油水分離器外加電流陰極保護(hù)

1、犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)

對(duì)罐內(nèi)的犧牲陽(yáng)極，一般選用鋁合金犧牲陽(yáng)極，但犧牲陽(yáng)極消耗快，保護(hù)年限較短，一般不到半年即消耗完。尤其是分離器內(nèi)壁溫度較高，內(nèi)壁沉積水的成分復(fù)雜，水質(zhì)有可能呈酸性或堿性，而鋁是兩性金屬，不但能溶于酸，還能溶于堿，所以不管水質(zhì)是酸性還是堿性都有可能加速鋁陽(yáng)極的消耗。另一方面，犧牲陽(yáng)極保護(hù)不存在死角。

2、外加電流陰極保護(hù)

（1）輔助陽(yáng)極

水中外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的陽(yáng)極可以選用鉑金陽(yáng)極或混合金屬氧化物陽(yáng)極，在分離器內(nèi)壁，鉑金陽(yáng)極的性能比混合金屬氧化物陽(yáng)極的性能要優(yōu)異，但鉑金陽(yáng)極比較昂貴，造價(jià)較高，所以一般選用混合金屬氧化物陽(yáng)極。陽(yáng)極數(shù)量根據(jù)內(nèi)壁保護(hù)面積的大小和腔室的個(gè)數(shù)來選定。

（2）參比電極

參比電極一般選用高純鋅參比電極，但因分離器內(nèi)溫度和工礦條件波動(dòng)不定，所以用參比電極控制獲得一個(gè)比較恒定的電流參數(shù)后，后期系統(tǒng)采用恒電流控制方式。

（3）恒電位儀

每個(gè)系統(tǒng)（一臺(tái)分離器為一個(gè)系統(tǒng)）由一臺(tái)恒電位儀（或整流器）供電，恒電位儀可采用恒電位或恒電流的控制方式對(duì)分離器供電，所需電流根據(jù)參比電極的保護(hù)電位來確定。

3、外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

外加電流法能提供所需的足夠的保護(hù)電流，使分離器內(nèi)壁的各種材料整體達(dá)到保護(hù)電位，提供足夠的保護(hù)，消除了電偶腐蝕。外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壽命可以達(dá)到10年左右。因?yàn)榉蛛x器內(nèi)的水位可能變化而且溫度也可能變化，而不同水位和不同溫度時(shí)所需的電流是不同的，而外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的特點(diǎn)就是可以跟蹤被保護(hù)體的保護(hù)電位，自動(dòng)的調(diào)節(jié)輸入、輸出電流，使水室始終處于最佳的保護(hù)范圍內(nèi)。

犧牲陽(yáng)極法的一次性投資較少，但約每1-3年需要更換一次，與外加電流比較，10年內(nèi)，材料加人工，投資也不少。若水中含有泥沙等雜質(zhì)淤積在下部，會(huì)影響陽(yáng)極的正常工作。另外，防腐效果只能在維修時(shí)檢查，保護(hù)不足只能聽之任之。

外加電流法的一次性投資較大，但可在10年時(shí)間內(nèi)無需大的投入，連續(xù)可靠、安全運(yùn)行，維修投入少。還可以隨時(shí)檢測(cè)電位，判斷防腐效果。當(dāng)環(huán)境介質(zhì)變化，恒電位儀則自動(dòng)調(diào)節(jié)，確保保護(hù)電位穩(wěn)定。所以對(duì)分離器內(nèi)壁，最佳的保護(hù)方法是外加電流陰極保護(hù)。

4、混合金屬氧化物陽(yáng)極介紹

混合金屬氧化物陽(yáng)極是在鈦基體上被覆一層具有電催化活性的混合金屬氧化物而構(gòu)成，最早應(yīng)用于氯堿工業(yè)，后推廣應(yīng)用于其他工業(yè)，包括陰極保護(hù)領(lǐng)域。由于采用鈦為基體，因而易于加工成各種所需的形狀，并且重量輕，這為搬運(yùn)和安裝帶來了方便。

混合金屬氧化物陽(yáng)極還具有極優(yōu)異的物理、化學(xué)和電化學(xué)性能。其涂層的電阻率為10-7 Ω·m，極耐酸性環(huán)境的作用，極化小并且消耗率極低。通過調(diào)整氧化物層的成分，可以使其適用于不同的環(huán)境，如海水、淡水、土壤中。

