Волфрам-молибденовите материали са устойчиви на високи температури и корозия и са подходящи за екстремни условия в петрохимическата промишленост. Три практически случая показват, че те могат да удължат срока на експлоатация на оборудването с 3–8 пъти, като инвестициите за модернизация са само 1/5 от тези за ново оборудване, което ефективно осигурява дългосрочна безопасна експлоатация на инсталациите.
Петрохимическата индустрия обхваща всички процеси – от добив на нефт, преработка на суровата нефтената продукция, крекинг на етилен, хидрогенизирана рафинерия и улавяне на въглероден диоксид чрез CCUS. От дълго време тя се изправя пред екстремни условия като високи температури (над 1000 °C), високо налягане (над 15 MPa), силна корозия (H₂S, CO₂, хлоридни йони и др.) и интензивно износване. Обикновената неръждаема стомана и никеловите сплави са склонни към крип-деформация при висока температура, оксидационно разцепване, точково пробиване и охрупване под действието на водород при такива условия, което води до чести спирания на оборудването и дори до злополуки.
Волфрамът и молибденът, като метали с висока топлоустойчивост и висока температура на топене, имат температури на топене съответно 3422 °C и 2622 °C и притежават характеристики като устойчивост към високи температури, корозионна устойчивост, нисък коефициент на термично разширение и износостойкост. В петрохимическата област са се оформили четири основни приложения: високотемпературни огнеупорни конструкционни компоненти, твърди износостойки сплавни части, антикорозионни покрития/сплавни добавки и каталитични химически суровини. По-долу са представени реалните резултати от приложението на волфрам-молибденовите материали чрез три практически случая.
Случай 1: Предизвикателство за отоплителните условия при добивната тръба CCUS на слановото масло на нефтено поле Шенгли: Слановата маслена добивна кладенчева сонда Ли Е 1HF на нефтено поле Шенгли използва инжекция на CO₂ за екстракция, а високонапреженото дроселиране на течен CO₂ води до бързо охлаждане и замръзване на тръбопровода. Полученият течен продукт съдържа CO₂, пластова вода и сероводород, което формира комплексна корозионна среда. Обикновените отоплителни тръби от неръждаема стомана подлагат се на корозия и пробиване в рамките на 3 месеца, което води до спиране на експлоатацията. Решение: Персонализирани композитни отоплителни тръби от волфрамов сплав (отоплителна основа от волфрамова сплав + изолационен слой от алуминиев нитрид).
Електрическа ефективност на преобразуването на топлинна енергия – 99 %, скоростта на нагряване се увеличава 4 пъти
Непрекъснато функциониране в продължение на 24 месеца без корозия или ерозионно повреждане
Пълно елиминиране на замръзването и запушването на тръбопровода, намаляване на спиранията за поддръжка за отделна кладенчева сонда 12 пъти
Нисък коефициент на термично разширение, липса на пукнатини по заварките при промени в температурата
Заключение: Греящите тръби от волфрамов сплав са подходящи за CCUS и необичайни методи на екстракция при рязки температурни разлики.
Случай 2: Предизвикателство, свързано със състоянието на опорните компоненти на пещта за крекинг на етилен в Ланчжоу Пейтрокемикал: Опорните компоненти на пещта за крекинг работят при 1100 °C в продължение на дълго време, а материала от хром-никелова сплав подлага на крип-деформация след около 1 година, което изисква често спиране на производството за замяна и сериозно влияе върху производствената ефективност. Решение: Всички опорни компоненти са заменени с опорни компоненти от молибденова сплав TZM (сплав от титан-цирконий-молибден).
Няма деформация при 1100 °C в продължение на дълго време
Продължителността на експлоатацията е увеличена от 1 година на 6 години (6-кратно увеличение)
Значително намалява честотата на спиране за замяна, като осигурява значителни общи икономически предимства
Заключение: Молибденовата сплав TZM е стандартният предпочитан материал за конструктивните компоненти на високотемпературни пещи в петрохимическата промишленост.
Случай 3: Предизвикателство при реновиране на вътрешната облицовка на хидрогениращия реактор на Shandong Hengyuan Petrochemical: Хидрогениращият реактор (вътрешен диаметър 3 м, 430 °C, 15 MPa, среда, съдържаща H₂S, амоняк и хлоридни йони) имаше вътрешна облицовка от неръждаема стомана марка 316L, която след 3 години експлоатация развиваше локално точково корозионно разрушаване и водородно мехурчеобразуване, което представляваше заплаха от експлозия. Решение: Вътрешната стена беше заварена с 10 mm дебела молибден-волфрамова композитна никелова сплав (C276, 13 % молибден, 3 % волфрам).
Непрекъсната безопасна експлоатация в продължение на 25 години, без разрушения от стрес-корозия или водородно охрупване, годишно корозионно изтъняване само 0,1 mm
Съответства на стандартите за безопасност на API за рафинерии и петрохимически съдове под налягане
Инвестицията за заваръчното реновиране е само 1/5 от цената за замяна с ново оборудване
Заключение: Технологията за заваряване с молибден-волфрамова никелова сплав комбинира безопасност и икономичност и представлява зрелия и проверен подход за антикорозионно реновиране на хидрогениращи реактори.
Основната стойност на волфрам-молибденовите материали в петрохимическата област се отразява в три аспекта:
1. Безопасност и надеждност – запазване на конструктивната цялост при екстремни условия и елиминиране на рисковете за безопасност;
2. Икономическа ефективност – удължаване на експлоатационния живот на оборудването с 3–8 пъти, като разходите за модернизация са значително по-ниски от тези за замяна на оборудването; 3. Адаптираност към отрасъла – обхваща цялата производствена верига – от добив на нефт до рафиниране и химична преработка, подпомагайки модернизацията на петрохимическата индустрия към по-дълги цикли и по-високо ниво на безопасност.
С увеличаването на мащаба и сложността на петрохимическите съоръжения волфрамовите и молибденовите материали ще играят все по-важна роля в ключовото оборудване, работещо при екстремни условия.
EN
