长庆天然气净化厂脱硫装置腐蚀状况分析.pdf

一 6 8 一 ■ 腐蚀防护 石 油 和 化工 设备 2 0 1 2 年第1 5 卷 长庆天然气净化厂脱硫装置腐蚀状况分析 张建凯 ，苏晓庆 ，郄喜飞 ，代恒 1 ． 长庆油田分公司第一采气厂，陕西 靖边 7 1 8 5 0 0 2 ． 长庆油 田分公司储气库管理处 ， 陕西 靖边 7 1 8 5 0 0 [ 摘 要]长庆天然气净化厂两套净化处理装置均采用醇胺法脱硫。2 0 0 1 年投产以来，净化装置脱硫单元设备腐蚀严重，严重 影响了天然气外输和装置的正常生产。本文对净化装置脱硫单元设备腐蚀状况进行了 分析并提 出 相应建议。 [ 关键词]天然气净化厂；脱硫装置；腐蚀状况；分析建议 长庆天然气净化厂现有设计原料 气最大进气 量3 7 5 1 0 m ／ d 净化处理装置两套，采用醇胺法进 行脱硫 。装置于2 0 0 1 年1 O 月投产 ，原料气中H S 含 量为0 ． 0 6 5 ％，C O 含量为5 ． 3 2 l o／ 0 ，使用4 0 ％一 4 5 ％的 MD E A水溶液进行脱硫脱碳 。工艺流程在传统基础 上进行了优化，投产后装置运行相对稳定，但是周 期性地出现了塔 内吸收剂发泡过多、液泛、拦液 ， 效率下降等现象 ，生产能力受到限制 ，尤其是脱硫 单元设备长期在H 2 S 腐蚀下损坏严重。 1 天然气净化厂净化装置脱硫单元设备现状 1 ． 1 设备腐蚀情况 净化厂两套装置运行至今 已有1 0 年 ，尤其是 近几年，脱硫设备 由于腐蚀严重无法 正常运行 ， 严重影响了净化厂 的正常生产 。为此 ，净化厂对 装置区部分脱硫 设备进行 了更换 ，包 括重新选择 设备材质 ，更换的设备如表1 所示。 表1 近年来净化单元更换的设备 序号 更换的设备或改造的项目 原因 更换或者改型 原有材质 改造后材质 数量 过滤效果差，下游设备 改型 将原来的两套卧 1 原料气过滤器 式原料气过滤器改造为 2 腐蚀严重 原料气精细过滤器 改型 将原来浮 阀塔盘 1 区为碳钢材质； 2 脱硫塔盘 塔盘腐蚀严重 碳钢 2 改造为C J S T 立体传质塔 2 区为不锈钢材质 长期在高温作用下 ，腐 1 区为碳钢材质； 3 脱硫重沸器管束 更换 碳钢 2 蚀严重 2 区为不锈钢材质 机械杂质较多，管程腐 4 贫富液换热器 更换 碳钢 碳钢 4 蚀穿孔 5 酸气后冷器 管程腐蚀穿孔 整体更换 碳钢 不锈钢 2 2脱硫单元腐蚀原因分析 经 分析 ，装 置 区脱 硫 单元 发 生腐 蚀 的主 要 原 因为原料气 中含有 的H S 和 处理后产 生的游 离 C O 。H s 和c O 是装置区最主要的腐蚀因素，现 将这两种腐蚀因素的腐蚀机理做一分析。 2 ． 1 H S 腐蚀机理分析 2 ． 1 ． 1 H S 浓度的影响 从对钢材阳极过程产物的形成看 ，H S 浓度越 高 ，钢材 的失重速度越快 。硫化物应力腐蚀 的下 限浓度值与使用材料的强度 硬度有关 。碳钢在 H 2 S 体积分数小于5 l n l 】 时被破坏时间较长。 2 ． 1 ．2 p H 值对硫化物应力腐蚀的影响 随着p H 值的增加，钢材发生硫化物应力腐蚀 的敏感性下降，可分为三个区间 p H4 ． 5 时，硫化物应力腐蚀很严重 ，为酸腐 蚀区 4 ． 5 p H8 时，很少发生硫化物应力腐蚀 ，为非腐 蚀 区。 2 ． 1 ． 3 温度的影响 在 一 定温 度 范 围 内，温 度 升高 ，硫 化 物应 力腐蚀破裂倾向减小 温度升高，硫化溶解度减 小 。在2 2 ℃左右 ，硫 化物 应力 腐蚀 敏感 性最 大。温度高于2 2 ℃时，温度升高，硫化物应力腐 蚀敏感性 明显降低 。 2 ． 1 ．4氯离子的影响 在酸性油气 田水 中，带 负电荷 的氯离 子，基 于电价 平衡 ，它总是争先吸附到钢铁 的表面 ，因 此 ，氯离子的存在往往会 阻碍保护性 的硫化铁膜 在钢铁 表面的形成 。在 酸性天然气气井 中与矿化 水接触的管材腐蚀严重，穿孔速率快，与氯离子 的作用有十分密切的关系。 2 ． 2 C O2 腐蚀 干燥的C O 气体不具有腐蚀性。C O 较容易溶 解在水 中，在碳氢化合物 中的溶解度更 高。气体 C O 与碳氢化合物 的体积 比可达3 1 。当C O 溶解在 水中后，会促进钢铁发生电化学腐蚀，并在不同 的温度条件下产生不同形式的腐蚀破坏。 3 天然气净化厂脱硫装置腐蚀检测技术应用 根据不 同的工艺过程 ，有选择地采用操作方 便、现场实用的腐蚀监测方法，达到对腐蚀区域 全面有效的监测，为检修工作提供重要依据。 3 ． 