化工装置中高温高压反应釜的安全控制研究

在高温高压反应釜提供的高温高压条件下能够加快化学反应速率、提高产率和选择性,但同时也伴随着严重的安全风险。系统分析了高温高压反应釜的构造原理及在高温高压环境下的主要风险,提出了高温高压反应釜的全流程安全控制策略,该策略涵盖准备投料、加热升温、反应进行、降温卸压及取出清洗5个关键阶段。通过精准温控、压力管理和故障诊断,实现对反应釜运行状态的实时监测和安全控制。

高温高压反应釜自控系统的设计

根据高温高压反应釜的工艺流程和要求,设计了一套自控系统。硬件采用计算机、PLC和串行通信控制技术;软件采用Step7,利用程序实现信号采集、信号处理、数据转换和过程控制;采用组态王实现工艺流程的实时操作和控制、工艺数据的实时显示与报警;采用Modbus协议实现串口通信。运行结果表明:该系统自动化程度高、稳定性好、操作方便。

流动条件下X65钢在含氧体系下的腐蚀行为及腐蚀预测模型

X65钢注水海管介质含有溶解氧,导致管道内发生严重腐蚀。针对该问题,基于现场注水海管基础数据,考虑流速、温度、溶解氧浓度和Cl^(-)浓度对X65钢腐蚀行为的影响,设计9组正交试验,采用高温高压反应釜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪进行失重测试和腐蚀产物表征;结合多元线性回归法,建立腐蚀预测模型。结果表明:4种影响因素对腐蚀速率的影响程度由大到小排序为:溶解氧浓度>温度>流速>Cl^(-)浓度,溶解氧浓度是腐蚀主控因素;随着流速、温度、溶解氧浓度和Cl^(-)浓度的增大,腐蚀速率增大;腐蚀产物表征结果表明,腐蚀产物主要为Fe3O4和Fe2O3;考虑上述4个因素的影响,基于7组均匀腐蚀速率值,建立腐蚀预测模型;采用剩余2组均匀腐蚀速率值对腐蚀预测模型进行验证,误差最大为8.9%,表明该腐蚀速率预测模型的准确性较高。

K页岩气田输水管道腐蚀预测模型的建立

基于K页岩气田输水管道输水管道的基本运行参数,采用OLGA模拟软件,确定了管道的腐蚀敏感区域及其运行参数;根据管道的运行参数进行了高温高压反应釜试验,结果表明:在模拟管段腐蚀敏感区域条件下,试样的实测腐蚀速率为0.0648~0.1056 mm/a,内腐蚀程度为中度腐蚀。建立的腐蚀预测模型的最大误差为3.9%,准确性较高。

基于GA-SVR算法的CO_(2)在地层水中溶解度模型研究

利用高温高压反应釜开展了不同温度、压力条件下CO_(2)在不同矿化度地层水中的溶解度实验,采用支持向量回归(SVR)和遗传算法(GA)建立模型(GA-SVR)来计算CO_(2)在地层水中的溶解度大小,利用实验溶解度数据对GA-SVR模型进行训练和验证。结果表明,GA-SVR模型预测结果的相对误差最小为1.60%,最大为3.73%,平均为2.46%,均方根误差为0.094,与其他3种模型(Chang模型、Furnival模型和PR-HV模型)计算结果相比,GA-SVR模型具有更高的精度。该研究成果为CO_(2)在地层水溶解度的计算提供了一种新方法。

L360钢在H2S/CO2共存体系中的腐蚀行为及腐蚀预测模型

以H2S分压、CO2分压、温度和流速为变量,采用高温高压反应釜模拟了L360天然气管道的腐蚀过程.进行了9组正交试验,采用SEM、EDS、XRD表征腐蚀产物.结果 表明:当CO2 /H2S分压比为33~300时,腐蚀产物主要为FeS,反应由H2S主导且以均匀腐蚀为主,各影响因素排序为H2S分压>温度>流速>CO2分压.建立了H2S/CO2分压比为33~300的腐蚀预测模型,考虑上述4个因素的影响,并采用MATLAB多元线性回归求得各参数值,验证可知建立的腐蚀预测模型精确度较好.

3Cr钢在油水两相层流工况下的腐蚀行为

油水两相是海底管道和集输管线常见的腐蚀工况之一.以3Cr钢为代表的低Cr合金钢是目前具有良好耐蚀性能的重要材料,但是,在油水两相层流工况下,特别是加注了一定缓蚀剂的条件下,3Cr钢的适用性尚不明确.通过高温高压反应釜模拟了油水两相层流工况的腐蚀环境,结合扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射谱(XRD)、激光共聚焦拉曼光谱、电化学交流阻抗等测试表征方法,研究了3Cr钢的腐蚀行为及缓蚀剂对其耐蚀性能的影响.结果表明,在油水分层工况下,3Cr钢的腐蚀产物膜为明显的双层膜结构,其内层腐蚀产物膜为结构致密的富Cr层,表现出良好的抗CO2腐蚀性能,但加入100 mg·L^-1十七烯基胺乙基咪唑啉季铵盐缓蚀剂后,3Cr钢并未得到有效的缓蚀保护.腐蚀产物分析和电化学研究表明,烷烃分子、缓蚀剂分子及富Cr层间存在竞争关系,烷烃分子干扰了缓蚀剂分子的有序排列,影响了3Cr钢的耐蚀性.