高含硫天然氣凈化裝置在線腐蝕監測系統優化

李 煌

（中國石化達州天然氣凈化有限公司，四川 達州 636156）

0 引言

某天然氣凈化裝置采用甲基二乙醇胺法脫硫、三甘醇法脫水、常規克勞斯二級轉化法硫磺回收、加氫還原吸收尾氣處理的工藝，處理的原料天然氣中硫化氫含量約15%，二氧化碳含量約8%，裝置腐蝕失效的后果極其嚴重，所以在設計選材及腐蝕監測等方面需盡可能提高安全系數。裝置腐蝕監測技術包括在線腐蝕探針[1]、腐蝕掛片[2]、超聲波在線定點測厚[3]、腐蝕調查、全面檢驗、工藝介質化驗分析等。該廠采用電感探針進行在線腐蝕監測，通過對比在線腐蝕監測數據、裝置全面檢驗及腐蝕調查結果，優化在線腐蝕監測局部布點，更合理地實現裝置在線腐蝕監測，確保裝置安全穩定運行。

1 主要腐蝕機理

1.1 H2S-CO2-H2O腐蝕

濕硫化氫對金屬有極強的腐蝕性，在鋼材表面生產硫化亞鐵造成腐蝕減薄。

同時硫化氫還是一種很強的滲氫介質，可以提供氫原子，氫原子在鋼材內部擴散溶解，易造成硫化氫應力腐蝕開裂。

濕二氧化碳在60℃以下對金屬腐蝕不明顯，100℃左右對金屬有嚴重的均勻腐蝕和點蝕，150℃以上生成FeCO3保護膜可降低金屬腐蝕速率[4]。

主要腐蝕部位：

原料氣管線、原料氣過濾器底部及排污管線、吸收塔底部、閃蒸汽管線、貧富胺液換熱器及富胺液側管線、再生塔及頂部管線、再生塔底重沸器及返塔管線、放空管線等。

1.2 高溫硫化腐蝕

在高溫條件下，活性硫與金屬直接反應，發生均勻腐蝕。在（240～340）℃時，硫化物開始分解，生成硫化氫，硫化氫的腐蝕也很嚴重。高溫硫腐蝕開始時腐蝕速度很快，一定時間后形成硫化鐵保護膜后腐蝕速度會恒定，保護膜脫落后，腐蝕將重新加劇。

主要腐蝕部位：

克勞斯爐殼體、硫冷卻器及進出口管線、催化轉化反應器等。

1.3 硫酸露點腐蝕

來自脫硫單元的酸性氣體在克勞斯爐內和O2完全燃燒產生SO2，SO2的水溶液H2SO3對金屬的腐蝕性較強，腐蝕產物為FeSO3。當系統中O2過剩時，過程氣中的少量SO2會被氧化成SO3。當溫度低于400℃時，SO3與水蒸氣結合生成硫酸蒸汽，在系統的低溫部位或系統開停工的低溫段冷凝為稀H2SO4，對金屬腐蝕性更強，腐蝕產物為FeSO4。

主要腐蝕部位：

硫冷器管板角焊縫及進出口管線、克勞斯爐殼體、催化轉化反應器人孔、尾氣焚燒爐及余熱鍋 爐等。

2 在線腐蝕監測布點

根據裝置主要腐蝕風險及選材情況，對重點腐蝕部位布置在線腐蝕監測電感探針（如表1所示）。

表1 在線腐蝕監測系統各監測點參數

3 裝置運行、全面檢驗及腐蝕調查

對裝置運行期間在線腐蝕監測數據、裝置檢修全面檢驗及腐蝕調查情況進行統計分析，摸清裝置實際腐蝕情況，為在線腐蝕監測布點提供基礎。

3.1 裝置運行期間在線腐蝕監測數據

裝置運行期間，發現再生塔底重沸器氣相返回管線探針、第二級硫冷器入口管線探針、急冷水泵出口管線探針腐蝕速率存在偏高現象，對3根探針進行逐一分析。

再生塔底重沸器氣相返回管線探針材質為碳鋼，該部位溫度為128℃左右，介質為酸性氣體，運行中可能帶液滴，普通碳鋼的腐蝕速率較高為正常現象。管線材質為碳鋼復合316L，運行不存在安全 風險。

第二級硫冷器入口管線探針材質為碳鋼，該部位正常運行溫度為289℃，介質為酸性氣體，該處探針在停工吹硫過程中出現腐蝕速率升高現象，應為工況變化導致鈍化膜損壞引起腐蝕加劇。管線材質為碳鋼復合316L，運行不存在安全風險。

急冷水泵出口管線探針材質為碳鋼，該部位介質為酸性水，普通碳鋼腐蝕速率較高為正常現象。該部位管線材質為碳鋼，面臨腐蝕速率較高的風險，設計時考慮到腐蝕因素，將該管線腐蝕裕量調整為6mm，短期內不存在安全風險。

3.2 裝置檢修全面檢驗及腐蝕調查

利用檢修機會，對裝置整體腐蝕情況開展了全面檢驗和腐蝕調查。

（1）在線腐蝕監測探針從管線底部插入的部位，容易集聚雜物，造成不必要的損壞；

（2）高壓高含硫部位不銹鋼管線、設備均無明顯腐蝕，部分復合管線存在剝離情況，但不影響 使用；

（3）富胺液、半富胺液碳鋼管線，特別是大于60℃的富胺液碳鋼管線腐蝕情況嚴重；

（4）貧胺液過濾器入口管線沖刷腐蝕情況 嚴重；

（5）急冷水對碳鋼管線腐蝕情況嚴重；

（6） 隨著運行時間的增加，蒸汽、凝結水管線腐蝕穿孔現象增加；

（7）隨著氯離子的積累，含硫化氫的不銹鋼管線、設備存在較高腐蝕風險；

（8）循環水對碳鋼管線、設備的腐蝕普遍存在；

（9）高溫硫腐蝕、硫酸露點腐蝕普遍存在；

（10）硫磺加水對碳鋼、不銹鋼的腐蝕較嚴重，出現過316L管線腐蝕穿孔現象。

4 在線腐蝕監測布點優化

根據裝置腐蝕檢監測、腐蝕調查等結果，實施技改、加強運行管理等措施，如對裝置急冷水管線材質由碳鋼升級為316L，對富胺液碳鋼管線材質由碳鋼升級為316L，對胺液中氯離子進行了脫除，加強運行期間胺液過濾，加強硫磺回收單元保溫管理等，加強裝置防腐蝕管理。針對裝置存在的腐蝕因素，對在線腐蝕監測系統開展了布點優化，更好地展現裝置腐蝕趨勢。

（1）將所有管線底部插入的探針改為水平或上部插入；

（2）統一探針材質與管線材質；

（3）取消急冷水出口管線探針；

（4）新增急冷塔頂部出口管線、富胺液管線、貧胺液過濾器入口管線、半富胺液泵出口管線探針。

5 結語

在線腐蝕監測系統可以實時監控裝置整體的腐蝕情況，對指導裝置操作運行、提供檢維修策略有較大的意義。根據檢監測及腐蝕調查結果，優化探針布點，能更全面地實現裝置腐蝕監測，提高裝置整體防腐蝕水平。但探針式在線腐蝕監測系統僅能監測到裝置整體腐蝕趨勢，無法實現具體部位的實際壁厚監測。可通過布置在線定點測厚或人工定點測厚監測裝置重點部位腐蝕實際情況，針對性、指導性會更強。