開(kāi)篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇鈦在煉油化工領(lǐng)域應(yīng)用分析，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。

引言

鈦合金最大的優(yōu)勢(shì)就是它的抗腐蝕性，它的硬度和加工能力都很強(qiáng)。不過(guò)，鈦的優(yōu)勢(shì)也是一把雙刃劍，因?yàn)樗膲勖荛L(zhǎng)，可以持續(xù)使用數(shù)十年，這就導(dǎo)致了許多以鈦為主要原料的設(shè)備更新緩慢。因此，鈦對(duì)某些民用工業(yè)設(shè)備的改造起到了一定的阻礙作用。筆者認(rèn)為，鈦在煉油和化學(xué)工業(yè)中有著廣闊的發(fā)展空間，而鈦的特性又與煉油工業(yè)相適應(yīng)，我國(guó)的煉油工業(yè)對(duì)鈦的需求并不大，比發(fā)達(dá)國(guó)家要晚上數(shù)十年，因此，我們的工業(yè)還在不斷的探索中，對(duì)于鈦的應(yīng)用還需要進(jìn)一步改進(jìn)。

1鈦在煉化工業(yè)的應(yīng)用背景

鈦合金因其優(yōu)異的耐腐蝕、高比強(qiáng)度及較好的機(jī)械加工能力而被廣泛用于氯堿、鹽、尿素、農(nóng)藥、合成纖維、有機(jī)合成、制藥、濕法冶金等化工工藝中。但鈦設(shè)備的使用壽命較長(zhǎng)，可達(dá)30年之久，且不容易損毀，因此要拓展其在民用行業(yè)的應(yīng)用范圍，必須積極開(kāi)發(fā)新的應(yīng)用。我們相信，在化工行業(yè)中，鈦的應(yīng)用前景是非常廣闊的。我國(guó)煉化工業(yè)中使用的鈦設(shè)備還很少，而國(guó)外已經(jīng)在煉化工業(yè)中使用鈦設(shè)備近40多年。日本石油資源匱乏，主要從中東進(jìn)口，對(duì)高硫原油的加工歷史比較長(zhǎng)，在材料選擇和防腐方面有著豐富的經(jīng)驗(yàn)。自1955年以來(lái)，日本一直在用鈦合金材料來(lái)解決H2S—HC1—H2O的環(huán)境腐蝕問(wèn)題。歐美也在60年代就開(kāi)始在煉油廠使用鈦制的換熱器。最初的目的是解決海水、半咸水和受污染水的腐蝕，然后是為了避免劣質(zhì)石油和腐蝕性氣體對(duì)設(shè)備的損害，從管、板等各種設(shè)備中使用。由于大慶石油是我國(guó)第一批使用含硫、含酸、含鹽量較低的原油，因此，對(duì)煉油設(shè)備的腐蝕問(wèn)題不是很嚴(yán)重，可以采用碳鋼來(lái)解決。近20年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，對(duì)石油的需求迅速增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)原油的增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上需求，因此，特別是中東地區(qū)的高硫原油的進(jìn)口量每年都在增長(zhǎng)，這就需要對(duì)煉油設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，以滿足中東地區(qū)高硫原油的防腐蝕要求。另外，國(guó)內(nèi)原油的含硫率和含鹽率隨開(kāi)采量的增大也在增大。

2鈦應(yīng)用行業(yè)

2.1氯堿行業(yè)

