- Ăn mũn kim loại ?
11.5. Ăn mũn kim loại trong cụng nghiệp Dầu khớ
Trong cụng nghiệp dầu khớ vấn đề ăn mũn xẩy ra khỏ rộng và đa dạng. Cú thể chia thành 2 phần: sản phẩm dầu và sản phẩm khớ hoặc cũng cú thể chia thành lĩnh vực khai thỏc, chế biến cỏc sản phẩm dầu khớ và lĩnh vực vận chuyển lưu trữ cỏc sản phẩm dầu khớ. Cỏc cụng trỡnh khai thỏc khoỏng sản dầu khớ ngầm trong đất cần đầu tư lớn cho bảo vệ thiết bị cụng trỡnh. Cỏc căn cứ tổng hợp ngồi biển, trong đất, trờn bờ thường xuyờn tiếp xỳc với mụi trường biển khắc nghiệt, nờn tốc độ ăn mũn khỏ cao.
Hầu hết cỏc dàn khoan ở ngồi biển nờn vấn đề ăn mũn cụng trỡnh biển rất nguy hiểm. Trong ngành khai thỏc dầu khớ thỡ ăn mũn hệ thống cụng trỡnh khao khai thỏc, dàn, đường ống , bể chứa, tàu… là mối quan tõm đặc biệt cho nhà sản xuất.
Đối với khu liờn hợp nhà mỏy lọc dầu chế biến sản phẩm thỡ tồn bộ hệ thống bảo vệ thiết bị cú yờu cầu kỹ thuật rất cao. Trong đú chi phớ một lượng lớn trờn diện rộng cho bảo vệ hệ thống nhà mỏy, cụng trỡnh ngầm và căn cứ ngồi biển. Ăn mũn xẩy ra do mụi trường khớ, lỏng, hỗn hợp hoỏ chất, dũng điện rũ.
Trong cỏc nhà mỏy chế biến lọc húa dầu, nhà mỏy đạm, hoỏ chất dầu khớ cú nhiều thiết bị thường xuyờn tiếp xỳc với mụi trường ăn mũn ở nhiệt độ và ỏp suất rất cao. Vỡ vậy việc lựa chọn và bảo vệ thiết bị gặp nhiều khú khăn. Trong trường hợp cỏc thiết bị phản ứng, truyền dẫn ở ỏp suất nhiệt độ rất cao thay đổi nhiều thỡ vấn đề ăn mũn được cỏc nhà kỹ thuật đặt lờn hàng đầu khi lựa chọn, thiết kế, thiết bị.
Cỏc sự cố do ăn mũn thiết bị là mối đe doạ thường xuyờn đối với ngành cụng nghiệp hoỏ chất, dầu khớ. Ăn mũn xẩy ra đa dạng và việc khống chế ăn mũn khỏ phức tạp.
Hiện tại, cỏc khu vực khớ điện- đạm đang được chỳ ý đầu tư, đĩ sử dụng cỏc dõy chuyền cụng nghệ nhập từ nước ngồi để bảo vệ thiết bị. Tuy nhiờn hầu cỏc dõy chuyền cụng nghệ được nhập sẵn, chưa hẳn thớch hợp với khớ hậu khắc nghiệt mà thời hạn hoạt động của cỏc thiết bị thỡ cú giới hạn, cần phải được bảo trỡ sửa chữa và thay thế định kỳ. Vỡ vậy yờu cầu về cụng nghệ chống ăn mũn bảo vệ hệ thống thiết bị ngày càng cần thiết.
Đối với cỏc thuyến ống dẫn khớ đồng hành cho khu Điện Đạm thỡ vấn đề ăn mũn đường ống dẫn khớ gõy ảnh hưởng lớn đến cụng nghệ sản xuất.
* Cỏc chất chứa lưu huỳnh
Trong thành phần phụ cacbon, cỏc chất hữu cơ chứa lưu huỳnh là loại hợp chất phổ biến nhất, chỳng làm xấu đi chất lượng của dầu thụ. Hợp chất S là một trong những tỏc nhõn nguy hiểm gõy ăn mũn thộp trong cụng trỡnh dầu khớ.
