1、前 言,集输化学是集输工程学与化学之间的边缘科学。,集输化学是研究如何用化学方法解决原油集输过程中遇到的问题。,前 言,一、原油集输遇到的化学问题：,管道与设备的防腐 乳化原油的破乳 起泡沫原油的消泡 原油的降凝输送和减阻输送 天然气的脱水和脱酸性气体 污水处理（6个目的）,污水处理,（1）除油 （2）除氧 （3）除固体悬浮物 （4）防垢 （5）缓蚀 （6）杀菌,前 言,管道与设备防腐层中的各种化学剂乳化原油破乳剂起泡沫原油消泡剂原油降凝剂和减阻剂天然气处理剂污水处理剂,二、原油集输用到的化学剂,前 言,第11章,埋地管道的腐蚀与防腐,第三篇 集输化学,第一节,埋地管道的腐蚀,金属腐蚀,埋地管
2、道的材料多属金属材料。 金属腐蚀：金属与周围环境起化学或电化学反应而导致破坏。 为了减少埋地管道的腐蚀，需要使用有效的防护法。,第1节 埋地管道的腐蚀,1、土壤由四部分组成： 矿物 有机质 水 空气 2、土壤的相组成： 固相：矿物颗粒和有机质 液相：土壤水 气相：空气。,一、土壤,第1节 埋地管道的腐蚀,第1节 埋地管道的腐蚀,二、土壤腐蚀,1土壤水中含氧时产生的腐蚀管道中不均匀部分的通过微电池产生腐蚀：,第1节 埋地管道的腐蚀,2土壤水含酸性气体时产生的腐蚀,若土壤水中含硫化氢和二氧化碳，则它们可在水中解离。,H2S H+ + HS- CO2 + H2O H+ +HCO3-,第1节 埋地管道
3、的腐蚀,Fe2+ + 2OH- Fe(OH)2 （白色） 3Fe(OH)2 + 2OH- Fe3O4 + 4H2O + 2e （黑色）2Fe3O4 + 2OH- + (3n-1)H2O 3Fe2O3 nH2O + 2e （红色） Fe2+ + S2- FeS （黑色） Fe3+ + 3OH- Fe(OH)3 （棕色）,第1节 埋地管道的腐蚀,3土壤中由细菌产生的腐蚀,土壤水中的硫酸盐还原菌（SRB）,厌氧菌，可将硫酸盐还原为硫化物和 O，产生腐蚀。,第1节 埋地管道的腐蚀,土壤水中的铁菌（IB），喜氧菌，可将Fe2+氧化为Fe3+，产生腐蚀。,第1节 埋地管道的腐蚀,综合反映土壤的腐蚀。,土壤
4、电阻率, 土壤电阻率，m； R 平行截面间土壤的电阻，； A 平行截面间的截面积，m2； L 平行截面间的垂直距离，m。,第1节 埋地管道的腐蚀,第1节 埋地管道的腐蚀,埋地管道的防腐,第二节,一、覆盖层防腐,覆盖层： 为使金属表面与腐蚀介质隔开而覆盖在金属表面的保护层。 覆盖层防腐法： 用覆盖层抑制金属腐蚀的方法。,定义：,第2节 埋地管道的防腐,好的防腐层： 热稳定好 化学稳定好 生物稳定好 机械强度高 电阻值高 渗透性低,石油沥青防腐层 煤焦油瓷漆防腐层 聚乙烯防腐层 聚乙烯聚氨酯泡沫保温防腐层 熔结环氧粉末防腐层 环氧煤沥青防腐层 三层型防腐层,第2节 埋地管道的防腐,1石油沥青防腐层
5、,定义 以石油沥青涂料为主要材料组成的防腐层。,第2节 埋地管道的防腐,底漆：由石油沥青溶于工业汽油制成。 石油沥青： I号石油沥青： 软化点为95110的 输送液体温度低于50 的埋地管道 II号石油沥青 软化点为125140 输送液体温度在5080 范围的埋地管道。 内缠带：为玻璃布（由玻璃纤维编织而成） 外缠带：聚氯乙烯工业膜（膜上涂有由氯丁橡胶与松香混合制得的胶粘剂）,沥青防腐层的结构：,第2节 埋地管道的防腐,2煤焦油瓷漆防腐层,第2节 埋地管道的防腐,底漆 由煤焦油和煤焦油沥青溶于二甲苯制成 煤焦油瓷漆（分为三类：软化点分别为大于 100 、105 、120 ） 煤焦油 煤焦油沥青
