирофора в атмосфере с содержанием кислорода менее 7 % не происходит; при приближении к предельной концентрации кислорода (7 %) индукционный период (задержка самовоспламенения) резко возрастает.

Исследования самовозгорания пирофоров в инертной среде (атмосфера азота, азота и паров воды, водяного пара) проводили при температуре термостатирования 240 оС. Результаты исследования показаны на рисунке 6.

1 – центр образца, 2 – поверхность образца, 3 – температура среды

Рисунок 6 – Изменение температуры пирофорного отложения

в зависимости от времени термостатирования

Исследовано влияние инертного газа на температурно-временные параметры развивающегося процесса самонагревания пирофора и на прекращение его пламенного горения.

На рисунке 7 показано изменение температуры образца пирофора при изменении состава атмосферы.

1 – центр образца, 2 – поверхность образца, 3 – температура среды

Рисунок 7 – Влияние состава атмосферы на температурно-временной

параметр пирофорного отложения при его термостатировании

На временном участке в атмосфере воздуха происходит саморазогрев пирофора, находящегося в реакционном сосуде при температуре
240 оС. В течение 10 минут температура в центре образца достигает 396 оС, на поверхности – 337 оС. При замене воздуха на газообразный азот температура на поверхности и в центре образца начинает понижаться. Последующие замены атмосферы на воздушную и затем азотную приводили, соответственно, к проявлению и затуханию процессов саморазогрева пирофорного образца.

Исследовалось воздействие пара на самовоспламенившийся с последующим пламенным горением образец пирофора (рисунок 8). Подача пара при температуре на его поверхности 440 оС привела к прекращению горения и снижению температуры в течение 3 минут до 264 оС. Прекращение подачи пара привело образец к разогреванию до 298 оС. Последующая подача пара вновь привела к прекращению окислительных процессов и понижению температуры образца. Возможность тушения возгорания пирофорных отложений в резервуаре подачей водяного пара представляет практический интерес.

1 – поверхность образца, 2 – центр образца

Рисунок 8 – Изменение температуры пирофорного отложения

во время термостатирования в атмосфере водяного пара

Установлено, что инертная среда (азотная, водяного пара) предотвращает развитие и обрывает развившийся процесс самонагревания образцов пирофорного отложения, а подача инертного газа, в частности паров воды, приводит к прекращению пламенного горения (тушению) пирофора и охлаждению образца до температуры окружающей среды.

Исследовалось влияние толщины слоя пирофорных отложений на
теплоотвод через стенки и возможность самонагревания. Установлено, что при толщине слоя пирофорных отложений менее 3 мм самовоспламенение образца не происходит. При увеличении толщины слоя от 3 до 5 мм влияние подложки ослабевает, и при 5 мм она практически не оказывает влияния на процесс самовоспламенения. При толщине слоя пирофорных отложений более 5 мм вероятность самовозгорания определяется активностью самих пирофоров, которая зависит от их состава, температуры, концентрации кислорода в окружающей среде.

Исследовалась возможность уменьшения скорости окисления пирофорных отложений и подавления процесса самовозгорания изолированием их от контакта с воздухом путем модификации поверхности фторорганическими поверхностно-активными веществами (Полизар, Полизам, ПСПИ, Эпилам, Аквалин, Zоtiс).

Установлено, что адсорбционное модифицирование пирофорных отложений указанными жидкостями привело к увеличению температур начала потери массы исследованных образцов в среднем на 18 оС, максимума тепловыделения – на 26 оС и прекращения интенсивной потери массы – на 120 оС. Температура самовоспламенения образцов всех типов после обработки не изменилась. Пассиватор ПСПИ увеличил период индукции со
(160 ± 60) с до (304 ± 34) с и может быть использован для обработки пирофорных отложений в резервуарах.

Исследовалась возможность снижения способности к самовозгоранию пирофорных отложений пропиткой водными растворами фторорганических веществ.

Установлено, при использовании ПАВ – Полизара для пассивации при низкой концентрации активного вещества в водном растворе эффект заключается только в изменении поверхностно-активных свойств водных растворов и повышении степени пропитки пирофорных отложений, что увеличивает время до начала саморазогрева пирофоров. При обработке пирофорных отложений концентратом ПАВ активное вещество оказывает сильное пассивирующее действие.

В четвертой главе представлены результаты исследования эффективности антикоррозионных покрытий «Пластурелл» и «Цинотан», рекомендованных для защиты внутренних поверхностей резервуаров, в условиях товарного парка ОАО «Самаранефтегаз».

Сравнительные исследования скорости коррозии незащищенного металла и металла под защитными покрытиями проводились в резервуарах с естественной газовой средой, соответствующей составу нефти и условиям работы, и в резервуарах с создаваемой инертной газовой средой – азотной подушкой.

