浅谈天然气净化总厂垫江分厂MDEA重沸器腐蚀情况

2022-09-11

一、天然气净化厂设备腐蚀的原因

在天然气的开采过程中, 无论是来自油藏的伴生气还是来自气藏的非伴生气, 一般都含有液体和固体物质, 同时还含有少量非烃类物质的混合气体。非烃类气体多为氮、硫化氢、二氧化碳、有机硫及氦等。含硫天然气净化过程中, 腐蚀问题始终比较突出。腐蚀易导致设备穿孔、破裂, 发生介质泄漏, 不仅影响天然气净化厂安全生产, 而且还将造成环境污染甚至灾难事故发生, 成为影响气田安全、经济开发的主要因素。

在天然气净化装置中, 脱硫单元MDEA重沸器由于有游离酸气且温度较高, 其腐蚀较为严重, 重沸器腐蚀严重部位主要在管束和气液交界面处。对脱硫装置内的局部腐蚀, 大多数认为主要有点蚀、缝隙腐蚀和垢下腐蚀。

二、腐蚀机理

1. 硫化氢的腐蚀机理

(1) H2S溶于水后立即电离而使溶液呈酸性:

(2) H2S作为强渗氢介质, 不仅能提供氢的来源, 并通过毒化作用阻碍氢原子结合成氢分子的反应, 从而提高了钢材表面的氢原子浓度, 其结果则加速了氢原子向钢材内部的扩散溶解过程;这是产生SSC和HIC的基本原理

2. 氯离子的腐蚀机理

(1) 在油气加工工业领域中容易发生SCC的材料经常是奥氏体不锈钢和镍基合金;一旦发生SCC其裂纹发展很快, 且难以用无损探测的方法检测到, 由此而引发的隐患非常危险。

(2) 不锈钢材料是通过表面形成保护膜的形式来防腐的, 但氯离子能侵蚀此保护膜, 引起点蚀而在材料表面形成小坑;此类小坑就成为微电池的阳极, 而金属材料表面剩余的保护膜则成为阴极, 促使点蚀小坑迅速扩大。与此同时, 点蚀坑内的溶液酸性不断增加, 电化学腐蚀也加剧。最终, 由于应力集中导致在小坑底部开始形成裂纹, 并因存在拉伸应力而使裂纹逐渐扩展。由于晶间的电化学腐蚀反应比晶体本身更活跃, 故裂纹往往沿晶间发展, 形成所谓的腐蚀活性通道。

三、MDEA重沸器腐蚀情况

垫江分厂MDEA重沸器于2004年10月份投产使用。2008年7月初, 再生塔在未补充蒸汽、凝结水等情况下, 出现了液位上涨、MDEA溶液浓度下降的现象, 经分析确定是再生塔重沸器管束穿孔泄漏所致。9月份对该设备进行了拆装检修。发现与溶液直接接触的外浮头内表面、内浮头外表面及内浮头法兰、勾圈和内浮头螺栓均有明显腐蚀痕迹, 内浮头螺栓几乎不能继续使用, 浮头上部腐蚀比下部明显, 腐蚀量约为1-2mm。管束外表面有黑色结晶状附着物。在管箱侧对管束加水试压, 发现水大量从壳程溢出。

重沸器腐蚀出现在重沸器管束及折流板和管束接触处、重沸器内壁及内浮头螺栓等, 其主要原因是由于酸性气体腐蚀、电化学腐蚀、热稳定性盐腐蚀及其它腐蚀所致, 同时设备材质也具有一定程度的缺陷。

2013年5月份装置停产检修时, 对MDEA重沸器管束进行挂片实验。整个聚四氟乙烯棒材用聚四氟乙烯捆带固定在重沸器管束上。管束上的位置选择根据腐蚀现状进行多点选择挂片。

从图上可以看出近一年来, 重沸器腐蚀情况不是特别严重, 不锈钢换热管束表面光滑, 没有发现被腐蚀的痕迹, 仅仅是管束表面积有一层薄薄的污垢。