Механизм формирования и защита от самовозгорания пирофорных отложений в вертикальных резервуарах : на примере ОАО "Самаранефтегаз"

• Автор: Бояров, Антон Николаевич
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 129 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Характеристика антикоррозионных покрытий и математические
модели оценки их защитной способности
1.1 Классификация антикоррозионных покрытий
1.2 Особенности физико-химического подхода при описании по
крытия в высокоагрессивных средах
1.2.1. Особенности сорбции высокоагрессивных сред полимерами
1.2.2. Диффузионный перенос высокоагрессивных сред
1.3 Анализ переноса в многослойных покрытиях
1.4 Градиентные покрытия и покрытия с перераспределением ком
понентов
1.5 Обработка поверхности
1.6 Многослойные покрытия
Выводы по разделу
2. Определение элементного состава и основных пожароопасных
характеристик нефти и пирофорных отложений, образовавшихся при ее хранении
2.1 Основные пожароопасные характеристики нефти
2.2 Элементный состав пирофорных отложений и их удельная по
верхность
2.2.1 Элементный состав пирофорных отложений
2.2.2 Определение удельной поверхности пирофорных отложений
методом тепловой десорбции
2.3 Механизм образования пирофорных отложений
2.4 Способность образцов пирофорных отложений к воспламене
нию и самовоспламенению
2.5 Условия теплового самовозгорания пирофорных отложений
Выводы по разделу
3 Исследования поведения пирофорных отложений при их
самонагреве в различных условиях
3.1 Исследование поведения пирофорных отложений при их на
ьревании в различных условиях

3.2 Исследования в атмосфере воздуха
3.3 Исследование пирофорных отложений в атмосфере влажного 67 воздуха и паров нефти
3.4 влияние концентрации кислорода на процесс самовозгорания
пирофорных отложений
3.5 Исследования самовозгорания пирофоров в инертной среде
3.6 Роль подложки при самовоспламенении пирофоров
3.7 Пассивация пирофорных отложений фторорганическими по
верхностно-активными веществами
3.7.1 Вещества для пассивации
3.7.2 Дифференциальный термогравиметрический анализ модифи
цированных пирофорных отложений
3.8 Влияние пассиваторов на способность образцов пирофорных
отложений к самовоспламенению и самовозгоранию
Выводы по разделу
4 Исследование эффективности противокоррозионной защиты
внутренней поверхности покрытиями Пластурелл и Цинотан в резервуарах с сернистой нефтью с различными газовыми средами
4.1 Подготовка образцов стали и проведение экспериментов
4.2. Обработка образцов по завершении испытаний
4.2.1 Определение массы влаги и отложений
4.2.2. Определение скорости коррозии незащищенных образцов
4.2.3. Определение защитных свойств покрытий
4.3 Энергодисперсионный анализ отложений
4.4 Исследование защитной способности покрытия Пластурелл
4.5 Исследование защитной способности покрытия Цинотан
4.6 Анализ результатов исследований и предложения по предотвращению самовозгорания пирофорных отложений
4.7 Использование вероятностно-статистических критериев для определения стратегии действий по предотвращению и ликвидации последствий выброса опасных и вредных веществ в атмосферу
Выводы по разделу
Основные выводы и рекомендации
Список использованных источников

Введение
Актуальность проблемы
Возрастающие требования к сокращению потерь углеводородного сырья, экологическая обстановка в мире предъявляют повышенные требования к обеспечению надежности и безопасности технологических процессов. Особенно это касается опасных и загрязняющих природу производств, к которым относятся объекты нефтепромыслового сбора подготовки и транспорта нефти.
Увеличивающаяся сернистость и обводненность добываемых нефтей, усиливает агрессивность сред, в которых работает технологическое оборудование. Одной из актуальных проблем становятся коррозионные повреждения резервуаров и связанные с ними последствия. К настоящему времени большая часть резервуарных парков по хранению сернистых нефтей, выработала плановый ресурс на 69...70 %. Коррозионные повреждения становятся превалирующей причиной (до 70 %) отказов нефтегазового оборудования.
Наиболее сильно страдают от коррозии верхние и нижние пояса резервуаров, контактирующие с парогазовой фазой и подтоварной водой. Коррозия металла резервуаров с сернистой нефтью опасна и во взрывопожарном отношении, т.к. образующееся на его внутренней поверхности пирофорное железо в присутствии кислорода воздуха способно постепенно разогреваться и самовоспламеняться со взрывом паров нефти. Выбросы в атмосферу вредных веществ наносят не только экологический, но и большой экономический ущерб.
Вопросами коррозионной стойкости и защитой металла от воздействия агрессивных сред занимался ряд ученых: Абдуллин И.Г., Розенфельд Ю.Л., Фаличева Л.И., Худякова Л.П., Шрайер Л.Л., Юхневич P.M. и др. Проблемой образования пирофорных соединений и их свойствами - Бард В.Л., Бейлин Ю.А., Потапов С.С, Соркин Я.Г. и др. Ими разработаны теоретические основы и практические методы защиты при эксплуатации нефтехимического оборудования. Так как комплексно эти вопросы не рассматривались, возникла необходимость проведения таких исследований.
Цель работы - исследование причин, механизма образования и условий самовозгорания пирофорных отложений с целью его предотвращения в резервуарах, эксплуатируемых в агрессивных средах.

фида железа (РеЭг) и сульфида серы (РеЭ) и другие компоненты, в том числе и элементарную серу.
Образцы пирофорных отложений из второй полученной партии анализировали методами пиролитической газовой хроматографии, методом потенциометрического титрования и методом атомно - абсорбционной спектрофото-метрии. В процесс пробоподготовки и анализа проводилась оптимизация условий растворения порошков образцов при атомно-абсорбционном анализе и условий определения серы методом пиролитической газовой хроматографии.
Результаты анализа двух образцов (порошкообразные пробы бурого цвета) из второй полученной партии пирофорных отложений представлены в таблице 2.6.
Таблица 2.6 - Результаты элементного анализа пирофорных отложений
второй партии (п = 4+5, Р = 0,95)
Образец Элемент, %
№ Обработка Точка отбора пробы Ре
3 Исходный - 30,3±1,2 56, ±2
Термообработка 400 °С на воздухе Внешняя поверхность 51,4± 1,0 18,7±0
Термообработка 400 °С на воздухе Центральная область 53,4±1,0 15,2±0
5 Исходный - 31,7±1,2 55,5±2
Термообработка 400 иС на воздухе Внешняя поверхность 53,8±0,9 12,6±0
Термообработка 400 °С на воздухе Центральная область 47,0±1,5 12,3±0
Из результатов элементного анализа образцов 3 и 5 (второй партии), представленных в таблице 2.6, видно, что для этих образцов содержание серы находится на уровне теоретически максимально возможного (для дисульфида железа БеЗ?). Хотя сравнение содержания серы в исходных образцах и образцах, подвергнутых термообработке (400 °С на воздухе) показывает, что сера в образцах содержится как в виде элементной серы, так и в виде более термостойких соединений - сульфидов (РеБх).
Помимо элементного состава пирофорных отложений большое влияние на их активность оказывают химия, структура и величина их поверхности, определяющие сорбционные свойства исследуемых образцов.