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Lutter contre la corrosion dans les raffineries grâce à l'analyse en ligne



Lutter contre la corrosion

La corrosion dans les raffineries a été, et reste, le sujet de nombreuses études, de nombreux documents, cours et forums Web. Bien qu'une grande partie de ce qui a été écrit montre que des progrès significatifs ont été réalisés dans la compréhension de la corrosion, il est également clair que le problème existe encore et qu'il empire probablement.

Le coût global de la corrosion dans les raffineries a été estimé à 15 milliards de dollars US chaque année. Il est impossible d'obtenir des chiffres plus précis car les raffineries ne dévoilent pas l'étendue de leurs problèmes liés à la corrosion, ce qui est compréhensible étant donné la législation environnementale toujours croissante à laquelle elles doivent faire face. On peut mentionner que dans ces coûts, les manques à gagner et la durée d'inactivité n'ont pas été pris en compte. Un rapport d'analyse réalisé par NACE International indique que, pour les États-Unis uniquement, les manques à gagner annuels dûs à la corrosion dans les raffineries peuvent atteindre jusqu'à 12 milliards de dollars !

Malgré une recherche approfondie et un grand nombre de documents disponibles, plusieurs des mécanismes de la corrosion ne sont pas encore entièrement maîtrisés. Le problème avec le raffinage du pétrole réside dans le fait qu'il n'existe pas qu'une seule source de corrosion, mais plusieurs. Cerise sur le gâteau, certains des agents corrosifs pourraient interagir et développer ou inhiber la corrosivité de l'autre. Les conditions de procédés physiques jouent aussi un rôle et c'est pour cela que la température, le débit et le numéro de référence Reynolds ont également été pris en compte. L'infrastructure de la raffinerie elle-même a tout autant d'importance. Les conduites, les cuves, les soudures, les instruments, etc. font bien entendu également partie de l'équation. Au vu du nombre de variables, il devient évident que la corrosion est un problème complexe.

Le soufre Une des raisons pour lesquelles la situation ne va probablement pas s'améliorer de sitôt est le traitement croissant des pétroles bruts sulfureux de mauvaise qualité. Le pétrole brut sulfureux est un pétrole brut à haute teneur en soufre ( contrairement au pétrole non sulfureux pauvre en soufre ). Du fait de son coût de matières premières inférieur, le pétrole brut sulfureux est, pour des raisons économiques, le produit préféré des raffineries. De plus, le pétrole brut non sulfureux est de moins en moins disponible car la plupart de ses réserves sont épuisées. Dans le pétrole brut sulfureux, le soufre est présent sous la forme de mercaptans, H2S, sels de sulfate, soufre élémentaire, etc. Plusieurs de ces espèces sont réactives et provoquent une corrosion fissurante provoquée par l'hydrogène sulfuré et une corrosion par l'acide sulfurique au cours du procédé de raffinage.

L'acidité Outre le soufre, le pétrole brut contient de nombreuses espèces qui sont quantifiées par l'indice d'acidité ( TAN ) du pétrole. Cet indice n'est pas spécifique à un acide en particulier mais fait référence à tous les composants acides possibles du pétrole brut, et il est défini par la quantité d'hydroxyde de potassium requise pour neutraliser les acides dans un gramme de pétrole. Les plus courants sont les acides naphthéniques, qui sont organiques, mais les acides minéraux, H2S, HCN, CO2, etc. peuvent également être présents et tous peuvent contribuer considérablement à la corrosion de l'équipement. Même les matériaux appropriés pour un usage avec du soufre sont détériorés sous l'assaut de ces composants agressifs. Là encore, en raison des considérations de coûts, on remarque une tendance en faveur des pétroles bruts avec un TAN plus élevé.

Le dessalement Le dessalement du pétrole brut est la première étape du raffinage qui a un effet direct sur la corrosion et l'encrassement. En mélangeant et en lavant le pétrole brut avec de l'eau, les sels et les solides se transfèrent dans la phase aqueuse qui se dépose dans un réservoir. Un champ électrostatique est induit pour accélérer la séparation du pétrole et de l'eau. De cette manière, les sels inorganiques qui pourraient provoquer l'encrassement ou s'hydrolyser et former des acides corrosifs sont en grande partie éliminés. Souvent, des produits chimiques sont ajoutés sous la forme de désémulsifiants pour interrompre l'émulsion pétrole / eau. Aussi, des produits chimiques tels que la soude caustique sont introduits pour neutraliser les composants acides. Cependant, l'alimentation incontrôlée d'une substance caustique peut avoir un effet adverse. Un excès de substance caustique peut conduire à la formation de savon due, par exemple, à la présence d'acides gras. Le savon stabilise le mélange pétrole / eau et empêche le procédé de séparation. De même, un mélange trop fort de pétrole et d'eau peut créer une émulsion très difficile à interrompre. Le plus souvent, le pétrole brut arrive à la raffinerie sous forme d'émulsion due à la présence d'eau ayant été utilisée pour optimiser l'extraction du pétrole du réservoir de pétrole, ou de l'eau peut s'être formée naturellement dans le réservoir. Il arrive parfois que des émulsions soient trop fortes et s'avèrent impossibles à interrompre. Le cas échéant, de nombreux contaminants finissent dans les procédés en aval, ce qui peut avoir de graves conséquences.

Le pH est un paramètre du procédé qui peut jouer un rôle vital à la fois dans la neutralisation des acides et dans la désémulsification. Le contrôle précis du pH dans l'effluent d'eau de désali nisation permet un dosage efficace de substance caustique ou d'acide pouvant conduire à des économies importantes en termes de coûts. La stabilité de l'émulsion pétrole / eau dépend en partie du pH. En maintenant le pH du mélange dans une certaine gamme, les produits chimiques désémulsifiants permettent d'interrompre l'émulsion en agissant directement sur les gouttelettes d'eau. La rapidité et la qualité du procédé de séparation peuvent ainsi être améliorées, entraînant un transfert d'eau moins important, lequel peut à son tour conduire à une réduction considérable de la corrosion et de l'encrassement en aval.

La distillation Malgré une bonne opération de dessalement, des agents corrosifs peuvent encore apparaître en abondance au cours du traitement en aval. Un bon exemple de cette situation est la corrosion par l'eau acide qui se produit dans le distillateur de pétrole brut. Au cours du procédé, de nombreux gaz sulfureux se forment et notamment le célèbre sulfure d'hydrogène. De la vapeur, qui est injectée dans la tour de pétrole brut pour améliorer la distillation fractionnée, se condense dans la partie supérieure de l'unité. Le sulfure d'hydrogène se dissout dans le condensat et forme un acide faible connu pour provoquer le craquage par corrosion sous tension dans la section supérieure de la colonne et dans le condenseur en surface. Cela peut conduire à un retubage fréquent du condensateur et, dans le pire des cas, au remplacement du haut de la tour de pétrole brut dans son intégralité.