Corrosion - Aix Marseille Université

4-Lutte contre la corrosion
Introduction à la distillation du pétrole brut
Université de Marseille St Jérome
Novembre 2014
Thomas Battaglieri
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Sommaire
Corrosion
Dessalage
Autres moyens de lutte
Application: Calcul de la température de
rosée
Application: Corrosion en tête de la DA
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Corrosion
Corrosion haute température
Corrosion basse température
Moyens de lutte
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Corrosion haute température (1)
Mécanisme:
Mécanisme de la corrosion haute température
4
Corrosion haute température (2)
Prévention:
Choix du brut
Mélange des bruts
Métallurgie
Inhibiteurs de corrosion
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Corrosion basse température (1)
Corrosion due à l’H2S:
Vitesse de corrosion moins importantes à températures
modérées lorsque l’H2S reste à l’état gazeux
La quantité d’H2S dépend directement de la teneur en
soufre du brut et de la température (craquage des
molécules soufrées en H2S)
H2S dans l’eau donne acide sulfurique, très corrosif
Localisation de la corrosion: dans les zones avec
présence d’eau (ex: Tête DA)
-Mais le degré de solubilisation de l’H2S dépend du pH
de l’eau
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Corrosion basse température (2)
Origine du HCl:
Origine: les sels minéraux du brut type NaCl, MgCl2,CaCl2
Hydrolyse:
MgCl2 + 2 H20
2HCl + Mg(OH)2
CaCl2 + H20
2HCl + Ca(OH)2
Autre inconvénient des sels: dépôts (ex.PHT)
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Corrosion basse température (3)
Corrosion due à HCl:
Agressivité faible en phase aqueuse
En phase liquide avec eau: solution aqueuse d’acide
chlorhydrique corrosif
HCl avide d’eau: il se condense très fortement dans les
premières gouttes d’eau
La totalité de l’HCl est solubilisé par l’eau alors que
seulement 20% de celle-ci est condensée
Les zones préférentielles de corrosion seront donc
localisées aux premières gouttes d’eau condensées
-Formation de FeCl2
Fe
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+ 2 HCl
FeCl2 + H2
Moyens de lutte contre la corrosion basse
température
Mise en oeuvre:
Élimination des promoteurs d’acide
chlorhydrique par dessalage
Neutralisation de l’acide résiduel en tête
Utilisation d’inhibiteur de corrosion
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Dessalage
Principe
Electrocoalescence
Séparation eau-brut
Paramètres opératoires
Désémulsifiant
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Principe
Principe du dessalage:
Passage des sels du brut à l’eau par contact
intime eau/brut
Séparation eau/brut
On mesure l’efficacité de dessalage
On mesure l’eau dans le brut sortie dessaleur
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Principe (2)
Diffusion des sels du brut vers l’eau:
Sels plus solubles dans l’eau que dans le brut
Injection d’eau: environ 3 à 5% du volume de brut
Efficacité de dessalage améliorée avec la surface de
contact (Taille des gouttelettes)
Création d’une émulsion dans la vanne de mélange: la taille
des gouttes dépend directement du cisaillement
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Electrocoalescence
Principe de l’électro-coalescence:
La séparation brut-eau va se faire par décantation
On doit d’abord réunir les fines gouttes d’eau (1 à 10
microns) dispersées dans le brut.
