论文题目: 常减压装置腐蚀机理研究与可靠性分析
论文类型: 博士论文
论文专业: 机械设计与理论
作者: 阮晓刚
导师: 刘清友
关键词: 常减压装置,腐蚀机理,实验研究,可靠性分析,寿命预测
文献来源: 西南石油大学
发表年度: 2005
论文摘要: 在整个炼油化工装置中，蒸馏是原油加工的第一道工序，常减压蒸馏装置是为以后的二次加工提供原料，并将原油分馏成汽油、煤油、柴油、蜡油、渣油等组分的关键装置。常减压装置的安全平稳运行直接关系着整个炼油厂的生产效益。长期以来，炼化装置安全性及可靠性问题一直是困扰炼化装置长周期安全运行的技术难题。随着我国原油开采进入中后期，高质量原油资源的存量日益减小，大量低质量原油，特别是高酸值稠油和高含硫进口原油的加工量日渐增加。由于原油中含有较高酸值、硫和盐分，常常由于腐蚀等原因导致常减压装置发生设备失效，造成非计划停工和设备更换，不但造成巨大的经济损失，严重时还易导致火灾、爆炸等重大恶性事故发生。因此，为了增加企业的竞争能力，提高企业效益，延长炼油厂常减压装置的使用寿命，降低维修费用，减少非计划停工，开展常减压装置的安全可靠性研究是目前炼化行业急需解决的重要课题。 本文针对目前国内稠油加工常减压装置的生产运行现状和存在的突出问题，结合国内外研究工作和生产实际开展了稠油加工装置故障树分析、腐蚀机理、防腐措施、腐蚀实验、安全可靠性分析和寿命预测等方面的研究工作，为提高我国石油炼化装置的安全可靠性提供了理论基础和新的方法。本论文的主要研究工作有： （1） 通过广泛查阅、检索国内外常减压装置腐蚀与防护、设备可靠性和寿命预测等相关资料，深入调研、分析了我国常减压装置的使用情况，找出了常减压装置存在的主要问题，为开展常减压装置腐蚀与防护及可靠性研究奠定了基础。 （2） 结合生产实际，建立了常减压装置的失效故障树，并进行了定性分析，利用VB开发的程序求出了故障树的最小割级和结构重要度，找到了影响稠油加工常减压装置安全性和设备可靠性的主要因素。 （3） 完成了不同材料在不同温度和流速下耐环烷酸腐蚀的性能实验和应用评价研究，并用人工神经网络理论建立了腐蚀速率预测模型，实现了温度、材料、流速、环烷酸含量和腐蚀速度之间的函数关系。 （4） 根据常减压装置的工作环境和工艺流程，分析了常减压装置的腐蚀类型，并开展了高温硫腐蚀机理、环烷酸腐蚀机理、硫和环烷酸的综合腐蚀机理以及常压低温轻油部位HCl-H2S-O2-H2O的腐蚀机理研究。 （5） 通过开展硫和环烷酸综合腐蚀的热力学和动力学研究，揭示了在硫和环烷酸综合作用下常减压装置的腐蚀机理。 （6） 通过开展稠油加工腐蚀防护研究，找到了能满足我国稠油加工装置防腐要求的材料选用原则；对用于稠油加工的防腐涂料和高温缓蚀剂进行了研究，找到了适用于常减压装置的防腐涂料和高温缓蚀，并提出了保证常减压装置安全可靠运行的防腐蚀管理规则和检测方法。 （7） 应用应力强度干涉理论建立了常减压装置管线剩余强度可靠性模型，利用Ⅰ
论文目录:
摘要
ABSTRACT
目录
1 绪论
1.1 问题的提出
1.2 本论文研究目的、意义及课题来源
1.3 研究内容、技术路线及主要创新点
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
1.3.3 主要创新点
2 文献综述
2.1 稠油加工常减压装置概况
2.1.1 国外稠油加工常减压装置现状
2.1.2 国内稠油加工常减压装置现状
2.1.3 稠油加工腐蚀与防护现状
2.2 可靠性分析与寿命预测现状
2.2.1 可靠性发展概况
2.3.2 断裂力学发展概况
2.3.3 寿命预测
3 常减压装置故障树的建立和分析
3.1 故障树分析的定义
3.2 常减压装置故障树的建立
3.3 常减压装置故障树的分析
3.3.1 常减压装置故障树的定性分析
3.3.2 常减压装置故障树的定量分析
