第三净化厂重沸器及贫液高温管线腐蚀探讨

徐威(长庆油田分公司第五采气厂 内蒙古 鄂尔多斯 017300)

一、概述

自第三净化厂投产运行到现在，重沸器和贫液高温管线腐蚀严重，换热效果不佳，导致部分设备偏离设计值运行，腐蚀泄露，溶液损耗巨大。本文对上述生产过程中出现的问题，从溶液特性、设备运行特点等方面进行分析，并由此提出了几点改进建议。

二、装置运行及检修中出现的问题

1.重沸器及高温贫液管线腐蚀严重

在2008年净化装置检修过程中发现重沸器腐蚀十分严重。重沸器壳体的汽液接触面处出现大量的环状坑蚀和台面侵蚀，深度最深处达2 mm左右。重沸器管束的管板、碳钢拉杆腐蚀十分严重，已起不到固定管束的作用；胺液贫液出口至换热器前管线有部分蚀坑。贫液高温管线由于腐蚀发生泄露，溶液损耗巨大。

2.重沸器及高温贫液管线结垢严重

在2008年检修中，发现胺液重沸器管束、壳体结垢严重，垢物均十分致密，用常规机械清洗方法难以清除。

三、腐蚀原因分析

1.RNH2-CO2-H2S-H2O体系腐蚀

工业经验表明：通常净化装置的腐蚀严重程度总是随着所处理原料气中酸性气体（H2S和CO2）浓度的增加而增加。因此，可以认为最主要的腐蚀剂就是酸性气体本身。

一般来说,干燥的CO2对钢铁没有什么侵蚀性。而它在潮湿的环境下或溶于水后对钢铁有极强的腐蚀性。与强酸(如盐酸)相比,由于CO2溶于水后,在相同的浓度条件下,其总酸度较高,因此,它对钢铁的腐蚀比强酸还要严重。CO2腐蚀可能使油气井的寿命下降到6个月,甚至18个月。低碳钢的腐蚀速度为3～6 mm/年,甚至可达7 mm/年。

在含CO2油气田观察到的腐蚀破坏，主要由腐蚀产物膜局部破损处的点蚀，引发环状腐蚀或台面腐蚀导致的蚀坑和蚀孔。这种局部腐蚀由于阳极面积小，往往穿孔的速度很高。CO2的以上腐蚀特征与发生在我厂的腐蚀现象十分相象。

2.汽液两相对流冲刷腐蚀

设备内部产生气化现象时，容积流量增加，蒸汽流速增加，形成加速流动的汽水混和物对其盘管外侧管束进行冲刷，引起管束冲蚀性破坏，与液体接触的部位较比与蒸气接触的部位更容易遭受腐蚀；管道的弯曲部位、拐弯部位、流线形管段中有液体流入而流向又有变化的部位，都容易产生腐蚀。这些腐蚀产生的主要原因都是汽液两相对流，不停的对设备进行冲刷，所以汽液接触面和弯曲部位更容易被腐蚀。我厂重沸器管束及拉杆部位的腐蚀情况均于此腐蚀特点相类似。

3.酸气负荷的影响

脱硫溶液的酸气负荷是影响选吸效率的重要参数，MD E A性质稳定，故MD E A水溶液的酸气负荷通常可取0.5 mol/mol，在处理高含酸气的原料气时还可以适当提高溶液的酸气负荷；因为随着酸气负荷的增加溶液的腐蚀性也相应的增加。

总之,CO2与胺醇反应的复杂性主要体现在R N HCO O-(氨基甲酸盐)的变化上。当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;当a c>0.5时,R N HCO O-在产物中的分额减少,并主要生成HCO3-。

由于HCO3-在水溶液中还会产生电离，生成H+和CO32-，释放出来的H+是强去极化剂，极易在阴极夺取电子，促进阳极铁溶解反应而导致钢铁的腐蚀。从以上分析可以看出，当MD E A溶液的酸气负荷超过0.5 mol/mol时其腐蚀性是显著增高的。

4.高温腐蚀问题

我厂再生塔塔盘、胺液重沸器管束、换热器换热片、脱硫塔塔盘、胺液富液流程管线均因结垢腐蚀严重。特别是在工作温度较高的重沸器内，结垢腐蚀更为严重。

四、防腐措施的选定

1.更换高温贫液管线

根据金属材料的腐蚀数据，选择对特定环境腐蚀率低、价格便宜、性能好的材料，是常用的、简便的控制腐蚀的方法，可以使设备获得经济、合理的使用寿命。所以更换贫液高温管线的材质是解决贫液高温管线腐蚀最简单、有效的方法。

现在常用的几种抗高温抗腐蚀材料为0Cr18Ni9Ti和304。以下为这两种材料和20#钢的对比：

（1）0Cr18Ni9Ti：为通用耐氧化钢，可承受870℃以下反复热。力学性能抗拉强度σ b(Mpa):≥520,条件屈服强度σ 0.2(Mpa):≥205，伸长率δ5（%）：≥40，断面收缩率ψ（%）：≥60，硬度：≤187 HB。

（2）304：具有优良的不锈耐腐蚀性能和较好的抗晶间腐蚀性能。对氧化性酸，具有很强的抗腐蚀性。对碱溶液及大部分有机酸和无机酸亦具有良好的耐腐蚀能力，304在氢氧化钠浓度50%，温度90度环境下，腐蚀速度小于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，焊前焊后均不需热处理。

（3）20#钢：属于优质碳素钢，表示平均含碳量为0.20%的钢，315℃的导热系数为48W(m·℃)-1，一般不做淬火处理，一般处理方法为渗碳或正火。

经过各机械及抗腐蚀性能对比后可以发现304在现装置运行环境下更适合高温贫液的输送，可以使装置运行的更加平稳、安全、可靠。

2.对装置存在的问题进行技术改造

第三净化厂脱硫重沸器目前已经腐蚀的较为严重，部分部位腐蚀余量已经不足，故为保证重沸器的正常工作运行须对其进行改造。

对设备加装衬里是解决设备腐蚀的方法之一。为保证重沸器对MD E A的再生质量，根据重沸器的腐蚀特点，可选在重沸器壳程内加装防腐搪瓷衬里来解决重沸器腐蚀速率过快的问题。选择加装搪瓷衬里的主要原因是其可以很好的减少重沸器壳程的两相对流冲刷腐蚀，而且搪瓷衬里的抗高温腐蚀能力也要高于现有材料。

其中邯郸亚华化工搪瓷设备厂生产的搪瓷各方面的性能均满足我厂的生产工艺要求。

五、认识及建议

1.认识

（1）在高温环境下，汽液两相冲刷是加速重沸器腐蚀的原因之一。

（2）对于脱硫装置来说给在系统溶液中添加缓蚀剂来解决其腐蚀问题操作成本和风险比较高，比较可行的方法是控制酸气负荷和提高设备的抗腐蚀性能，加装衬里和更换材料都是较为简便的方法。

2.建议

（1）分析出腐蚀的主要原因，并针对原因采取相应的防腐措施，以免腐蚀进一步扩大而造成更大的损失。

（2）天然气净化装置中的高温再生系统是腐蚀的易发部位，应加强日常的监测。

（3）硫化氢腐蚀中的SSC腐蚀和HIC腐蚀产生的后果十分严重，净化装置应加强SSC腐蚀和HIC腐蚀的监测和控制。