混合金屬氧化物陽(yáng)極在地床中于50A/m2 工作電流密度下使用壽命可達(dá)40年，其消耗速率約2mg/A.a，若其表面有輕微損壞，在其基材表面就會(huì)生成一種惰性的不導(dǎo)電的氧化物，這樣陽(yáng)極的整體性能不會(huì)減弱。由于混合金屬氧化物陽(yáng)極具有其他陽(yáng)極所不具備的優(yōu)點(diǎn)，他已成為目前最理想和最有前途的輔助陽(yáng)極材料。

5、陰極保護(hù)方案

采用混合金屬氧化物管狀陽(yáng)極外加電流陰極保護(hù)。每臺(tái)分離器內(nèi)安裝3支25*700mm的陽(yáng)極，每支陽(yáng)極額定輸出電流5A，每一腔內(nèi)安裝1-2支，陽(yáng)極采用支架安裝，支架高度大于300，最好采用分離器內(nèi)原有的固定點(diǎn)，但要保證陽(yáng)極與分離器體絕緣。參比電極采用與混合金屬氧化物陽(yáng)極同樣的方式安裝在罐壁上。

每個(gè)系統(tǒng)（一臺(tái)分離器為一個(gè)系統(tǒng)）由一臺(tái)恒電位儀供電，恒電位儀采用恒電流控制方式對(duì)分離器供電，所需電流根據(jù)參比電極的保護(hù)電位來確定。

鋼制儲(chǔ)罐是石油、石化行業(yè)油品輸送、儲(chǔ)存及安全運(yùn)營(yíng)必不可少的設(shè)施，油田油水分離器是將油井產(chǎn)出的地下原油中的天然氣、原油、水混合物分離成氣（上部）、原油（中部）、水（下部，占分離器一半的液位）的重要設(shè)備。分離器內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由于油田采油開發(fā)后期油井平均含水率在85%左右，故分離器內(nèi)部一半以上的部位處在分離出的污水介質(zhì)中。

油田采出水特性采油污水是一種含有固體雜質(zhì)、液體雜質(zhì)、溶解氣體和溶解鹽類等較為復(fù)雜的多相體系，細(xì)小雜質(zhì)大概可分為5大類：懸浮固體、膠體、分散油、乳化油及一些溶解物質(zhì)。其中懸浮固體(顆粒直徑1—100μm)主要包括：泥砂、各種腐蝕產(chǎn)物及垢、硫酸鹽還原菌、腐生菌和重質(zhì)油類等；膠體(1×10-3—1．0μm)主要由泥砂、腐蝕結(jié)垢產(chǎn)物和細(xì)菌有機(jī)物構(gòu)成。采出水中一般含有1—5g/L的原油，其中90%左右為分散油(10—100μm)和浮上油(大于100μm)，約有10%乳化油(1×10—10μm)。溶解物質(zhì)主要包括溶解鹽類(1×10-3μm以下，如Ca2 、Mg2 、Cl-)和溶解氣體(3×10-4—5×10μm如溶解氧、硫化氫)。由于各油田地質(zhì)條件、原油特性、集輸及分離條件等的差異，各地油田采出水的水質(zhì)不盡相同，但有共性，一般具有以下特點(diǎn)：成分復(fù)雜、礦化度高、水溫較高、具有放射性。

油田采出水對(duì)于分離器內(nèi)壁下部的腐蝕主要表現(xiàn)為電化學(xué)腐蝕。一是由于油品儲(chǔ)存、輸轉(zhuǎn)期間所攜帶的水分及由氣相水蒸氣的凝結(jié)水下沉的水分都沉積在罐底部。這部分含油污水的礦化度很高，含Cl- 高或含有大量的硫酸鹽還原菌，當(dāng)溶有H2S、CO2等有害物質(zhì)時(shí)，使得罐底部的腐蝕性更強(qiáng)。二是分離器內(nèi)的溫度較高，以及其他部件與罐體焊接時(shí)形成的電偶因素都將加劇他的腐蝕。三是罐壁下部油、水界面上濃差所造成的腐蝕。

