第三凈化廠重沸器及貧液高溫管線腐蝕探討

徐威(長慶油田分公司第五采氣廠 內蒙古 鄂爾多斯 017300)

一、概述

自第三凈化廠投產運行到現在，重沸器和貧液高溫管線腐蝕嚴重，換熱效果不佳，導致部分設備偏離設計值運行，腐蝕泄露，溶液損耗巨大。本文對上述生產過程中出現的問題，從溶液特性、設備運行特點等方面進行分析，并由此提出了幾點改進建議。

二、裝置運行及檢修中出現的問題

1.重沸器及高溫貧液管線腐蝕嚴重

在2008年凈化裝置檢修過程中發現重沸器腐蝕十分嚴重。重沸器殼體的汽液接觸面處出現大量的環狀坑蝕和臺面侵蝕，深度最深處達2 mm左右。重沸器管束的管板、碳鋼拉桿腐蝕十分嚴重，已起不到固定管束的作用；胺液貧液出口至換熱器前管線有部分蝕坑。貧液高溫管線由于腐蝕發生泄露，溶液損耗巨大。

2.重沸器及高溫貧液管線結垢嚴重

在2008年檢修中，發現胺液重沸器管束、殼體結垢嚴重，垢物均十分致密，用常規機械清洗方法難以清除。

三、腐蝕原因分析

1.RNH2-CO2-H2S-H2O體系腐蝕

工業經驗表明：通常凈化裝置的腐蝕嚴重程度總是隨著所處理原料氣中酸性氣體（H2S和CO2）濃度的增加而增加。因此，可以認為最主要的腐蝕劑就是酸性氣體本身。

一般來說,干燥的CO2對鋼鐵沒有什么侵蝕性。而它在潮濕的環境下或溶于水后對鋼鐵有極強的腐蝕性。與強酸(如鹽酸)相比,由于CO2溶于水后,在相同的濃度條件下,其總酸度較高,因此,它對鋼鐵的腐蝕比強酸還要嚴重。CO2腐蝕可能使油氣井的壽命下降到6個月,甚至18個月。低碳鋼的腐蝕速度為3～6 mm/年,甚至可達7 mm/年。

在含CO2油氣田觀察到的腐蝕破壞，主要由腐蝕產物膜局部破損處的點蝕，引發環狀腐蝕或臺面腐蝕導致的蝕坑和蝕孔。這種局部腐蝕由于陽極面積小，往往穿孔的速度很高。CO2的以上腐蝕特征與發生在我廠的腐蝕現象十分相象。

2.汽液兩相對流沖刷腐蝕

設備內部產生氣化現象時，容積流量增加，蒸汽流速增加，形成加速流動的汽水混和物對其盤管外側管束進行沖刷，引起管束沖蝕性破壞，與液體接觸的部位較比與蒸氣接觸的部位更容易遭受腐蝕；管道的彎曲部位、拐彎部位、流線形管段中有液體流入而流向又有變化的部位，都容易產生腐蝕。這些腐蝕產生的主要原因都是汽液兩相對流，不停的對設備進行沖刷，所以汽液接觸面和彎曲部位更容易被腐蝕。我廠重沸器管束及拉桿部位的腐蝕情況均于此腐蝕特點相類似。

3.酸氣負荷的影響

脫硫溶液的酸氣負荷是影響選吸效率的重要參數，MD E A性質穩定，故MD E A水溶液的酸氣負荷通常可取0.5 mol/mol，在處理高含酸氣的原料氣時還可以適當提高溶液的酸氣負荷；因為隨著酸氣負荷的增加溶液的腐蝕性也相應的增加。

總之,CO2與胺醇反應的復雜性主要體現在R N HCO O-(氨基甲酸鹽)的變化上。當a c<0.5,CO2在醇胺水溶液中主要生成R N HCO O-,1 mol CO2消耗2 mol胺;當a c>0.5時,R N HCO O-在產物中的分額減少,并主要生成HCO3-。

