For råoljeavsaltere som opererer ved 150 grader med klorid-ladet vann, hvilken veggtykkelse på titan-grad 16-rør gir et 5-års utskiftingsintervall?

Avsaltere er enorme kar som brukes ved råoljeanlegg for å fjerne salt (for det meste natrium-, kalsium- og magnesiumklorider) fra råolje før raffinering. Råoljen blandes med vaskevann ved 120-150 grader for å danne en emulsjon, som deretter de{10}}demulgeres av et elektrisk felt. Avsaltningsvannfasen omfatter høye driftstemperaturer, med hydrogensulfid og organiske syrer, samtidig som den er rik på klorider (10 000-50 000 ppm). Titanium Grade 16 (Ti-0.05Pd, også kjent som Ti-Pd, en lav-palladium variant av Grade 7) er spesifisert for varmerør i avsaltingsvannforvarmere på grunn av motstanden mot kloridgroper og sulfidspenningssprekker. Men høye konsentrasjoner av klorid i kombinasjon med temperatur og tilstedeværelsen av urenheter fra råolje gir en merkbar korrosjonshastighet. Denne artikkelen gir et estimat av nødvendig veggtykkelse for Grad 16-rør for et 5-års utskiftingsintervall for normal bruk av råoljeavsalteren.

Etsende miljø i Desalter varmtvannsberedere
Avsaltningsvannforvarmere varmer det injiserte vaskevannet fra omgivelsestemperatur til 120-150 grader før det blandes med råolje. Vannfasen er ikke ren saltlake; den har emulgert råolje (vanligvis 50-500 ppm), organiske syrer (naftensyrer), hydrogensulfid (50-200 ppm) og ammoniakk (fra rå nitrogenforbindelser). pH varierer fra 5,5 til 7,5 avhengig av råoljekilden og tilstedeværelsen av kaustisk injeksjon.

I denne situasjonen danner Grad 16 titan et stabilt passivt belegg, men oppløses sakte kjemisk ved kloridkompleksdannelse og angrep av organiske syrer. Palladiuminnholdet (0,04-0,08 % Pd, halvparten av grad 7) gir en katodisk modifikasjon som reduserer den generelle korrosjonshastigheten med en faktor på 2-3 sammenlignet med grad 2. Det reduserte palladiumnivået gjør imidlertid grad 16 mindre motstandsdyktig enn grad 7 under sterkt reduserende forhold. Men avsaltningsvann oksiderer svakt som et resultat av gjenværende oksygen og de elektriske felteffektene.

Korrosjonshastighetsdata for grad 16 i avsaltertjeneste
De mest troverdige korrosjonshastighetene er hentet fra feltdata om avsaltere som kjører på 140-150 grader med vaskevannkloridkonsentrasjoner på 15.000-25.000 ppm i raffinerier. Gjennomsnittlig veggtykkelsesfall på 0,4-0,7 mm ble målt i Grad 16-rør (25 mm OD) etter 5 års bruk, tilsvarende en korrosjonshastighet på 0,08-0,14 mm per år.

Disse hastighetene støttes av laboratorietester i simulert avsaltningsvann (20 000 ppm Cl-, 100 ppm H2S, 100 ppm naftensyre, pH 6,5, 150 grader). Korrosjonshastigheten for klasse 16 ble funnet å være 0,10-0,15 mm/år. Grad 2 korroderte med 0,25-0,40 mm per år under lignende forhold, til sammenligning, og grad 7 korroderte med 0,05-0,08 mm per år. Karakter 16 er et godt kompromiss - bedre enn klasse 2, men ikke så dyrt som klasse 7.

Korrosjonen er generell og jevn og ikke grop- eller sprekktype. Dette er viktig fordi en korrosjonsgodtgjørelse kan legges til den minste strukturelle veggtykkelsen for å kompensere for jevn korrosjon.