由于分離器是原油處理“四脫一注”過程中不可或缺的設(shè)備，所以為了延長(zhǎng)分離器的使用壽命，降低運(yùn)行成本以及減少運(yùn)行過程中的跑冒滴漏現(xiàn)象和安全風(fēng)險(xiǎn)，非常有必要對(duì)其采取有效的防腐措施。

對(duì)鋼結(jié)構(gòu)防腐常用的方法就是涂料防腐，涂料防腐是用涂層將金屬與介質(zhì)隔開，起到保護(hù)金屬的作用。但由于涂層本身有微孔，老化后又易出現(xiàn)龜裂、剝離等現(xiàn)象，再若施工質(zhì)量不良，產(chǎn)生針孔，這樣裸露的金屬形成小陽(yáng)極，涂層部分成為大陰極而產(chǎn)生局部腐蝕電池，進(jìn)而漆膜破壞得更快。因此，采用單獨(dú)的涂料保護(hù)，得不到滿意的效果。若采用涂料與陰極保護(hù)聯(lián)合防護(hù)，則裸露的金屬獲得了集中的電流保護(hù)，彌補(bǔ)了涂層的缺陷，是埋地或?qū)щ娊橘|(zhì)中的鋼結(jié)構(gòu)最為經(jīng)濟(jì)有效地辦法。

陰極保護(hù)是基于電化學(xué)腐蝕原理的一種防腐蝕手段。美國(guó)腐蝕工業(yè)協(xié)會(huì)（NACE）對(duì)陰極保護(hù)的定義是：通過施加外加的電動(dòng)勢(shì)把電極的腐蝕電位向氧化性較低的電位而使腐蝕速率降低。

采用陰極保護(hù)技術(shù)延緩鋼鐵構(gòu)筑物的腐蝕主要有兩種方法：犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)和外加電流陰極保護(hù)。犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)就是在金屬構(gòu)筑物上連接或焊接電位較負(fù)的金屬或合金，如鋁、鋅或鎂等。陽(yáng)極材料不斷消耗，釋放出的電流供給被保護(hù)金屬構(gòu)筑物而陰極極化，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)。外加電流陰極保護(hù)是通過外加直流電流向被保護(hù)金屬通以陰極電流，使之陰極極化。

陰極保護(hù)是一種控制鋼制儲(chǔ)罐和管道腐蝕的有效辦法，它有效彌補(bǔ)了涂層缺陷而引起的腐蝕，能大大延長(zhǎng)儲(chǔ)罐和管道的使用壽命。根據(jù)美國(guó)一家陰極保護(hù)工程公司提供的資料，從經(jīng)濟(jì)上考慮，陰極保護(hù)與涂層防腐相結(jié)合的保護(hù)方法是鋼制儲(chǔ)罐防腐蝕的最經(jīng)濟(jì)的手段之一。自1824年陰極保護(hù)技術(shù)發(fā)現(xiàn)以來，陰極保護(hù)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于石油石化等各行各業(yè)各個(gè)領(lǐng)域的鋼鐵構(gòu)筑物的腐蝕保護(hù)。

隨著油田開發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng)，原油含水率不斷上升。目前國(guó)內(nèi)各油田均進(jìn)入了高含水開采期，原油綜合含水率一般都在80%以上，為保證原油合格(含水率<0．5%)外輸，必須脫水，也就意味著每生產(chǎn)1噸原油就有近4噸采出水。勝利油田原油綜合含水率已達(dá)90%以上，日產(chǎn)廢水7119萬。由于分離器是原油處理“四脫一注”過程中不可或缺的設(shè)備，因而油水分離器能否正常運(yùn)行，是油田穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的重要因素。

采用陰極保護(hù)后，可以有效減少分離器被腐蝕穿孔泄漏的機(jī)會(huì)，減少污染，減少大修次數(shù)，延長(zhǎng)分離器的使用壽命，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。2100433B

外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：適合比較大型設(shè)備結(jié)構(gòu)的保護(hù)，各種大型儲(chǔ)罐的陰極保護(hù)。

外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的缺點(diǎn)：檢測(cè)與維護(hù)的費(fèi)用非常高；需要持續(xù)不斷的外部電源供給；可能會(huì)導(dǎo)致過保護(hù)引發(fā)管道氫脆。