защита от коррозии. Контрольная работа по дисциплине Защита оборудования нефтегазовой переработки от коррозии. Тема (вариант) Коррозия с кислородной деполяризацией. Обработка коррозионной среды с целью удаления кислорода

• Название: Контрольная работа по дисциплине Защита оборудования нефтегазовой переработки от коррозии. Тема (вариант) Коррозия с кислородной деполяризацией. Обработка коррозионной среды с целью удаления кислорода
• Дата: 07.06.2022
• Размер: 91.5 Kb.
• Имя файла: защита от коррозии.doc
• Тип: Контрольная работа; #575660

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования
«Казанский национальный исследовательский

технологический университет»

(ФГБОУ ВО «КНИТУ»)
КМИЦ “Новые технологии»

Контрольная работа

по дисциплине: «_Защита оборудования нефтегазовой переработки от коррозии.»


Тема (вариант): _Коррозия с кислородной деполяризацией. Обработка коррозионной среды с целью удаления кислорода.


Выполнил (а): студент (ка) _3_ курса

группы ___

_Шапошникова А.К._______________

Проверил (а): Халитов Р.А.________

г. Казань 2022г.

СОДЕРЖАНИЕ

1.Коррозия с кислородной десполиризации.___________________________

2. Обработка коррозионной среды с целью удаления кислорода.

2.1ХИМИЧЕСКИЙ СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ГАЗОВ, РАСТВОРЕННЫХ В ВОДЕ (ДЕАКТИВАЦИЯ)___________________________________________ 2.2ФИЗИЧЕСКИЙ СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ГАЗОВ, РАСТВОРЕННЫХ В ВОДЕ (ДЕАЭРАЦИЯ)______________________________________________

1.Коррозия с кислородной десполиризации.

Процессы коррозии металлов, у которых катодная деполяризация

осуществляется растворенным в электролите кислородом по реакции:

нейтральная и щелочная среда –

О₂ + 4е + 2Н ₂О = 4ОН , (1)

кислотная среда

4Н + О₂ + 4е = 2Н ₂О (2)

называется процессом коррозии металлов с кислородной деполяризацией. С кислородной деполяризацией корродируют металлы, находящиеся в атмосфере (например, ржавление металлического оборудования различных металлургических и машиностроительных заводов), металлы, соприкасающиеся с водой и водными растворами солей, металлы находящиеся в кислотной среде, грунте, и др. Коррозия металлов с кислородной деполяризацией является самым распространенным коррозионным процессом.

Самопроизвольное протекание процесса коррозии металла с

кислородной деполяризацией возможно, если:




Катодный процесс с кислородной деполяризацией включает

следующие последовательные стадии (рисунок 1):

1) растворение кислорода воздуха в электролите (прохождение кислорода через поверхность раздела воздух-электролит);

2) перенос растворенного кислорода в объеме электролита в результате движения электролита, обусловленного конвекцией или дополнительным перемешиванием;

3) перенос кислорода в слой электролита у поверхности корродирующего металла толщиной П с непрерывно меняющейся скоростью;

4) перенос кислорода в диффузионном слое электролита толщиной δ(часть толщины слоя П, в которой перенос осуществляется молекулярной диффузией) к катодным участкам поверхности корродирующего металла;

5) ионизацию кислорода:

а) в нейтральных и щелочных растворах

О₂ + 4е + 2Н ₂О = 4ОН ,

б) в кислых растворах

О₂ + 4е + 4Н = 2Н ₂О

6) диффузию и конвективный перенос ионов ОН от катодных участков поверхности корродирующего металла в глубь раствора.



Рисунок 1. – Схема катодного процесса кислородной деполяризации

Характерные особенности коррозии металлов с кислородной деполяризацией.

Замедленность катодного процесса заметно влияет на скорость коррозии металлов с кислородной деполяризацией. Наиболее затрудненными стадиями катодного процесса, а часто и всего коррозионного процесса, в зависимости от условий коррозии являются:

1) ионизация кислорода (кинетический контроль);

2) диффузия кислорода (диффузионный контроль);

3) одновременно ионизация и диффузия кислорода (диффузионно-кинетический контроль).