氯堿工業(yè)是中國(guó)化工生產(chǎn)的基礎(chǔ)工業(yè)，它是以工業(yè)鹽為原料，利用電解法生產(chǎn)氯化鈉等化工產(chǎn)品，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有舉足輕重的作用。它的主要產(chǎn)品是燒堿、氯、氫等化工原料，在輕工業(yè)、化工、紡織、建材、國(guó)防、冶金等行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。從20世紀(jì)30年代開(kāi)始，我國(guó)氯堿行業(yè)已經(jīng)發(fā)展了70多年。我國(guó)氯堿行業(yè)從上個(gè)世紀(jì)后期至本世紀(jì)初期，是行業(yè)發(fā)展速度最快、實(shí)力最強(qiáng)的時(shí)期。特別是氯堿工業(yè)的兩大主要產(chǎn)品，PVC和燒堿的生產(chǎn)能力和產(chǎn)量都得到了快速的發(fā)展，并在2005年雙雙躍居世界第一，成為世界上氯堿工業(yè)的主要生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)。在化學(xué)行業(yè)中，最早使用鈦的是氯堿行業(yè)，包括氯氣、氧化氯、農(nóng)藥、漂泊粉等，而在氯氣生產(chǎn)中，鈦的設(shè)備和管線占據(jù)了約1/4的質(zhì)量。例如：金屬、離子膜、陽(yáng)極、列管式、氯廢水脫氯塔、氯氣冷卻洗滌塔、精制鹽水預(yù)熱器、真空脫氯泵、閥門等。

2.2真空制鹽行業(yè)

近幾年，隨著我國(guó)鹽業(yè)的迅速發(fā)展，科技水平的飛速提高，鹽堿的需求量也在逐年增加。我國(guó)的鹽鹵資源十分豐富，具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α｛}化設(shè)備存在以下問(wèn)題：首先是腐蝕，從建國(guó)至今，鹽工廠的設(shè)備、設(shè)備多為普通碳鋼、不銹鋼等。由于鹽類腐蝕性強(qiáng)，導(dǎo)致設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，需要經(jīng)常更換，鹽類腐蝕導(dǎo)致的設(shè)備年久失修率高達(dá)10%左右，制鹽成本大幅上升，同時(shí)由于腐蝕，以及其他金屬化合物滲透到鹵水中，對(duì)鹽類的影響很大；另外，由于碳鋼等罐壁的粗糙，使得污垢變得更為嚴(yán)重，并且隨著時(shí)間的推移，污垢會(huì)越來(lái)越厚，最終變成一大片鹽垢，從而減小了循環(huán)量，影響了鹵液的傳熱，甚至阻塞了加熱腔的入口，造成停產(chǎn)停機(jī)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀電動(dòng)機(jī)。目前，鹽化行業(yè)存在的設(shè)備腐蝕、結(jié)垢、碳鋼等難以解決的問(wèn)題，已成為鹽化設(shè)備的理想材料。

3煉化設(shè)備用鈦腐蝕介質(zhì)及腐蝕環(huán)境分析

3.1咸水、半咸水與污水

由于鈦的存在，對(duì)海水、半咸水和污水等腐蝕性的水都有很好的抗腐蝕能力。這也是為什么在煉廠中，鈦被首先使用的原因。更多的工廠接近于淡水來(lái)源，為了避免和減少碳鋼的侵蝕，水處理是必不可少的。但對(duì)于一些經(jīng)過(guò)嚴(yán)格水處理的淡水，其使用壽命卻很短，因此，需要采用更耐腐蝕的管道。為了節(jié)約能源，煉廠需要回收廢水，但是廢水具有很強(qiáng)的腐蝕性，為了盡量減少?gòu)U水的處理量，宜選用鈦材。在國(guó)外，因有關(guān)環(huán)保法規(guī)，不能使用含鉻、含磷的傳統(tǒng)廢水治理。因此，使用海水或鹽水作為冷卻水，實(shí)際上是可以避免和消除冷卻器的水側(cè)腐蝕的。節(jié)約用水很重要。由于80%的水被回收，剩下的20%被蒸發(fā)，空氣冷卻，設(shè)備泄漏。例如，一家每天處理100000桶原油的工廠，每天會(huì)有300多加侖的水流失，為了擴(kuò)大煉油廠的規(guī)模，需在濱海建一座煉油廠，既要減少原油的進(jìn)口，又要利用鈦鹽制冷機(jī)，盡量節(jié)約淡水，據(jù)悉，日本的精煉廠的換熱器中，有一半冷卻水是由海水提供的。

