[发明专利]用于处理烃料流的方法和设备

说明书

发明领域

本发明领域是处理烃料流，更特别是用于处理烃料流的方法和设备。发明背景

炼油厂通常结合一种或多种处理和/或转化烃，例如原油或其它天然存在的来源中的那些的不同方法以制备具有用于特定应用的性能的具体烃产品。

为进行加氢加工操作处理原油和其它烃以形成可用产品，炼油厂通常包括设计用于进行一种或多种特定处理或转化方法的一个或多个成套设备或者一组或多组设备以制备所需最终产品。就这点而言，成套设备各自可具有多个互连装置或容器，尤其包括罐、炉、蒸馏塔、反应器、换热器、泵、管道、配件和阀。

许多类型的烃处理操作在相对苛刻的操作条件下，包括高温度和/或压力且在各种苛刻化学环境内进行。另外，由于关于烃和石油化学产品的大需求，烃料流通过各种炼油成套设备的体积流速是充分的，且加工设备的停工时间的量优选是小的以避免输出量的损失。

高温烃处理操作通常包括将烃料流加热至加工温度并使烃料流流过形成精炼成套设备的一个或多个烃处理容器。取决于进料和所需产物而使用具体工艺技术，并可包括使烃料流在其它材料和/或反应物，包括气体和液体的存在下流过吸附剂以从产物流中除去特定组分，和/或流过催化剂以控制反应速率。以这种方式，可处理烃料流以例如改进烃料流内的一种或多种组分，使一种或多种组分与其它材料(例如气体)在容器内反应，和将组分作为潜在产物从烃料流中除去，有时进一步加工，或者抛弃。

传统上，使用奥氏体不锈钢制造上述炼油容器，因为这些类型的合金用于多种苛刻环境中。将8％镍加入含有18％铬的不锈钢中产生微结构和性能的明显变化。合金固化并冷却以形成称为奥氏体的面心立方结构，其为非磁性的。奥氏体不锈钢是高延性的，甚至在低温下也是如此，且具有优异的可焊性和其它制造性能。

许多金属，包括奥氏体不锈钢可经受称为应力腐蚀裂开(SCC)的高度局部形式的腐蚀。SCC在明显延性材料中通常采取分支裂纹的形式，并以很少或不以预先报警而发生。在低压容器中，应力腐蚀裂开的第一信号通常是泄漏，但存在高压容器由于应力腐蚀裂开而灾害性破坏。应力腐蚀裂开在暴露于腐蚀介质下的材料的表面在拉伸应力下时发生，且腐蚀介质尤其导致金属的应力腐蚀裂开。拉伸应力可以为施加荷载、管道系统和压力容器中的内部压力或者来自先前焊接或弯曲的残留应力的结果。

奥氏体不锈钢可能经受应力腐蚀裂开，例如在热氯化物溶液、热苛性钠和热硫化物或连多硫酸盐中。具体而言，发现应力腐蚀裂开在精炼成套设备中由于在精炼方法期间加入或存在于原料中的甚至少量硫含量的存在而发生。连多硫酸应力腐蚀裂开的风险通常在370-815℃的温度范围内提高。

为使连多硫酸应力腐蚀裂开在奥氏体不锈钢中发生，通常必须首先使钢经受敏化，并同时或随后经受腐蚀剂如连多硫酸。例如，传统上用于制造炼油成套设备的不稳定等级的奥氏体不锈钢如304和316型都显示出敏化和由于连多硫酸导致的连多硫酸应力腐蚀裂开。甚至稳定等级如321和347型也可显示出敏化和连多硫酸SCC。通常，奥氏体不锈钢内的铬与氧气反应形成保护材料以防腐蚀的氧化铬钝化膜。钝化金属能够抵抗进一步氧化或生锈。然而，在高温下，取决于不锈钢合金，通常在370-815℃范围内的某处，富铬碳化物在晶界处沉淀出。铬的沉淀使与晶界相邻的铬含量贫化，形成贫铬区，且戏剧性地降低这些区中在腐蚀环境中的耐腐蚀性和/或抗裂性。PTA-SCC要求金属表面上的硫化物积垢形成、敏化微结构、拉伸应力、湿气和氧气的组合。

D.V.Beggs和R.W.Howe，“Effects of welding and Thermal Stabilization on the Sensitization and Polythionic Acid Stress corrosionCracking of Heat and Corrosion-Resistant Alloys”，NACE Conference1993，文件号541中再现的图1阐述了发现传统奥氏体不锈钢显示出敏化的温度和时间。如从图中可以看出，奥氏体不锈钢敏化的峰值温度和时间是材料特异性的，但它们通常都在565-650℃的温度范围内发生。具体而言，347型不锈钢显示出在565℃下的峰值敏化(即显示出在该温度下比在较高或较低温度下更快地敏化)，但在该温度下不敏化直至在保持在升高的温度下1,000小时以后。由于与图1所示其它不锈钢相比时它可经历敏化的更长时间，347型不锈钢通常用于精炼加工设备中。如图1所述，不锈钢合金各自显示出不同的敏化包封，即其中合金显示出敏化的时间/温度图上的面积。