Veggtykkelse Levetidsberegning 5 år
Ved å bruke formelen for tynne-trykkbeholdere, er minste strukturelle veggtykkelse for et Grade 16-rør ved 150 grader og typiske avsalterens driftstrykk (10-20 bar internt trykk) gitt av t_min=(P × D)/(2 × S × E - 1.2P), der P er trykket (2 mm Maksimal diameter), hvor P er 2 mm. 16 ved 150 grader (ca. . 85 MPa, redusert fra romtemperatur tillatt på 138 MPa), og E er sveiseeffektivitet (1,0 for sømløst rør). som gir t_min=(2 × 25) / (2 × 85 × 1.0 - 1.2 × 2)=50 / (170 - 2.4)=50 / 167.6=0.30 mm.

Dette strukturelle minimumet er lite i forhold til korrosjonstillatelsen. For en levetid på 5 år med en korrosjonshastighet på 0,12 mm/år (midt-område), er nødvendig korrosjonstillatelse 5 × 0.12=0.60 mm. En sikkerhetsfaktor på 50 % legges til for å imøtekomme variasjoner i råoljesammensetning og kloridkonsentrasjon som gir en korrosjonsgrense på 0,90 mm. Total tykkelse på veggen som kreves=strukturelt minimum + korrosjonstillatelse=0.3 + 0.9=1.2 mm.

Det er imidlertid behov for ytterligere margin for lokalisert angrep på rørstøtter og sveiser som har korrosjonshastigheter 1,5-2 ganger høyere enn bare rør. Å tillate 0,3 mm for lokale påvirkninger gir 1,5 mm totalt. Fra felterfaring har 1,65 mm (standard BWG 14 gauge) grade 16-rør blitt sett på å gi pålitelig 5-års levetid i de fleste råoljeavsaltere, mens 1,2 mm rør perforeres på 3 til 4 år.

Desalter Heater Tube Veggtykkelse Påføringsmatrise
Avsalterdrift StateWater Klorid Konsentrasjon Korrosivitet Råtype Anbefalt kvalitet Min. Veggtykkelse (5 års levetid) Forventet resultat
Lett råolje, lite kloridholdig 5 000-10 000 ppmGrade 2 1.2 mm 5+ år Lavt naftensyre
Normal råolje, middels klorid, 10 000-20 000 ppmModerat syrekvalitet 16 1.65 mm 5-7 år
Høy klorid sur råolje 20 000-35 000 ppm Høy H2S Høy syrekvalitet 7 1.65 mm 5-6 år
Svært høy klorid, tung råolje 35 000-50 000 ppmHøye sure faste stoffer Grade 7 2.0-2.5 mm 5 år (oppfølging)
Design Worst Case - Crude Supply VariableUpto 50 000 ppm Ukjent Grade 7 2.0 mm 5 år konservativ
Veiledning om valg av veggtykkelse
En typisk råoljeavsalter som arbeider ved 150 grader med kloridholdig vann (15 000 -25 000 ppm Cl-) krever et grad 16 titanrør (standard BWG 14 gauge) med en minimumsveggtykkelse på 1,65 mm for å oppnå et 5-års utskiftingsintervall. Korrosjonstillatelsen på 0,90-1,00 mm over 0,3 mm strukturelt minimum, tillater en jevn korrosjon forventet på 0,10-0,15 mm per år pluss en sikkerhetsmargin. Med tynnere vegger (1,2 mm), kommer du ikke konsekvent til 5 år; du vil mislykkes ved 3-4 år. Tykkere vegger (2,0 mm eller 2,5 mm) gir mer margin for forstyrrelser, men øker materialkostnadene og reduserer varmeoverføringen litt (f.eks. ~5-10 % lavere varmefluks). For avsaltere som opererer med kloridkonsentrasjoner konsekvent under 15 000 ppm, kan klasse 16 med 1,2 mm vegg være akseptabelt med årlig inspeksjon. Spesifiser Grade 7, 1,65-2,0 mm vegg for over 25 000 ppm konsentrasjon eller ved prosessering av tunge, sure råoljer. For grad 16, kjøp ASTM B338 Grade 16 sømløse rør og be om sertifisering av palladium (0,04-0,08%) og en veggtykkelsestoleranse på +0/-0,1 mm for minimumstykkelse etter produksjon. Grade 16 titanium-varmere for råoljeavsaltere gir et godt kompromiss mellom de høyere kostnadene for Grade 7 og den kortere levetiden til Grade 2. Riktig kvalitet og veggvalg kan gi kostnadseffektiv 5-års service.