Cơ chế hũa tan Fe trong dung dịch chất điện ly:
Fe + OH- = [FeOH]hp (1)
[FeOH]hp + Fe = Fe(FeOH)hp (2)
Fe(FeOH)hp + OH- Fe(OH)hp + FeOH+ + 2e (3) FeOH+ + H+ Fe2+ + H2O (4)
Trong mụi trường dung dịch chất điện ly cú H2S, cú HS- ; sự hấp phụ anion HS- lờn Fe tạo ra chất xỳc tỏc FeHS- làm dễ dàng hũa tan Fe. Quỏ trỡnh hũa tan Fe theo cơ chế sau:
Fe + H2S + H2O (FeHS-)hp + H3O+
(FeHS-)hp FeHS+ + 2e
FeHS+ + H3O+ Fe2+ + H2S + H2O
Cú rất nhiều loại hợp chất S trong sản phẩm dầu. Cỏc dầu chứa ớt hơn 0,5% S là loại tốt, cũn dầu chứa từ 1-2% S trở lờn là dầu xấu. Cỏc chất chứa S thường ở dang:
- Mercaptan R-S-H: là hợp chất cú trong nhúm SH liờn kết trực tiếp với gốc hydrrocacbon, chỳng khụng bền và dễ bị phõn hủy ở nhiệt độ cao.
2RSH R-S-R + H2S ( 3000C ) RSH R’-CH=CH2 + H2S
Cỏc chất mercaptan thường cú mặt ở phần cú nhiệt độ sụi thấp ( ở phõn doạn xăng, với nhiệt độ sụi dưới 2000C , gốc hydrocacbon thường từ C1 – C8
- Sunfua R- S-R’:
- S tự do S, H2S: là dạng nguyờn tố và dạng H2S. Dựa vào lượng H2S mà người ta phõn ra dầu chua và dầu ngọt.
Nếu H2S < 3,7 ml/1lit dầu: dầu ngọt Nếu H2S > 3,7 ml/1lit dầu : dầu chua
Khi đun núng thỡ H2S sẽ bay ra , gõy nờn ăn mũn hệ thống đường ống thiết bị
* Cỏc chất chứa Nitơ
Cỏc chất chứa N thường cú rất ớt trong dầu mỏ. Những chất cú chứa 1 nguyờn tử N thường cú tớnh Bazơ. Những chất cú chứa từ 2 N trở lờn thường rất ớt.
* Cỏc chất chứa Oxy. Cỏc chất chứa oxy trong dầu mỏ thường tồn tại dưới dạng axit,
Xeton, phenol, ete, este; trong đú cỏc axit phenol là quan trọng hơn cả, chỳng thường nằm ở nhiệt độ sụi trung bỡnh và cao. Cỏc axit thường cú 1 chức và cú nhiều nhất ở phần nhiệt độ sụi trung bỡnh. ở nhiệt cao hơn, hàm lượng axit giảm.
* Cỏc kim loại nặng
Hàm lượng kim loại năng cú trong dầu thường khụng nhiều. Chỳng cú cấu trỳc trong cỏc cơ kim ( dạng porphirin) chủ yếu là cỏc phức hai nguyờn tố V và Ni . Ngồi ra cũn một vi lượng cỏc nguyờn tố khỏc như Cu, Fe, Ca, Mg, Ca, Ti..
* Thành phần nước biển, nước ngưng: Chỳng là yếu tố gõy ăn mũn mỏy múc, thiết bị cụng trỡnh dầu khớ - Đặc biệt là sự cú mặt của ion Cl- gõy ăn mũn thộp rất mạnh.
* Cỏc vi sinh vật cú mặt trong mụi trường dầu khớ gõy ảnh hưởng đến ăn mũn cụng trỡnh kim loại.