由于HCO3-在水溶液中還會產生電離，生成H+和CO32-，釋放出來的H+是強去極化劑，極易在陰極奪取電子，促進陽極鐵溶解反應而導致鋼鐵的腐蝕。從以上分析可以看出，當MD E A溶液的酸氣負荷超過0.5 mol/mol時其腐蝕性是顯著增高的。

4.高溫腐蝕問題

我廠再生塔塔盤、胺液重沸器管束、換熱器換熱片、脫硫塔塔盤、胺液富液流程管線均因結垢腐蝕嚴重。特別是在工作溫度較高的重沸器內，結垢腐蝕更為嚴重。

四、防腐措施的選定

1.更換高溫貧液管線

根據金屬材料的腐蝕數據，選擇對特定環境腐蝕率低、價格便宜、性能好的材料，是常用的、簡便的控制腐蝕的方法，可以使設備獲得經濟、合理的使用壽命。所以更換貧液高溫管線的材質是解決貧液高溫管線腐蝕最簡單、有效的方法。

現在常用的幾種抗高溫抗腐蝕材料為0Cr18Ni9Ti和304。以下為這兩種材料和20#鋼的對比：

（1）0Cr18Ni9Ti：為通用耐氧化鋼，可承受870℃以下反復熱。力學性能抗拉強度σ b(Mpa):≥520,條件屈服強度σ 0.2(Mpa):≥205，伸長率δ5（%）：≥40，斷面收縮率ψ（%）：≥60，硬度：≤187 HB。

（2）304：具有優良的不銹耐腐蝕性能和較好的抗晶間腐蝕性能。對氧化性酸，具有很強的抗腐蝕性。對堿溶液及大部分有機酸和無機酸亦具有良好的耐腐蝕能力，304在氫氧化鈉濃度50%，溫度90度環境下，腐蝕速度小于0.1 mm。而且具有良好的焊接性能，可采用通常的焊接方法焊接，焊前焊后均不需熱處理。

（3）20#鋼：屬于優質碳素鋼，表示平均含碳量為0.20%的鋼，315℃的導熱系數為48W(m·℃)-1，一般不做淬火處理，一般處理方法為滲碳或正火。

經過各機械及抗腐蝕性能對比后可以發現304在現裝置運行環境下更適合高溫貧液的輸送，可以使裝置運行的更加平穩、安全、可靠。

2.對裝置存在的問題進行技術改造

第三凈化廠脫硫重沸器目前已經腐蝕的較為嚴重，部分部位腐蝕余量已經不足，故為保證重沸器的正常工作運行須對其進行改造。

對設備加裝襯里是解決設備腐蝕的方法之一。為保證重沸器對MD E A的再生質量，根據重沸器的腐蝕特點，可選在重沸器殼程內加裝防腐搪瓷襯里來解決重沸器腐蝕速率過快的問題。選擇加裝搪瓷襯里的主要原因是其可以很好的減少重沸器殼程的兩相對流沖刷腐蝕，而且搪瓷襯里的抗高溫腐蝕能力也要高于現有材料。

其中邯鄲亞華化工搪瓷設備廠生產的搪瓷各方面的性能均滿足我廠的生產工藝要求。

五、認識及建議

1.認識

（1）在高溫環境下，汽液兩相沖刷是加速重沸器腐蝕的原因之一。

（2）對于脫硫裝置來說給在系統溶液中添加緩蝕劑來解決其腐蝕問題操作成本和風險比較高，比較可行的方法是控制酸氣負荷和提高設備的抗腐蝕性能，加裝襯里和更換材料都是較為簡便的方法。

2.建議

（1）分析出腐蝕的主要原因，并針對原因采取相應的防腐措施，以免腐蝕進一步擴大而造成更大的損失。

（2）天然氣凈化裝置中的高溫再生系統是腐蝕的易發部位，應加強日常的監測。

（3）硫化氫腐蝕中的SSC腐蝕和HIC腐蝕產生的后果十分嚴重，凈化裝置應加強SSC腐蝕和HIC腐蝕的監測和控制。