Facteurs parasites:
Émulsion stable (brassage trop poussé)
Présence d’asphaltènes ou de solides qui vont se mettre
autour des gouttes et les empêcher de se réunir
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Electrocoalescence (2)
Figure 2: polarité de la goutte d’eau
O
Polarité de la goutte d’eau:
la molécule se comporte
comme un dipôle
Création de forces
d’attraction entre gouttelettes:
Orientation des gouttelettes
(les signes opposés s’attirent)
La polarisation entraîne la
création d’un champs de force
H
+++
H
+++
+++++++++++++++
---
---
+++
+++
---
---
+++
+++
-------------------------Coalescence
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E+
E-
Electrocoalescence (3)
Paramètres influençant l’électro-coalescence:
Agitation des gouttelettes lorsque courant alternatif
Forces d’attraction
Taux d’eau de dessalage (probabilité de gouttes plus
proches)
Intensité du champs électrique
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Séparation eau-brut
Décantation:
La vitesse de décantation augmente quand:
Diamètre des gouttes d’eau augmente
Écart de densité augmente
Viscosité du brut est basse
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Vs:
Vitesse décantation
k:
une constante
a:
taille moyenne des gouttes
D1:
densité eau
D2:
densité brut
Paramètres opératoires
Niveau de l’interface trop haut
Temps de séjour du brut diminue
Entraînement d’eau dans le brut
Niveau de l’interface trop bas
Temps de séjour de l’eau diminue
Entraînement de brut dans l’eau
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Paramètres opératoires
Cible:
Interface trop
basse:
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Paramètres opératoires
Température au dessaleur:
Une augmentation de la température au dessaleur:
Diminue la viscosité du brut
Diminue la différence de densité eau-brut
Augmente la solubilité de l’eau dans le brut
Attention à la vaporisation d’HC légers
Attention à la température max des électrodes
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Paramètres opératoires
Autres:
pH de l’eau de lavage
% d’eau injectée
Perte de charge de la vanne de mélange
Désenbourbage
Injection de désémulsifiant:
…
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Désémulsifiant
Principe des désémulsifiants:
Destruction des films qui se forment à la surface des
gouttes et neutralisation des agents émulsifiants qui
stabilisent les gouttes et les empêche de coalescer
L’injection de trop de désémulsifiant peut
créer une émulsion inverse (brut dans l’eau)
stable au dessaleur!
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Dessaleur électrostatique: vue sur site
Sortie du brut
Ballon dessaleur
DESSALAGE
•injection d’eau dans le brut pour extraire les sels minéraux
•séparation de l’eau et du brut par décantation dans le ballon dessaleur
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Autres moyens de lutte
Injection de soude
Amines
pH de tête
Point de rosée de l’eau
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Injection de soude-Amines
Neutralisation complémentaire:
Injection de soude pour récupérer les chlorures restants
Soude fraiche à 2-3%
Injection 2 à 10 ppm poids
Dans le cas du BTM: on la coupe car Na est un poison du
cata de FCC
Amines:
Filmante
Neutralisante
**********************************************
**********************************************
**********************************************
**************
************** ****
************** *********
Amines
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**
Amines
Limites d’utilisation des Amines filmantes:
Au dessus de 100 °C: efficacité faible
Au dessus de 200 °C: décomposition et encrassement
Si pH < 4: Amine filmante ne protège plus
Surdosage: séparation eau-HC difficile au ballon de tête
Limites d’utilisation des Amines Neutralisantes:
Risque de dépôts si surdosage
Légèrement soluble dans l’essence (azote)
Prix
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pH de tête – Point de rosée
Contrôle du pH de tête:
Expérience montre qu’entre 5.5 et 6.5 la vitesse de
corrosion en tête de colonne est limitée. Cela correspond
plus ou moins à la plage de stabilité de la couche
protectrice de FeS.
Contrôle du point de rosée de l’eau
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Application
Calcul de la température de rosée
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Calculer la température de rosée en tête de la DA
Définition du problème
Voir correction
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Application
Corrosion en tête de la DA
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Présentation du problème
Vitesse de corrosion en tête de DA trop
importante.
Quels sont les points à vérifier?
Quelles sont les actions à mener?
Schéma de tête à 2 ballons
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Vitesse de corrosion en tête de DA
µm
Vitesse de corrosion en tête de DA
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Impact du pH de tête
pH
µm
Vitesse de corrosion en tête de DA et pH
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Historique du pH montre des baisses de pH à chaque
saut de « corrosion » sur la sonde qui correspondent
à des traitements de brut mal dessalé
Purge d’eau au premier ballon
Augmentation des purges au premier ballon
On constate l’augmentation des purges au premier ballon
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Impact de la température de tête
degc
µm
Température de tête
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Plan d’action
Controler la température de tête pour éviter la
condensation de l’eau
Controler le pH de tête:
Adapter/Améliorer l’injection d’amines
Changer d’amines
Améliorer le dessalage sur Oural:
Injecter plus d’eau
Augmenter T dessaleur
Baisser DP vanne de mélange
Augmenter un peu le désémulsifiant
Améliorer marche du stripper pour éviter la
concentration de NH3 dans l’eau qui va au
dessaleur et qui stabilise l’émulsion
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