3.2硫化氫

原油中含有大量的硫，多數(shù)為化合物，少量為H2S。在油田中不能除去，在煉廠里用高溫加熱；在高壓下，將原油中的一些硫化物轉(zhuǎn)化為H2S，經(jīng)過(guò)加氫和其他的催化作用，也可以得到H2S。鈦對(duì)高溫下的高溫硫化和點(diǎn)蝕，對(duì)硫化物的應(yīng)力腐蝕斷裂（SSCC）有一定的抵抗力。30年以來(lái)，由于對(duì)高硫油的處理以及在煉廠塔頂凝結(jié)體系中所含的H2S含量較高，鈦表現(xiàn)出極強(qiáng)的抗腐蝕能力。在一家處理含3%~5%硫的煉廠中，使用鈦完全解決了塔頂凝結(jié)氣體的腐蝕問(wèn)題。采用鈦替代銅-鎳合金管束，可以避免腐蝕，避免頻繁清潔管材。而在含有H2S/Cl的高溫氣體中，如果與某種活潑的金屬結(jié)合，則會(huì)使鈦產(chǎn)生吸氫，并有可能產(chǎn)生氫脆。為了防止這一點(diǎn)，在溫度超過(guò)77℃時(shí)，應(yīng)盡量將鈦與碳鋼連接起來(lái)，而能與鈦兼容的材料包括銅、銅和鎳（但要使其處于鈍化狀態(tài)）。

3.3氨

氨是指在原油中加入不同的有機(jī)氮化物，使其發(fā)生裂解或中和酸。鈦能耐氨氣至149℃，并能在一定程度上維持其鈍化。在石油蒸餾塔頂部和酸水氨蒸汽提塔中，鈦的使用效果較好。鈦幾乎不會(huì)被沸點(diǎn)濃的氫氧化銨腐蝕。

4鈦在煉油化工行業(yè)的應(yīng)用

4.1鈦應(yīng)用到原油蒸餾中

在煉油工業(yè)中，鈦主要用于防腐蝕，在石油蒸餾塔頂冷卻系統(tǒng)中，經(jīng)常采用鈦管進(jìn)行防腐處理。利用原油蒸餾技術(shù)，對(duì)重油進(jìn)行高溫分餾，從而獲得輕油。但在蒸餾時(shí)，若溫度高于121℃，則會(huì)將部分含氯物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闅渎人幔蝗魷囟雀哂?60℃，則會(huì)將硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袠O強(qiáng)腐蝕性的硫化氫。相關(guān)的試驗(yàn)結(jié)果顯示，在冷凝器和換熱器中使用鈦，其腐蝕性幾乎于零，幾乎可以忽略不計(jì)。因此，將鈦用于石油精餾可以有效地降低化合物的腐蝕性，從而極大地延長(zhǎng)煉油裝置的使用壽命。

4.2鈦應(yīng)用到加氫脫硫中

在煉油工業(yè)的加氫脫硫中，需要將溫度提升到343℃，然后通過(guò)冷卻和分離把多余的氫從裝置中排出。鈦管還能有效地抵抗硫化氫、氯化氫和氨的侵蝕，同時(shí)鈦還能用于制氫和脫硫的冷卻器，鈦能很好的替代傳統(tǒng)的金屬。

4.3鈦可以用于酸氣體去除

煉油化工生產(chǎn)中必須要排出酸性氣體，乙醇胺溶液是最常用的一種，主要有兩種，一種是單乙醇胺，一種是二乙醇胺，分別能夠能吸附硫化氫和二氧化碳。然而，再沸器作為一種加熱裝置，它比其它部件更易于受到侵蝕。從這一點(diǎn)就可以看出鈦管的重要性，因?yàn)殁伒哪臀g性很強(qiáng)，所以將鈦管和單乙醇胺的再沸器結(jié)合起來(lái)，是一種很好的選擇。