Кинетический контроль протекания катодного процесса, т.е. контроль перенапряжением ионизации кислорода, имеет место при сравнительно небольших катодных плотностях тока и очень больших скоростях подвода кислорода к корродирующему металлу:

а) при очень тонкой пленке электролита на поверхности металла, что наблюдается при влажной атмосферной коррозии металлов.

Если электролитом является вода, то обильный подвод с корродирующему металлу кислорода может сильно замедлить протекание анодного процесса вследствие наступления пассивности, что приводит к большой анодной поляризации и повышению коррозионной стойкости металла при преобладающем влиянии анодного процесса.

Диффузионный контроль протекания катодного процесса, т.е. контроль диффузий кислорода к катодным участкам, имеет место при катодных плотностях тока, близких к предельной диффузионной плотности тока и очень малых скоростях подвода кислорода к корродирующему металлу, обусловленных затрудненностью диффузионного процесса:

а) в спокойных (неперемешиваемых) электролитах;

б) при наличии на поверхности корродирующего металла пленки вторичных труднорастворимых продуктов коррозии, и при подземной коррозии металлов в грунте.

Диффузионно – кинетический контроль протекания катодного процесса, т.е. соизмеримое влияние на скорость катодного процесса перенапряжения ионизации и замедленности диффузии кислорода наиболее распространенный случай коррозии металлов с кислородной деполяризацией и довольно часто замедленность обеих стадий катодного процесса определяет скорость коррозии металлов. Этот случай коррозии (так же как и предыдущий) чувствителен к изменениям условий диффузии кислорода, вместе с тем скорость процесса зависит от природы и содержания катодных примесей, но в меньшей степени,чем при чисто кинетическом контроле процесса.

2.Обработка коррозионной среды с целью удаления кислорода.

2.1ХИМИЧЕСКИЙ СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ГАЗОВ, РАСТВОРЕННЫХ В ВОДЕ (ДЕАКТИВАЦИЯ)

Удаление газов химическими средствами осуществляется путем соприкосновения горячей воды, при температуре около 70°, с большой поверхностью перфорированного железного листа или железного лома в течение получаса или более — до тех пор, пока кислород не будет почти целиком израсходован на коррозию. Для этой цели были сконструированы специальные установки для теплофикационных систем, снабженные песочными фильтрами; однако такие установки слишком громоздки и требуют постоянного ухода. Поэтому указанный способ вытеснен, в значительной степени, физическим способом удаления газов — деаэрацией. Сернистонатриевая соль применяется для удаления остаточного растворенного кислорода и оправдывает свою стоимость только в тех случаях, когда 95% свободного кислорода предварительно удаляются деаэрацией. Для удаления 1 кг кислорода, растворенного в воде, требуется около 8 кг сернистонатриевой соли. Для обеспечения полного удаления кислорода в котлах требуется около 30 мг/л избыточной сернистонатриевой соли. В меньшей степени используется для деаэрации серножелезистая соль, нейтрализованная едким натром.

2.2ФИЗИЧЕСКИЙ СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ГАЗОВ, РАСТВОРЕННЫХ В ВОДЕ (ДЕАЭРАЦИЯ)

Подбирая такие соотношения температуры и давления, при которых газы становятся практически нерастворимыми, можно полностью удалить их из воды. За последние годы конструкция аппаратуры для удаления газов значительно улучшена. В настоящее время имеется несколько удачных типов деаэраторов, каждый из которых приспособлен для специальной цели. Существует установка и для удаления из воды СО2, Н2S и MH3.

Деаэрация холодной воды

Существуют установки для деаэрации воды без нагревания дающие 15000 м3 в день и снижающие содержание кислорода до 0,22 мл/л, что признано достаточным для предупреждения коррозии и образования бугорков в длинном стальном трубопроводе. Вода в таком аппарате разбрызгивается по специальным лоткам камеры, находящейся под низким давлением. Газы могут удаляться паровыми эжекторами с холодильниками или вакуумными насосами.

