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海綿鐵在石油工業生產中的應用及用途

在石油工業生產中,熱力系統主要包括加熱爐、換熱器、冷卻冷凝器、油井生產管線(熱水管線和回水管線)系統等;這些設備在高溫高壓下與水、汽相接觸會導致金屬設備的腐蝕與結垢。高硬度的水進入熱力系統,易在設備中形成水垢,不僅極大影響熱力系統的導熱能力,而且會引起爐管過熱損壞,發生垢下腐蝕。水中的溶解氧,也將對熱力系統設備造成極大的腐蝕危害。我國油田熱水系統普遍存在著腐蝕與結垢問題,并嚴重影響著生產設施的使用壽命,原油生產的正常運行。

其熱水系統的防腐處理工作正日益體現出其重要性,并逐步得到重視。通過油田熱水系統腐蝕問題的研究,找出有效的解決方法,對石油工業安全生產、降低成本和增加經濟效益等各方面有很大的意義。 本文通過對國內外油田油井熱水管線腐蝕技術資料分析研究,弄清了國內外油田熱水管線防腐現狀;根據對華北油田采油一廠部分集輸站熱水系統的研究及現場腐蝕調查,探明了腐蝕現狀及腐蝕程度,剖析腐蝕產物及腐蝕類型。

針對不同站及不同區塊,從水源井出口→高架儲水罐出口→循環水罐出口→加熱爐后→單井回水,進行全面的水質普查,開展水質分析、結垢傾向預測、腐蝕性分析,掌握水質前后變化及腐蝕結垢情況,以便采用化學和物理方法對各集輸站水熱系統進行防護。實驗結果表明:在華北油田采油一廠12個站的熱水系統中幾乎不存在酸性腐蝕和細菌腐蝕,除高一聯存在輕微結垢腐蝕外,其他熱水系統不存在結垢腐蝕,氧腐蝕是造成各系統腐蝕的主要原因。并且系統中水中的氧含量越高,溫度越高,流速越快,對管線的腐蝕越嚴重。采用除氧劑及多種緩蝕劑復配,效果雖然較好,但高溫下耐蝕性能欠佳,保護膜易脫落,隨著時間的推移,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。根據華北油田的實際情況,通過對熱水系統化學或工藝防腐方法的研究和經濟評價,最終確定增設海綿鐵濾料除氧裝置是經濟實用的最佳防護途徑。

海綿鐵濾料概述：常溫塊狀，是一種環保型水處理介質。采用經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。常溫下處理工業水（或軟水）都取得理想的效果（殘氧含量：0.03-0.05mg/L），該產品配套設施具有投資少，維護簡單，運輸成本低，除氧效果好的優點，可廣泛用于鍋爐和循環水設備 的防腐，是一種性價比很高的節能產品。

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，當含有溶解氧的水通過海綿鐵時，水中氧氣與海綿鐵發生生徹底的氧化反應。其化學反應如下：
2Fe+2H2O+O2---2Fe(OH)2
2Fe(OH)2+H2O+2O2---2Fe(OH)3
反應產物Fe(OH)3為不溶于水的松軟絮狀物，當其積 累到一定程度時，即可通過反沖洗排掉，恢復到初始的除氧能力。

海綿鐵濾料工作環境：處理水量：四-五十t/h 反洗強度：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。

海綿鐵濾料應用范圍：各種鍋爐、換熱器、熱力管線補水、工業循環冷卻水及油田注水。

海綿鐵濾料特點：

1.使用幫命長、無毒、不污染環境，出水含氧量穩定在0.05mg/L以下，完全符合國家低壓鍋爐水質標準（GB1576-2001）要求。
2.常溫運行，無需加熱，運行成本低，克服了熱力除氧，真空除氧須加熱耗能的缺點。
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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 海綿鐵的生產工藝及處理流程
 

海綿鐵是精鐵礦粉在爐內經低溫還原形成的低碳多孔狀鐵素體，其化學成分穩定，硫、磷等雜質元素含量
低，鋼鐵工業上用它來代替廢鋼作為冶煉特種鋼、優等鋼的高級爐料。經二次還原可用于粉沫冶金。價格
相對較便宜。
 
近年來海綿鐵被用于鍋爐水循環水的除氧代替前些年發展起來的鋼屑除氧，因其除氧效果好，投資少，
噸水處理成本低，維護保養簡單被越來越多地應用。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，與水接觸充分；但在實際應用中發現一般海綿鐵容易粉化，有時出現板結，除氧不穩定的
情況，經研究發現一般海綿鐵盡管理克服了鋼屑的上述缺點，但因其用于煉鋼一般只關注其全鐵及其硫、
磷等雜質成分，對于比重應越大越好，表面積越小越好（表面積越大在冶煉過程中越容易氧化），對于物
理強度沒有要求，并且非鐵性雜質較多，與水處理上除氧的要求正好相反。因為我們用海綿鐵除氧主要用
其以下幾點：
一、活性鐵含量，活性鐵越多越好；
二、比表面積；
三、物理強度，該指標太小容易粉化；

所以一般海綿鐵用于水處理除氧出現問題較多。而專門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破碎、磁選、篩選、檢驗等工序精心制作而成，所以不會出現板結、粉化、
“間歇除氧”等情況，其除氧效果好，且穩定。當然價格也較高。 除氧的方法很多，例如：海綿鐵除氧、解析除氧、加藥除氧、負壓除氧（除氣）等。大氣式熱力除氧應用最為廣泛，而且最為穩定，技術成熟。由于大氣式熱力除氧是根據“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，就是把水在一個相對密閉的容器內加熱，使容器內部充盈水蒸氣，根據“亨利定律”，讓水表面沒有任何其它氣體，這樣，溶解于水中的氣體就被析出來，這些氣體通過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，而且操作比較復雜。 盤式過濾器的應用
 
在生產和生活的各個工況中，我們以常會用到過濾系統。常用的過濾系統按不同的使用要求主要有壓力式過濾器、網狀過濾器、膜過濾器、濾料式（填料介質式）過濾器、濾芯式過濾器、袋式過濾器等等。這些過濾裝置應用于不同的工作狀況條件，具有各自的優點。

在一些流量較大，過濾速度較快的以下應用場合可采用盤式過濾器。可廣泛應用于工業、商業領域，如食品、紡織、冶金、塑料、醫藥、建材、造紙、工業及商業建筑的暖通空調系統。