随着工业现代化的发展,钛作为一种新型金属材料得到了广泛应用,钛及钛合金是石油工业发展中不可替代的金属结构材料[1]。在石油化工中,一般情况下工业纯钛主要用于制造高耐蚀性和高强度的设备。
石油化工中常使用的钛及钛合金主要是工业纯钛和低合金化钛,即国家标准规定的TA0,TA1,TA2和TA9(Ti-Pd),TA10(Ti-Mo-Ni)。
钛在石油工业中的应用[2-4]
1、钛合金油套管
我国的天然气资源中大部分都是含硫气田,高腐蚀性油气田的开发已成为石油天然气工业面临的重大难题。因此,选取优质的耐腐蚀性材料作管材已成为主导趋势。
2、钛合金输送管线
由于钛合金管易于弯曲,并具有极高的抗海浪冲击和平台移动造成的动态应力腐蚀疲劳程度,钛合金管抗应力腐蚀疲劳程度比现有碳钢高10倍以上,同时铺设海管时,钛合金管适应铺设过程中的弯曲变形工况[i]。钛合金输送管线焊接性能好,单面焊接双面成型技术保证焊缝均匀可靠,并且钛合金输送管线机械性能优异。
3、对苯二甲酸[ii]设备
对苯二甲酸是合成纤维涤纶的重要原料,主要用对二甲苯氧化法生产。工业上有低温氧化法和高温氧化法两种工艺,由于都存在醋酸[iii]溶剂、醋酸钴[iv]或醋酸锰[v]的催化剂和助催化剂 溴化物,当温度高于135℃时,不锈钢设备就会产生严重的点蚀。
上海石化总厂在低温氧化法生产线上引进了日本装置,其高温洗涤罐、高温洗涤罐冷凝器、高温加热器均选用的是钛制设备,取得了良好的运行效果。
4、己二酸生产设备
已二酸[vi]是生产尼龙-66盐[vii]的主要化工原料,己二酸生产过程中的主要腐蚀介质硝酸、鳞酸和己二酸。用低碳不锈钢材料制造的设备,腐蚀严重,特别是已二酸装置的几台重要设备,腐蚀更为严重,检修频繁,影响了己二酸的产量,将关键设备硝酸蒸馏塔塔底再沸器和硝酸二次蒸发器改用工业纯钛和钛钢复合板制作后,运行平稳,材料表面无明显腐蚀现象,管板上的切削刀痕仍清晰可见,从而从根本上解决了腐蚀问题。
钛及钛合金是石油化工设备中防腐蚀的理想金属结构材料,对解决设备腐蚀或控制其腐蚀大有作为,是必不可少的防腐材料,在保证设备长期安全运行,提高生产效率,降低生产成本和环保等方面起着举足轻重的作用。
参考文献:
[1]吴欣袁, 张恒, 徐学军等.钛合金在石油天然气勘探开发中的应用[J]. 石油化工应用, 2016, 35(11):105-108.
[2]陈正云. 钛在石油化工中的应用[J]. 钛工业进展, 2000(4):000035-37.
[3]袁文义,张泉海,国外钛合全钻杆的研究进展[J].新疆石油科技,200616(3):13-16.
[4]胡辛禾,钛合金钻杆-短半径水平钻井最佳选择[J]石油机械,2000.28(6)61-63.
注释:
i 工况,是指设备在和其动作有直接关系的条件下的工作状态
ii 苯二甲酸是一种白色针状结晶或粉末。可燃。低毒。该品绝大部分用于生产聚对苯二甲酸乙二酯(聚酯),是聚酯纤维、薄膜、塑料制品、绝缘漆及增塑剂的重要原料
iii 乙酸,也叫醋酸(36%--38%)、冰醋酸(98%),化学式CH3COOH,是一种有机一元酸
iv 乙酸钴,也称为醋酸钴,分子式为C4H6CoO4,分子量为177.02。为紫红色易潮解结晶体,微带乙酸气味
v 乙酸锰,淡红色透明单斜晶体,溶于水及醇。醋酸锰是用来作为聚酯切片和PTA生产的催化剂。它也被用来在不同的反应,氧化等多种反应,乙烯酯的合成和聚合反应
vi 己二酸,又称肥酸,是一种重要的有机二元酸,能够发生成盐反应、酯化反应、酰胺化反应等,并能与二元胺或二元醇缩聚成高分子聚合物等
vii 即己二酸己二胺盐,是生产尼龙66聚合物聚酰胺的单体,尼龙66既可用于塑料加工,也可用来制成纤维