1 腐蚀检测点的布置 脱硫装置的局部位置存在着严重的腐蚀，需 进行长期腐蚀挂片试验或在线腐蚀检测，具体检 测点位置如下 主要监测 点有 脱硫塔 、再生塔 、原料气分 离器底部 、闪蒸罐入 口处及酸气管线等处 。 以净化厂一号净化装置为例 。脱硫塔和再生 塔的第一层、第九层和第十八层塔盘上安装腐蚀 挂片进行 长期检测 ，在每年装置检修 时分析塔 内 腐蚀的作用 。在脱硫塔和 再生塔底部安装在线腐 蚀监测仪，对在含硫较高的部分进行实时监控。 在原料气分离器底部安装腐蚀监测块，在线检测 分离器底部腐蚀。在换热器后至再生塔的高温管 线中，安装在 线腐蚀监测探针 ，分析研究管 内胺 腐蚀 。重沸器至再生塔 半贫液返 回线也需安装在 线监测仪器。 装置区内腐蚀监测点分布如下 图1 腐蚀监测点分布图 3 ．2 选择腐蚀监测方法 腐 蚀 挂 片适 用 于任 何腐 蚀 环 境 ，可 获得 均 匀腐蚀速率和 间接获取局部腐蚀信息 ，如点蚀 的 深度和密集程度，广泛用于不满足探针安装要求 位置的腐蚀监测。线性极化探针在高阻抗环境中 应用时具有局限性，如气相环境和有机环境等。 电阻探针 具有适应性强 、灵敏度高及反应快等特 点，但在含硫条件下易产生局部腐蚀 的环境中测 得 的结果 误差 较大 。电感探 针 具有 很强 的适应 性 ，可用 于不存在漏磁情况发生 的区域的腐蚀监 测 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 一 7 0 一 ● 腐蚀防护 石 油 和 化 工 设 备 2 0 1 2 年 第1 5 卷 表2 净化厂重点部位可采用的腐蚀检测方法及条件 监测点 安装位置 温度℃ 压力M P a 腐蚀介质 检测方法 1 原料气分离器 1 8 5 ． 1 含硫天然气 L P R ／ 超声波 2 脱硫塔下部 3 4 5 ． 1 胺富液 腐蚀挂片、超声波 3 脱硫塔中部 3 8 5 ． 0 8 胺半贫液液 腐蚀挂片、超声波 4 脱硫塔上部 4 2 5 胺贫液液 腐蚀挂片、超声波 5 高温富液管线 5 8 0 ． 1 胺富液 电感探针、超声波 6 半贫液返回线 l l 8 O ． O 9 胺半贫液液 L P R ／ 超声波 7 再生塔下部 1 1 8 0 ． O 9 胺富液 腐蚀挂片、超声波 8 再生塔中部 1 1 6 O ． O 7 胺半贫液液 腐蚀挂片、超声波 9 再生塔上部 1 0 0 0 ． O 6 胺贫液液 腐蚀挂片、超声波 1 0 闪蒸塔入口管线 4 0 0 ． 6 胺富液 L P R ／ 超声波 l l 酸气管线 6 0 O ． O 6 酸气 电感探针、超声波 3 - 3 建立设备状态数据库 净化厂应在设备腐蚀检测 的基础上建立设备 管理数据库 。对 采集 的数据进行规范性检查、数 据变换 、数据筛 选后 由技术部 门统一管理 。数据 库的建设和数据录入要贯穿于整个净化厂的生产 过程 ，通过不断更新和 补充现场采集 的数据 ，实 现对净化厂设备腐蚀信息的长效管理及基于腐蚀 速率 的安全评价 ，为制定腐蚀控制方案 、指导检 修及安全生产提供数据支持 。 4结论 长庆 天然 气 净化 厂近 年 来脱 硫 装置 腐蚀 严 重 ，为更好地掌握设备运行状 况和保障设备安全 运行 ，建议对净化装置脱硫 单元重点部位安装腐 蚀监测设备。为更好地掌握数据，还须建立设备 数据库 ，更好地为净化装置安全平稳运行服 务。 有关建议如下 1 净化装置脱硫单元设备腐蚀严重 ，应及 早在 设备管线安装在线腐蚀监测仪器，在设备 内 部安装腐蚀监测挂片。 2 为得到准确的设备腐蚀数据，应 由专人 负责数据的采集工作，以保证数据真实准确。 3 为使数据发挥作用 ，应建立数据库，每 年检修时可根据数据分析判断设备运行 中的腐蚀 状况并指导现场检修 。 4 在加强设备腐蚀监测的同时应加强原料 气的分离和过滤 ，将原料气中含有的腐蚀 因素尽 量处理在上游设 备中，减轻或消除原料气对下游 设备的腐蚀。 ◆参考文献 [ 1 】 张强，唐永帆． 川渝气田脱硫装置腐蚀检测技术研究与应 用[ J 】 - 石油与天然气化工，2 0 1 0 ，6 3 9 5 4 8 ． 5 5 6 ． [ 2 】 李璐光，黄黎明，谷坛． 四川气田防腐特征及防腐措施【 J ] ． 石油与天然气化工，2 0 0 7 ， 1 1 4 1 7 ． 【 3 】 陈赓亮． 醇胺法脱硫脱碳装置的腐蚀与防护[ J ] ． 石油化工腐 蚀与防护 ，2 o o 5 ，f 2 2 2 7 3 1 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m