天然氣凈化裝置腐蝕與防護(hù)探討

吳巧 周翔宇（中國石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司西南分公司，四川成都 610041）

天然氣凈化裝置腐蝕與防護(hù)探討

吳巧 周翔宇（中國石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司西南分公司，四川成都 610041）

本文首先進(jìn)行了天然氣凈化裝置腐蝕影響因素分析，影響凈化裝置腐蝕的因素主要有：溶液酸氣負(fù)荷、溫度、降解產(chǎn)物等，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了裝置的腐蝕性評(píng)價(jià)，并提出防護(hù)措施。

天然氣；凈化裝置；腐蝕；防護(hù)

天然氣凈化裝置腐蝕是指由H2S、CO2等酸性氣體及水汽等共同作用引起凈化裝置內(nèi)壁發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象。內(nèi)腐蝕是影響天然氣凈化裝置安全的主要因素之一，它會(huì)導(dǎo)致凈化裝置厚壁減薄，可能會(huì)引起嚴(yán)重的泄露事故發(fā)生。

1 天然氣凈化裝置腐蝕影響因素分析

1.1 天然氣凈化裝置腐蝕程度及腐蝕速率

在天然氣凈化裝置腐蝕機(jī)理研究的基礎(chǔ)上，可以進(jìn)行天然氣凈化裝置腐蝕影響因素的分析，一般實(shí)驗(yàn)室是通過動(dòng)態(tài)與靜態(tài)腐蝕掛片，采用MDEA溶液作為腐蝕介質(zhì)，可以將天然氣凈化裝置腐蝕程度及腐蝕速率用公式表示。

上式中：v——?jiǎng)討B(tài)或靜態(tài)腐蝕掛片單位時(shí)間單位面積腐蝕質(zhì)量（g/m2.h）；

v’——?jiǎng)討B(tài)或靜態(tài)腐蝕掛片的腐蝕速率（mm/a）；

m0、m1——實(shí)驗(yàn)前后動(dòng)態(tài)或靜態(tài)腐蝕掛片質(zhì)量（g）；

S——掛片的表面積（m2）；

t——實(shí)驗(yàn)時(shí)間（h）；

ρ——掛片的密度（g/cm3）。

1.2 天然氣凈化裝置腐蝕影響因素

1.2.1 溶液酸氣負(fù)荷對(duì)腐蝕的影響

實(shí)驗(yàn)表明，在溶液酸氣負(fù)荷降低的過程中，溶液的泡沫高度會(huì)發(fā)生小幅度下降，但是溶液的消泡時(shí)間卻會(huì)發(fā)生大幅度較為明顯的縮短。這個(gè)實(shí)驗(yàn)過程恰到好處的說明了過高溶液的酸氣負(fù)荷會(huì)對(duì)溶液發(fā)泡產(chǎn)生較為明顯的影響，特別是酸氣負(fù)荷越高的話就會(huì)對(duì)發(fā)泡的趨勢(shì)產(chǎn)生愈加明顯的影響，故而此時(shí)可以通過適度降低胺液酸氣負(fù)荷的方法來緩解裝置攔液的程度。

1.2.2 溫度對(duì)腐蝕程度的影響

當(dāng)溫度低于水露點(diǎn)時(shí)，天然氣凈化裝置管壁會(huì)形成積液，導(dǎo)致腐蝕發(fā)生的概率增加，相反，當(dāng)溫度升高時(shí)，如果其他條件不變，腐蝕的反應(yīng)速率也會(huì)加快，也就是說實(shí)際生產(chǎn)過程中，天然氣凈化裝置內(nèi)的溫度應(yīng)當(dāng)保持在10-28℃之間，其中在20℃左右時(shí)，凈化裝置對(duì)應(yīng)力腐蝕則最為敏感。

1.2.3 降解產(chǎn)物對(duì)腐蝕的影響

在二氧化碳、氧及其他一些有機(jī)化合物在高溫等因素的綜合作用下會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而失去其中的活性成分成為有害物質(zhì)。MDEA在長期運(yùn)轉(zhuǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生降解產(chǎn)物。實(shí)驗(yàn)表明，溶液中的降解產(chǎn)物也會(huì)引起天然氣凈化裝置以及其他與脫硫溶液接觸的設(shè)備的腐蝕。

1.2.4 溶液胺濃度對(duì)腐蝕的影響

在相關(guān)試驗(yàn)中，天然氣凈化裝置腐蝕的速度隨著溶液胺濃度的增加而上升，究其原因，主要是由于在相同酸氣負(fù)荷情況下，胺的濃度越高，則單位體積的胺液會(huì)吸收到更多的H2S和CO2，這兩種物質(zhì)都會(huì)加劇管壁的腐蝕，故而溶液胺的濃度應(yīng)適宜。