6、 煤粉 内缠带：玻璃纤维织成的毡带，浸渍了胶粘剂（如乙烯与乙酸乙烯酯共聚物） 外缠带：玻璃纤维织成的毡带，煤焦油瓷漆。,第2节 埋地管道的防腐,3、聚乙烯防腐层,聚乙烯防腐层的产生方法： 挤压包覆法 将聚乙烯加热熔化， 挤压包覆在涂有底胶的管道外壁形成防腐层 胶粘带缠绕法 在聚乙烯带表面涂上粘胶，制得聚乙烯胶粘带 将聚乙烯胶粘带缠绕在涂有底漆的管道外单形成聚乙烯防腐层,第2节 埋地管道的防腐,4聚乙烯聚氨酯泡沫保温防腐层,以聚氨酯泡沫为内保温层，以聚乙烯为外保护层的复合保温防腐层。,第2节 埋地管道的防腐,5熔结环氧粉末防腐层,将加有固化剂的环氧树脂粉末喷涂在金属表面，在150180 下烘15
7、min，即可得到坚韧的熔结环氧粉末防腐层。,第2节 埋地管道的防腐,6环氧煤沥青防腐层,由环氧煤沥青底漆、中层漆和面漆组成。,第2节 埋地管道的防腐,第2节 埋地管道的防腐,7三层型的复合防腐层,底层 环氧树脂， 有很好的防腐性、粘结性与热稳定性； 中层 为各种含乙烯基单体的共聚物 乙烯与乙酸乙烯酯共聚物 乙烯与丙烯酸乙酯共聚物 乙烯与顺丁烯二酸甲酯共聚物 有很强的粘结作用 外层： 为高密度的聚乙烯、聚丙烯 有很好的机械强度。 主要缺点：成本高,第2节 埋地管道的防腐,二、阴极保护法,覆盖层防腐法必须与阴极保护法联合使用 在涂敷过程中防腐层不可避免地会出现漏涂点。 在使用期间防腐层在各种因素作
8、用下，会产生剥离、穿孔、开裂等现象。 阴极保护法是覆盖层防腐法的补充防腐法。,第2节 埋地管道的防腐,1外加电流的阴极保护法,定义：将被保护金属与直流电源的负极相连，由外加电流提供保护电流，降低腐蚀速率的方法。 基本原理： 在腐蚀电池中，阳极是被腐蚀，阴极不被腐蚀。 将直流电源的负极接在需保护的金属上，将阳极接在辅助电极上，使被保护金属整体变成阴极，产生保护电流。 被保金属与直流电源的负极相连，它发生的是阴极反应，因此得到保护,第2节 埋地管道的防腐,第2节 埋地管道的防腐,阴极保护法需测定被保护金属的自然电位和保护电位。,参比电极：铜/硫酸铜饱和电极（CSE）,第2节 埋地管道的防腐,第2节
9、 埋地管道的防腐,自然电位在中等腐蚀性的土壤中约为-0.55V（相对于CSE）。 保护电位一般控制在-0.851.20V（相对于CSE）范围。,第2节 埋地管道的防腐,2.牺牲阳极的阴极保护法,定义：将被保护金属和一种可以提供阴极保护电流的金属或合金（即牺牲阳极）相连，使被保护金属腐蚀速率降低的方法。,第2节 埋地管道的防腐,牺牲阳极,电位比被保护金属还要负的金属或合金。 好的牺牲阳极应满足： 电位足够负 电容量大 单位质量牺牲阳极溶解所能提供保护电流的电量。 电流效率高 牺牲阳极的实际电容量与理论电容量的比值，以百分数表示,第2节 埋地管道的防腐,溶解均匀 腐蚀产物易脱落 制造简单、来源广、成本低在牺牲阳极使用时，必须在它的周围加入由硫酸钠、膨润土和石膏粉组成的填包料。填包料起减小牺牲阳极的接地电阻，增加输出电流和使腐蚀产物易于脱落的作用。,第2节 埋地管道的防腐,第2节 埋地管道的防腐,