3.4 影响常减压装置可靠性的主要因素
4 环烷酸腐蚀实验研究
4.1 材料耐蚀性能的实验室研究
4.1.1 试验所用材料与方法
4.1.2 试验结果
4.1.3 环烷酸腐蚀腐蚀环境中不同材质的腐蚀速率评定
4.2 环烷酸对盐类水解的影响试验
4.3 腐蚀实验数据的人工神经网络方法拟合
4.3.1 人工神经网络及其BP方法
4.3.2 人工神经网络在腐蚀方面的应用
4.3.3 基于人工神经网络的腐蚀速度预测
4.4 材料耐蚀性能的现场评定
4.4.1 碳钢在不同温度的油品介质中的腐蚀性能
4.4.2 不锈钢在不同温度的油品介质中的腐蚀性能
4.4.3 低合金钢在含环烷酸油品介质中的腐蚀速率
5 常减压装置腐蚀机理研究
5.1 加工稠油的I套常减压装置基础资料
5.1.1 炼制原油的基本性质
5.1.2 常减压装置各馏分参数分析
5.1.3 常减压装置的腐蚀类型
5.2 高温硫腐蚀和环烷酸腐蚀
5.2.1 高温硫腐蚀及影响因素
5.2.2 高温环烷酸腐蚀及影响因素分析
5.3 硫和环烷酸的综合腐蚀机理研究
5.3.1 硫和环烷酸综合腐蚀的热力学过程机理分析
5.3.2 小结
5.4 环烷酸腐蚀的动力学作用机理研究
5.4.1 静态条件下环烷酸腐蚀的动力学作用机理研究
5.4.2 动态条件下环烷酸腐蚀的动力学作用机理研究
5.5 常压低温轻油部位HCL-H_2S-O_2一H_2O的腐蚀
5.5.1 影响因素分析
5.5.2 腐蚀过程分析
5.5.3 应力腐蚀开裂的影响分析
5.5.4 其他因素影响分析
5.6 小结
6 常减压装置防腐措施
6.1 常减压装置重点腐蚀部位
6.1.1 常压装置重点腐蚀部位
6.1.2 减压装置重点腐蚀部位
6.2 常减压装置防腐措施
6.2.1 材料防腐
6.2.1.1 材料使用规程
6.2.1.2 焊缝腐蚀与防护
6.2.2 防腐涂料的筛选、研制与应用效果跟踪
6.2.3 高温缓蚀剂的研制与应用效果
6.2.4 其他防腐措施
6.3 小结
7 常减压装置的可靠性分析
7.1 常减压装置可靠性的定义及其特征量
7.2 常减压装置管线可靠性模型
7.2.1 结构可靠性理论
7.2.2 常减压装置管线剩余强度可靠性模型
7.2.3 常减压装置管线剩余强度可靠度计算
7.3 常减压装置耐腐蚀可靠性理论
7.3.2 常减压装置耐腐蚀可靠度的数学模型
7.3.3 常减压装置耐腐蚀可靠性理论数学模型和可靠寿命
7.3.4 耐腐蚀可靠性分析实例
7.4 含缺陷常减压装置的断裂评定
7.4.1 断裂力学理论
7.4.1.1 裂纹的种类及其扩展的基本类型
7.4.1.2 线弹性断裂力学
7.4.1.3 弹塑性断裂力学
7.4.2 概率断裂力学理论
7.4.3 常减压装置概率断裂力学缺陷评定
7.4.4.1 缺陷评定标准
7.4.4.2 缺陷评定的概率方法
7.4.5 减压塔缺陷的概率评定
7.4.5.1 减压塔概况
7.4.5.2 减压塔参数计算和概率评定
8 常减压装置塔体和管线寿命预测
8.1 灰色系统理论
8.1.1 灰色理论的基本思想
8.1.2 灰色预测模型GM(1，1)模型的建立
8.1.3 GM(1，1)模型的改进
8.1.4 模型精度检验
8.2 塔体寿命灰色预测
8.3 炉管寿命灰色预测
8.3.1 L102炉管灰色预测
8.3.2 L103炉管灰色预测
8.4 腐蚀疲劳寿命预测
8.4.1 腐蚀疲劳寿命预测方法
8.4.2 腐蚀疲劳裂纹扩展速率模型
8.4.3 腐蚀疲劳寿命预测方法
8.4.3.1 腐蚀疲劳裂纹扩展速度
8.4.3.2 腐蚀疲劳裂纹寿命预测算例
8.5 延寿措施
9. 结论
9.1 研究成果
9.2 进一步研究方向
攻读博士期间发表的论文及科研获奖
致谢
参考文献
发布时间: 2006-12-05
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