1.2.5 流速的影響

氣體流速過高時(shí)，會(huì)對(duì)凈化裝置內(nèi)壁產(chǎn)生嚴(yán)重的沖刷腐蝕，相反流速過低時(shí)，裝置內(nèi)壁又會(huì)出現(xiàn)積液，腐蝕管壁。流速會(huì)直接影響天然氣的流態(tài)，其中氣體流速過高而產(chǎn)生的沖擊流對(duì)管壁產(chǎn)生的腐蝕影響程度最大，會(huì)造成嚴(yán)重的沖刷腐蝕。

2 天然氣凈化裝置防護(hù)探討

2.1 采用DG-ICDA技術(shù)進(jìn)行裝置的腐蝕性評(píng)價(jià)

DG-ICDA技術(shù)可以對(duì)天然氣凈化裝置內(nèi)部可能出現(xiàn)的積液位置進(jìn)行檢查，在此基礎(chǔ)上推斷管道的完整性，該技術(shù)分為預(yù)評(píng)價(jià)、間接檢測(cè)、直接檢查和后評(píng)價(jià)等四個(gè)階段。

2.1.1 預(yù)評(píng)價(jià)

搜集與凈化裝置相關(guān)的歷史及當(dāng)前數(shù)據(jù)，包括裝置的設(shè)計(jì)資料、建設(shè)運(yùn)行維護(hù)記錄、設(shè)計(jì)圖紙、腐蝕歷史情況等，借此進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)的綜合評(píng)估分析與量化，進(jìn)行可行性分析而后進(jìn)行分區(qū)。

2.1.2 間接評(píng)價(jià)

也就是通過ICDA計(jì)算，進(jìn)行天然氣流動(dòng)模擬以此來推斷凈化裝置內(nèi)壁可能出現(xiàn)腐蝕的位置。具體的間接評(píng)價(jià)過程首先要搜集裝置資料，進(jìn)行多相流計(jì)算，求得積液的最大臨界角度，進(jìn)而繪制高程剖面圖與傾角分布圖。在此基礎(chǔ)上將多相流計(jì)算結(jié)果與繪制的圖進(jìn)行對(duì)比，據(jù)以得出腐蝕可能發(fā)生的位置參數(shù)。

2.1.3 后評(píng)價(jià)

在這一階段，主要評(píng)價(jià)ICDA計(jì)算結(jié)果的有效性，如果在裝置的任意位置發(fā)現(xiàn)大面積腐蝕，則說明ICDA計(jì)算結(jié)果無效，可以按照相關(guān)模型再次確定評(píng)價(jià)的時(shí)間間隔對(duì)腐蝕位置進(jìn)行重新估計(jì)。

2.2 裝置內(nèi)涂層

通過對(duì)天然氣凈化裝置內(nèi)進(jìn)行涂層防護(hù)可以增加裝置內(nèi)壁的光潔度，降低磨阻，同時(shí)提高天然氣輸送效率，將裝置內(nèi)壁與腐蝕介質(zhì)進(jìn)行隔絕。內(nèi)涂層一般包括有機(jī)涂層和無機(jī)涂層兩種，常見的無機(jī)涂層有耐腐蝕金屬涂層和陶瓷涂層兩類，兩種造價(jià)都較高，而有機(jī)涂層價(jià)格低廉，操作工藝簡便，容易進(jìn)行自動(dòng)化處理，因而使用更為廣泛。天然氣凈化裝置內(nèi)進(jìn)行涂層防護(hù)在運(yùn)行過程中容易老化脫落，更可能損壞裝置內(nèi)增壓系統(tǒng)及渦輪葉片，日前該技術(shù)已趨于淘汰。

2.3 投放緩蝕劑

緩蝕劑主要通過吸附、成膜和電化學(xué)等原理作用于天然氣凈化裝置，當(dāng)前常用的緩蝕劑主要有含氮、氧、硫、磷等原子的極性基團(tuán)和碳、氯原子等構(gòu)成的非極性基團(tuán)，通過化學(xué)鍵的形式同凈化裝置金屬表面結(jié)合。緩蝕劑本身對(duì)環(huán)境具有高毒性和高危害性，所以研究的重點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)向新型綠色高效緩蝕劑的研發(fā)與應(yīng)用等方面。

3 結(jié)語

綜上所述，常用的天然氣凈化裝置腐蝕控制方法一般只能降低腐蝕發(fā)生的速率，并不能真正從根本上避免裝置腐蝕的發(fā)生，目前天然氣凈化裝置檢測(cè)成本較高且只能檢測(cè)已經(jīng)出現(xiàn)的腐蝕點(diǎn)，并且檢測(cè)工具較難進(jìn)入裝置內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè)，筆者對(duì)裝置直接評(píng)價(jià)技術(shù)（DG-ICDA）進(jìn)行了簡略探討。

［1］唐偉，蔣樹林等.天然氣凈化裝置的腐蝕與防護(hù)［J］.化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù).2011，（4）：54-57.

［2］黨曉峰，張書成等.天然氣凈化廠胺液發(fā)泡原因分析及解決措施研究［J］.石油化工應(yīng)用.2008，（4）：50-54.