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海綿鐵在石油工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用及用途

在石油工業(yè)生產(chǎn)中,熱力系統(tǒng)主要包括加熱爐、換熱器、冷卻冷凝器、油井生產(chǎn)管線(熱水管線和回水管線)系統(tǒng)等;這些設(shè)備在高溫高壓下與水、汽相接觸會(huì)導(dǎo)致金屬設(shè)備的腐蝕與結(jié)垢。高硬度的水進(jìn)入熱力系統(tǒng),易在設(shè)備中形成水垢,不僅極大影響熱力系統(tǒng)的導(dǎo)熱能力,而且會(huì)引起爐管過(guò)熱損壞,發(fā)生垢下腐蝕。水中的溶解氧,也將對(duì)熱力系統(tǒng)設(shè)備造成極大的腐蝕危害。我國(guó)油田熱水系統(tǒng)普遍存在著腐蝕與結(jié)垢問(wèn)題,并嚴(yán)重影響著生產(chǎn)設(shè)施的使用壽命,原油生產(chǎn)的正常運(yùn)行。

其熱水系統(tǒng)的防腐處理工作正日益體現(xiàn)出其重要性,并逐步得到重視。通過(guò)油田熱水系統(tǒng)腐蝕問(wèn)題的研究,找出有效的解決方法,對(duì)石油工業(yè)安全生產(chǎn)、降低成本和增加經(jīng)濟(jì)效益等各方面有很大的意義。 本文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外油田油井熱水管線腐蝕技術(shù)資料分析研究,弄清了國(guó)內(nèi)外油田熱水管線防腐現(xiàn)狀;根據(jù)對(duì)華北油田采油一廠部分集輸站熱水系統(tǒng)的研究及現(xiàn)場(chǎng)腐蝕調(diào)查,探明了腐蝕現(xiàn)狀及腐蝕程度,剖析腐蝕產(chǎn)物及腐蝕類型。

針對(duì)不同站及不同區(qū)塊,從水源井出口→高架儲(chǔ)水罐出口→循環(huán)水罐出口→加熱爐后→單井回水,進(jìn)行全面的水質(zhì)普查,開(kāi)展水質(zhì)分析、結(jié)垢傾向預(yù)測(cè)、腐蝕性分析,掌握水質(zhì)前后變化及腐蝕結(jié)垢情況,以便采用化學(xué)和物理方法對(duì)各集輸站水熱系統(tǒng)進(jìn)行防護(hù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在華北油田采油一廠12個(gè)站的熱水系統(tǒng)中幾乎不存在酸性腐蝕和細(xì)菌腐蝕,除高一聯(lián)存在輕微結(jié)垢腐蝕外,其他熱水系統(tǒng)不存在結(jié)垢腐蝕,氧腐蝕是造成各系統(tǒng)腐蝕的主要原因。并且系統(tǒng)中水中的氧含量越高,溫度越高,流速越快,對(duì)管線的腐蝕越嚴(yán)重。采用除氧劑及多種緩蝕劑復(fù)配,效果雖然較好,但高溫下耐蝕性能欠佳,保護(hù)膜易脫落,隨著時(shí)間的推移,在加熱爐等處易形成垢下腐蝕。

而采用海綿鐵濾料,可使水中氧含量 0.05mg/L,腐蝕速率僅為0.03mm/a左右,起到良好的除氧和防腐蝕作用,并且清洗“再生”性能好。根據(jù)華北油田的實(shí)際情況,通過(guò)對(duì)熱水系統(tǒng)化學(xué)或工藝防腐方法的研究和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià),最終確定增設(shè)海綿鐵濾料除氧裝置是經(jīng)濟(jì)實(shí)用的最佳防護(hù)途徑。

海綿鐵濾料水處理除氧原理|工作環(huán)境|應(yīng)用范圍|特點(diǎn)

海綿鐵濾料概述：常溫塊狀，是一種環(huán)保型水處理介質(zhì)。采用經(jīng)活化處理得到的高活性，大比表面積的海綿鐵濾料型除氧劑。常溫下處理工業(yè)水（或軟水）都取得理想的效果（殘氧含量：0.03-0.05mg/L），該產(chǎn)品配套設(shè)施具有投資少，維護(hù)簡(jiǎn)單，運(yùn)輸成本低，除氧效果好的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于鍋爐和循環(huán)水設(shè)備 的防腐，是一種性價(jià)比很高的節(jié)能產(chǎn)品。

海綿鐵濾料除氧原理：采用具有巨大比表面積的海綿鐵為濾料，當(dāng)含有溶解氧的水通過(guò)海綿鐵時(shí)，水中氧氣與海綿鐵發(fā)生生徹底的氧化反應(yīng)。其化學(xué)反應(yīng)如下：
2Fe+2H2O+O2---2Fe(OH)2
2Fe(OH)2+H2O+2O2---2Fe(OH)3
反應(yīng)產(chǎn)物Fe(OH)3為不溶于水的松軟絮狀物，當(dāng)其積 累到一定程度時(shí)，即可通過(guò)反沖洗排掉，恢復(fù)到初始的除氧能力。