Исследовались пластины из резервуарной стали 3, подготовленные двумя специальными способами – шлифованием и пескоструйной обработкой. Для погружения в резервуар на различные его уровни (придонная область – водная фаза, центральная область – нефтяная фаза, верхняя область – газовая фаза) готовились гирлянды образцов.

Покрытие «Пластурелл» наносилось на образцы резервуарной стали, поверхность которых была подготовлена двумя описанными способами.

Двухслойное покрытие «Цинотан + Ферротан» наносилось на поверхность образцов, подготовленную шлифованием. Покрытие представляет собой цинконаполненную грунтовку «Цинотан» на полимерной основе, поверх которой нанесено два слоя эмали «Ферротан».

По завершении испытаний определялись масса отложений и скорость коррозии, оценивались состояние металла под покрытием и состояние самого покрытия пористость и состояние пор (сквозные, несквозные). Для покрытий, не подвергшихся полной деградации, методом трехточечного отслаивания определялись адгезионные свойства.

Отложения подвергали энергодисперсионному анализу на содержание элементов (Fe, Cr, Ni, Mn, Si, Al, Ca, K, S, Cl, Na, Mg, Ti, P, Cu, Zn, Cl, V, Bi, Pb), присутствие которых обусловлено переходом из металла.

Анализ скорости локальной коррозии, рассчитанной по результатам глубинометрических испытаний, показал, что применение защитного покрытия «Пластурелл» приводит к увеличению скорости коррозии металла. Это наиболее ярко проявляется в газовой фазе резервуара (таблица 1).

Таблица 1 Скорость локальной коррозии образцов резервуарной стали,

защищенной покрытием «Пластурелл»

Время экспозиции, ч Подготовка поверхности Скорость локальной коррозии, мм/год, в разных фазах среды
газ нефть вода
3580 без покрытия 0,0098 0,078 0,090
лабораторная 0,0240 0,059 0,037
7390 без покрытия 0,0118
лабораторная 0,0280 0,042

Из представленных результатов следует, что применение покрытия «Пластурелл» для противокоррозионной защиты резервуаров с сернистой нефтью приводит к обратному эффекту. Вследствие быстрого образования сквозных пор размерами ~ 100 мкм, ведущих к потере покрытием адгезии к поверхности металла, под отслоившимся покрытием интенсифицируется процесс локальной коррозии. Скорость развития очагов локальной коррозии под отслоившимся покрытием «Пластурелл» в 2,0…2,5 раза выше, чем ничем не защищенного металла. Применение покрытия «Пластурелл» для защиты внутренней поверхности резервуаров с сернистой нефтью не допустимо.

Натурные испытания образцов стали 3 с покрытием «Цинотан», нанесенным в промышленных условиях, проводили в товарном резервуаре. Анализ результатов испытания показал, что покрытие плохо полимеризуется на воздухе и легко отделяется от поверхности металла. После проведения натурных испытаний было обнаружено, что внешний слой покрытия растворился, а внутренний полностью потерял адгезию.

Результаты измерения скорости коррозии представлены в таблице 2.

Таблица 2 Скорость коррозии Кл образцов резервуарной стали

под покрытием «Цинотан + Ферротан»

Состояние поверхности Время экспозиции, ч Скорость коррозии, мм/год, в разных фазах среды
газ нефть вода
Под покрытием 3580 0,025 0,040 0,016
Под покрытием 4490 0,047 0,055 0,054
Без покрытия 7320 0,043 0,010 0,021




Как видно, скорость коррозии резервуарной стали, не защищенной и защищенной покрытием «Цинотан + Ферротан», практически одинакова.

В результате испытаний покрытия «Цинотан + Ферротан» установлено, что оно обладает низкими защитными свойствами. Это обусловлено химической нестойкостью внешнего слоя эмали «Ферротан» во всех фазах среды резервуаров с сернистой нефтью и плохой адгезией грунтовочного слоя «Цинотан» к металлу.

Покрытие «Цинотан» не пригодно для защиты внутренней поверхности резервуаров с сернистой нефтью Радаевской УПН.

Исследовалась скорость коррозии незащищенной резервуарной стали в условиях перевода резервуаров на азотную подушку. Результаты измерения скорости локальной коррозии показаны в таблице 3.

Таблица 3 Скорость локальной коррозии образцов стали 3 после натурных

испытаний в сырьевом и товарном резервуарах в течение

19440 часов

Резервуар Скорость локальной коррозии, мм/год, в разных фазах среды
газ нефть вода
№ 2 (сырьевой) 0,0112 0,00176 0,00264
№ 13 (товарный) 0,0117 0,00420 0,00547


Pages:     | 1 || 3 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.