4.4鈦應(yīng)用于溶劑萃取

因?yàn)楝F(xiàn)在的提取技術(shù)還需要回收，所以在提取的時(shí)候，會(huì)有很大的腐蝕，所以在萃取的時(shí)候，鈦的作用便有所顯現(xiàn)。現(xiàn)在的提取技術(shù)，大部分都是用溶劑和蒸餾來(lái)進(jìn)行分離，然后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的處理，然后在塔中進(jìn)行一系列的提取。有些提取物不會(huì)腐蝕，但在回收的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的酸液，這種酸液對(duì)環(huán)境的侵蝕非常強(qiáng)烈，而且少量的硫化氫等活性化合物也會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的腐蝕作用。它的主要腐蝕目標(biāo)是冷卻塔和回收裝置，鈦的防腐性能可以有效地減少設(shè)備在提取時(shí)的腐蝕，如果公司不能及時(shí)更換鈦合金，可以通過(guò)更換主要的腐蝕部件，也可以在設(shè)備的內(nèi)部涂上鈦合金。

4.5鈦應(yīng)用于催化、裂化

在催化裂化過(guò)程中，由于催化裂化過(guò)程中含有大量的硫化物，因此，催化裂化過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的硫化氫和氮化物，而催化裂化過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的硫化氫和氮化物，這些化合物在水中會(huì)發(fā)生腐蝕，催化裂化過(guò)程的溫度在40~50℃左右，而催化裂化反應(yīng)裝置的主要原料是碳鋼，這種腐蝕性物質(zhì)會(huì)對(duì)催化裝置造成平衡腐蝕，甚至出現(xiàn)"氫裂"。因此，在催化裂化裝置中添加鈦具有良好的抗腐蝕作用。美國(guó)率先將鈦用于煉化工業(yè)，不少煉化公司都將其用于催化、裂化容器、蒸餾反應(yīng)器、再次冷凝器等不同程度的應(yīng)用，并取得了一定的成果，同時(shí)也極少發(fā)生腐蝕，這是煉油界的一項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新。4.6原油蒸餾在石油蒸餾塔頂部采用鈦管進(jìn)行冷凝冷卻，可以有效地避免氯化物、硫化物的侵蝕，也就是避免了HCl—HS—H2O的腐蝕。石油精制過(guò)程中，對(duì)高沸點(diǎn)的重油進(jìn)行了加熱和分餾，從而獲得了一系列的輕質(zhì)產(chǎn)品。但在蒸餾時(shí)，如果溫度超過(guò)121℃，則會(huì)生成氯化氫，而在260℃以上則會(huì)生成氫氣。通過(guò)這樣的回流和分離，輕質(zhì)碳?xì)浠衔铩⑺魵狻2S和HCl在塔頂部凝結(jié)。通過(guò)對(duì)塔頂換熱器和冷凝器的實(shí)驗(yàn)，證明了鈦對(duì)換熱器和冷凝器的腐蝕是零的。從1960年開(kāi)始，鈦管被用于石油蒸餾塔頂部的冷凝器。鈦管和管板組合已經(jīng)在美國(guó)和英國(guó)多年應(yīng)用，其中包括用于加熱原油的熱交換器和通過(guò)廢水冷卻的冷凝器，它們的燃?xì)鉁囟榷荚?49℃以上，在以上的應(yīng)用中，Monel、CuNi合金、Al黃銅和碳鋼都被替換為鈦。在一些塔頂部的冷凝器中，發(fā)現(xiàn)了在121~149℃以上的氣體中存在著結(jié)垢的現(xiàn)象，如果用水清洗無(wú)法去除，建議用Ticde12管替代Gr2鈦。

5結(jié)語(yǔ)

綜上所述，鈦是一種很難被腐蝕的金屬，它被稱為"不死金屬"，因?yàn)樗拈_(kāi)采率很低，所以被列為稀有金屬，它的地殼金屬含量排名第七，在煉油和化學(xué)工業(yè)中也得到了廣泛的應(yīng)用。盡管國(guó)內(nèi)的煉油化工設(shè)備與國(guó)外先進(jìn)水平存在一定差距，但隨著技術(shù)的進(jìn)步，鈦在煉油化工領(lǐng)域的應(yīng)用應(yīng)該不難，在我國(guó)煉油化工行業(yè)必然會(huì)有一場(chǎng)鈦金屬革命。

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作者:左彬 韓利強(qiáng) 王婭輝 單位:西安優(yōu)耐特容器制造有限公司