海綿鐵濾料工作環(huán)境：處理水量：四-五十t/h 反洗強(qiáng)度：十六到二十一L/m2
反洗間隔：24h 工作溫度：5-80℃
除氧速度：15-18m/h 處理前溶氧含量：6-8mg/L
工作壓力：0.15-0.5MPa 處理后溶氧含量：0.03-0.05mg/L。

海綿鐵濾料應(yīng)用范圍：各種鍋爐、換熱器、熱力管線補(bǔ)水、工業(yè)循環(huán)冷卻水及油田注水。

海綿鐵濾料特點(diǎn)：

1.使用幫命長(zhǎng)、無(wú)毒、不污染環(huán)境，出水含氧量穩(wěn)定在0.05mg/L以下，完全符合國(guó)家低壓鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB1576-2001）要求。
2.常溫運(yùn)行，無(wú)需加熱，運(yùn)行成本低，克服了熱力除氧，真空除氧須加熱耗能的缺點(diǎn)。
3.用量少，一般情況下除氧劑消耗量1噸水為10g。
4.反洗頻率低，再生效果好
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 海綿鐵的生產(chǎn)工藝及處理流程
 

海綿鐵是精鐵礦粉在爐內(nèi)經(jīng)低溫還原形成的低碳多孔狀鐵素體，其化學(xué)成分穩(wěn)定，硫、磷等雜質(zhì)元素含量
低，鋼鐵工業(yè)上用它來(lái)代替廢鋼作為冶煉特種鋼、優(yōu)等鋼的高級(jí)爐料。經(jīng)二次還原可用于粉沫冶金。價(jià)格
相對(duì)較便宜。
 
近年來(lái)海綿鐵被用于鍋爐水循環(huán)水的除氧代替前些年發(fā)展起來(lái)的鋼屑除氧，因其除氧效果好，投資少，
噸水處理成本低，維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單被越來(lái)越多地應(yīng)用。海綿鐵除氧克服了鋼屑除氧比重大，比表面積少，容
易鈍化的缺點(diǎn)，與水接觸充分；但在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)一般海綿鐵容易粉化，有時(shí)出現(xiàn)板結(jié)，除氧不穩(wěn)定的
情況，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)一般海綿鐵盡管理克服了鋼屑的上述缺點(diǎn)，但因其用于煉鋼一般只關(guān)注其全鐵及其硫、
磷等雜質(zhì)成分，對(duì)于比重應(yīng)越大越好，表面積越小越好（表面積越大在冶煉過(guò)程中越容易氧化），對(duì)于物
理強(qiáng)度沒(méi)有要求，并且非鐵性雜質(zhì)較多，與水處理上除氧的要求正好相反。因?yàn)槲覀冇煤＞d鐵除氧主要用
其以下幾點(diǎn)：
一、活性鐵含量，活性鐵越多越好；
二、比表面積；
三、物理強(qiáng)度，該指標(biāo)太小容易粉化；

所以一般海綿鐵用于水處理除氧出現(xiàn)問(wèn)題較多。而專門(mén)用于水處理除氧的海綿鐵即“常溫”
系采用特殊處理二次還原再經(jīng)破碎、磁選、篩選、檢驗(yàn)等工序精心制作而成，所以不會(huì)出現(xiàn)板結(jié)、粉化、
“間歇除氧”等情況，其除氧效果好，且穩(wěn)定。當(dāng)然價(jià)格也較高。 除氧的方法很多，例如：海綿鐵除氧、解析除氧、加藥除氧、負(fù)壓除氧（除氣）等。大氣式熱力除氧應(yīng)用最為廣泛，而且最為穩(wěn)定，技術(shù)成熟。由于大氣式熱力除氧是根據(jù)“亨利定律”的原理工作的，所以也被稱為“大氣式除氣器”，它不僅可以去除水中的氧氣，還可以同時(shí)去除溶解于水中的所有氣體。

    大氣式熱力除氧，就是把水在一個(gè)相對(duì)密閉的容器內(nèi)加熱，使容器內(nèi)部充盈水蒸氣，根據(jù)“亨利定律”，讓水表面沒(méi)有任何其它氣體，這樣，溶解于水中的氣體就被析出來(lái)，這些氣體通過(guò)多余的蒸汽一同排放到大氣中。
一般情況下，熱力除氧器的溫度都在105℃，工作壓力在0.02Mpa。
負(fù)壓除氧也具有同樣的能力，但效果不及熱力式，而且操作比較復(fù)雜。 盤(pán)式過(guò)濾器的應(yīng)用
 
在生產(chǎn)和生活的各個(gè)工況中，我們以常會(huì)用到過(guò)濾系統(tǒng)。常用的過(guò)濾系統(tǒng)按不同的使用要求主要有壓力式過(guò)濾器、網(wǎng)狀過(guò)濾器、膜過(guò)濾器、濾料式（填料介質(zhì)式）過(guò)濾器、濾芯式過(guò)濾器、袋式過(guò)濾器等等。這些過(guò)濾裝置應(yīng)用于不同的工作狀況條件，具有各自的優(yōu)點(diǎn)。

在一些流量較大，過(guò)濾速度較快的以下應(yīng)用場(chǎng)合可采用盤(pán)式過(guò)濾器。可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、商業(yè)領(lǐng)域，如食品、紡織、冶金、塑料、醫(yī)藥、建材、造紙、工業(yè)及商業(yè)建筑的暖通空調(diào)系統(tǒng)。