Деаэрация горячей воды

Главным условием деаэрации является поддержание воды в тонкораспыленном состоянии (в течение достаточного времени) при температуре кипения, соответствующей давлению, при котором растворенные газы свободно выделяются. При простом типе открытого нагревателя питательной воды деаэратор, при нагреве до 88 — 93° и свободном отводе газов в атмосферу, снижает концентрацию кислорода приблизительно до 0,3 мл/л. Это значительно уменьшает коррозию паровых котлов низкого давления. Однако в экономайзерах или котлах высокого давления коррозия так сильно возрастает с температурой, что необходимо более полное удаление кислорода.

Деаэраторы для горячих систем водоснабжения

Такой тип деаэраторов предназначен преимущественно для больших зданий, например, для больниц, гостиниц и т. п. Воду нагревают под вакуумом так, чтобы температура кипения ее не превышала 60—80°. Греющий пар проходит через змеевики и поэтому вода не соприкасается с ним и не загрязняется. Воду разбрызгивают вниз по тарелкам и нагревают двумя рядами паровых змеевиков. Температура пара, поступающего в нижние змеевики, выше температуры воды, которая вследствие этого испаряется; пар увлекает выделившиеся газы через клапан, охлаждаемый входящей холодной водой. Конденсат из клапана стекает обратно, в тарелочную камеру, в то время как газы выбрасываются вакуумным насосом или паровым эжектором.

Деаэратор помещается в подвале здания и требует циркуляционного насоса для горячей воды; иногда его устанавливают на достаточно высоком уровне, чтобы возможна была подача воды за счет естественной циркуляции. В таких условиях достигается концентрация кислорода 0,04 мл/л, что обеспечивает защиту системы от коррозии при температуре ниже 70°.

Деаэраторы для котловой питательной воды

В этих деаэраторах осуществляется прямой контакт воды с паром. Чаще всего применяются деаэраторы тарелочного типа, работающие под давлением или вакуумом. Деаэратор с распылением, работающий под небольшим давлением, широко применяется в котельных установках. В деаэраторе тарелочного типа холодная питательная вода проходит через холодильник, затем поступает в камеру, нагреваемую паром, где разбрызгивается на металлические тарелки. После этого вода стекает в резервуар для хранения. Пар наполняет все пространство, причем направление его движения таково, что он нагревает воду и удаляет выделяющиеся газы. Таким образом можно достигнуть практически полного отсутствия кислорода в воде.

В более современной модели деаэратора происходит распыление воды в атмосферу пара при давлении приблизительно 0,1 кг/см2. Этот тип деаэратора разработан для судовых котлов. Вероятно он найдет применение также и для котлов стационарного типа.

Деаэратор состоит из холодильника, секции с паровым обогревом, деаэрационной секции, окружающей впуск пара, и секции для хранения деаэрированной воды, расположенной внизу аппарата. Холодная питательная вода проходит через холодильник, затем через распыляющие форсунки, поступает в камеру, обогреваемую паром, и снова через форсунки в деаэрационную камеру, а затем в водосборник. Пар входит в деаэрационную камеру под давлением 0,7 кг/см2 и подымается в холодильник, где выпускаются удаляемые (неконденсирующиеся) газы, а теплота пара передается воде, вступающей в аппарат. Большая часть растворенного кислорода удаляется из воды при первоначальном ее нагревании; последние 5% кислорода удаляются значительно труднее. Для этого служит деаэрационная камера, которая обеспечивает практически, полное удаление кислорода из воды.

Наиболее мощные деаэраторы удаляют также всю свободную двуокись углерода и частично —полусвязанную углекислоту и другие газы. При этом, вследствие удаления двуокиси углерода, рН воды увеличивается.

Разработкой новых типов деаэраторов практически решен, вопрос об устранении коррозии в водных системах и паровых котлах. Подобный аппарат следует считать неотъемлемой частью современной котельной установки.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.Кофанова И.К. Коррозия защита металлов :Учебное пособие .-М:Издательство АЛЧЕВСК, 2003г.-174с.

2http://www.chemastu.ru/chair/study/genchem/move.php?term=6893ggfhJkks2ghg565888Hg4gghJajf49nvcd