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《湖南大学》 2005年
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脱沥青丙烷储罐硫化氢腐蚀监测技术的研究

赵亮  
【摘要】:石油炼油过程中,由于高含硫原油的应用越来越多,炼油工业中普遍存在硫化氢腐蚀的问题,并引发大量恶性事故,造成巨大经济损失和人员伤亡。 本文利用Devanathan和Stachurski提出的电化学渗氢原理和腐蚀失重测量方法相结合,通过模拟现场条件进行实验,研究了硫化氢腐蚀速率与氢渗透的规律,研制了一种以钯合金膜为敏感材料实用的氢渗透速率传感器以及探测仪的软硬件,为茂名石化集团的丙烷脱沥青装置(材质:16MnR钢)的硫化氢腐蚀状况的评估提供了一种切实可行的监测方法。研究结果表明: (1) 用镀液组成为NiSO_4·7H_2O 215 g·dm~(-3);NaCl 11 g·dm~(-3);H_3BO_3 33 g·dm~(-3);Na_2SO_4 25 g·dm~(-3);MgSO_4 35 g·dm~(-3);pH 5~5.5的电镀液在钢试样的集氢面室温电镀,电流密度控制在0.8 A·cm~(-2)的条件下,电镀3~5min,即可获得催化活性高、表面致密的集氢面镀镍层。用集氢面镀镍层作为工作电极,用纯镍丝作参比电极,镍棒为辅助电极,组成三镍电极电池。0.2 mol·dm~(-3) KOH溶液和三镍电极组成阳极氧化电解池对原子氢渗透进行测量,该电解池的背景电流密度低于0.5μA·cm~(-2)。镍作参比电极在氢氧化钾溶液中的电极电势稳定。原子氢氧化的最佳电势为+0.2~+0.3 V(vs NiE)。 (2) 在293K~328K的温度范围内,测定A_3、08F、16MnR和20G钢的氢扩散系数与温度之间的关系。 (3) 在318K温度下结果表明低浓度段(0<w≤1.59×10~(-4))的16MnR钢腐蚀速率和稳态腐蚀渗氢电流密度随浓度的增加明显地增加,在中浓度段(1.59×10~(-4)<w<1.02×10~(-3))时,16MnR钢腐蚀速率随浓度的增加反而下降,稳态腐蚀渗氢电流密度却继续增加但增加幅度变小,当浓度接近饱和浓度(w≥1.02×10~(-3))时,16MnR钢腐蚀速率和稳态腐蚀渗氢电流密度不再随浓度的变化。硫化氢浓度影响渗氢效率,当浓度接近于饱和浓度时,渗氢效率接近于稳定值。通过实验和数学推导得到了利用传感器获得的稳态腐蚀渗氢电流密度与16MnR钢腐蚀速率之间的计算方程。 (4) 用Pd_(75)Ag_(25)合金膜作为氢传感的敏感元件和辅助电极,纯镍丝作参比电极,用0.2 mol·dm~(-3) KOH溶液作电解液组成的氢传感器,其背景电流低于0.5μA·cm~(-2),传感器信号受温度冲击小,重现性好,但信号响应时间较长。现场监测试验表明,研制传感器测量结果合理,可用于丙烷罐硫化氢腐蚀速率的监测。 (5) 现场监测的硬件设备由传感器、电脑和恒电位仪组成。软件设计包括显示电流密度随时间变化的曲线、原子氢浓度分布及硫化氢腐蚀速率的计算等功能。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TE988

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