天然氣脫碳再沸器花板處列管腐蝕穿孔原因分析與防范措施

顧曉峰，吳寶清，王日生

（江蘇太湖新材料控股有限公司，江蘇常州 213169）

天然氣脫碳再沸器花板處列管腐蝕穿孔原因分析與防范措施

顧曉峰，吳寶清，王日生

（江蘇太湖新材料控股有限公司，江蘇常州 213169）

天然氣脫碳再沸器花板處列管腐蝕穿孔會導(dǎo)致熱媒導(dǎo)熱油進入循環(huán)胺液中引發(fā)胺液污染事故的發(fā)生，準(zhǔn)確分析原因并針對性采取預(yù)防措施是防范事故再發(fā)生的根本方法。

脫碳；再沸器；腐蝕穿孔；防范措施

1 脫碳再沸器花板處列管腐蝕穿孔

某天然氣處理廠脫碳再沸器花板處列管29處穿孔，導(dǎo)致約6t導(dǎo)熱油進入100方循環(huán)胺液中污染事故發(fā)生。

再沸器花板處29根穿孔列管進行臨時堵漏處理后，對系統(tǒng)進行熱水洗滌加氮氣吹掃，后拿出再沸器U型管作進一步檢查，漏點基本為U形列管與花板脹接管處、且以管箱隔板下側(cè)為主。

2 原因調(diào)查

1）經(jīng)專業(yè)檢查花板材質(zhì)為304、列管材質(zhì)為304，采用一般換熱管與管板的強度焊加貼脹工藝。

2）被污染的系統(tǒng)胺液檢測數(shù)據(jù)如下：

p H 10、總堿度480～510g／L、鐵離子68mg／L、氯離子～0.1 mg／mL、導(dǎo)熱油含量5.66%、胺液顏色為黃棕色。

3）該裝置主要相關(guān)操作指標(biāo)實際運行情況

（1）進氣：壓力4.48 MPa、溫度48℃、氣量：～56191m3（標(biāo)）／h、二氧化碳含量～1.2%，含硫物質(zhì)含量：檢不出；

（2）胺液循環(huán)量～100 m3／h；

（3）再沸器進油溫度～160℃、出油溫度～120℃、出再沸器貧胺溫度113～117℃。

3 原因分析

1）實測該裝置被污染后的循環(huán)胺液中氯離子為～0.1 mg／m L，這是含6方導(dǎo)熱油實測數(shù)據(jù)，扣除導(dǎo)熱油后胺液中氯離子實際最高含量可達0.106 mg／m L并隨胺液總堿度波動而波動，當(dāng)循環(huán)胺液進入再沸器列管后，自下而上流過U型加熱管后溢流出再沸器。雖花板與列管材質(zhì)經(jīng)檢測為304，由于采用一般換熱管與管板的強度焊加貼脹工藝，實際就意味著列管與花板連接處存在0.025～0.1mm的縫隙，有的可達0.3～0.5mm，縫隙深度為10～40 mm。進入這一縫隙內(nèi)胺液受管內(nèi)高溫?zé)嵊图訜岫焖倜撍疂饪s，縫隙內(nèi)氯離子含量將上升30倍左右至3.18 mg／mL即318 mg／L左右。經(jīng)驗表明304在氯離子濃度為10mg／L時最高容許溫度為120℃，而再沸器進油溫度～160℃、出油溫度～130℃，一個局部濃縮且不斷提濃的相對高氯離子環(huán)境，是引起再沸器列管花板處點蝕直至腐蝕穿孔的原因。下部進油溫度高于上部，因此點蝕穿孔首先集中于隔板下部發(fā)生。這種集中于局部區(qū)域帶明顯傾向性、規(guī)律性的點蝕穿孔應(yīng)是局部與整體差異性原因所致（材質(zhì)選型為S30408，重要加工環(huán)節(jié)所選加工工藝細節(jié)上的差異，客觀上營造了一個對胺液中有害離子濃縮提濃區(qū)）。局部區(qū)域的濃縮效應(yīng)，首先使該區(qū)域氯離子含量大幅上升，足以具備發(fā)生孔蝕的條件。不銹鋼的孔蝕是金屬溶解的一種獨特形式。發(fā)生孔蝕時，鐵在蝕孔內(nèi)溶解，生成Fe2＋，同時引起蝕孔內(nèi)產(chǎn)生過量的正電荷，結(jié)果使Cl－遷移到蝕孔中以維持蝕孔內(nèi)溶液的電中性。因此，蝕孔內(nèi)會伴有高濃度的FeCl2。

（氯離子來源：循環(huán)水冷器滲入循環(huán)水、原始清洗時碳酸鉀不是無氯碳酸鉀、補水含氯等均可構(gòu)成可能的氯離子來源）

2）胺液中鐵離子含量因上述氯離子腐蝕而上升。正規(guī)胺液廠家提供的天然氣深度脫碳配方胺液一般不含MEA、MDEA采用環(huán)氧乙烷與一甲胺（非水溶液）反應(yīng)）合成、也不含氯元素，不具備對設(shè)計選定的304鎖定特定區(qū)域進行穿孔腐蝕的能力。

3）若胺液有腐蝕應(yīng)是面腐蝕而非集中于列管與花板連接的小縫隙之中。任何事故的原因都是客觀存在的，只有客觀準(zhǔn)確分析、找出真正原因并采取針對性改良措施，才能有效防范類似污染事故的再發(fā)生。

4 防范措施

1）改進換熱管與花板連接工藝，盡可能選用液壓強度脹接加機械補脹方式，消除端部內(nèi)部間隙，使管子與管孔完全貼合。

2）加強補水水質(zhì)日常檢測、勤查：例再生氣循環(huán)水冷器設(shè)備完好情況，杜絕運行過程中一切可能的氯離子源。采用304材質(zhì)循環(huán)胺液中氯離子濃度僅須達0.33 mg／h，在再沸器端面連接中U型換熱管與花板有縫隙條件下，將因為局部濃縮效應(yīng)而存在局部區(qū)域腐蝕穿孔的可能性，因此要定期對循環(huán)胺液進行鐵、氯兩離子含量的檢測，及時發(fā)現(xiàn)隱患并予以消除。

3）原始開車時最好選用無氯碳酸鉀進行堿洗，防止如氫氧化鈉含氯、堿洗后漂洗不徹底而留下氯離子腐蝕隱患。堿洗后漂洗要達標(biāo)合格。

4）原始配胺水質(zhì)應(yīng)采用合格脫鹽水。原始胺液配置工作完成后要實測總堿度、泡高、消泡時間、鐵離子、氯離子等數(shù)據(jù)存檔，并以此作為系統(tǒng)胺液清潔化管理參照系，強化日常胺液清潔化管理工作。

Natural gas decarbonization reboiler at the tube
corrosion perforation plate causes and prevention measures

Gu Xiao-feng,Wu Bao-qing,Wang Ri-sheng
（Taihu Jiangsu new material Holdings Co.，Ltd.，Changzhou Jiangsu，213169 China）

natural gas decarbonization and reboiler flower plate at the tube array corrosion perforation can cause heat medium heat conducting oil into cyclic amine liquid lead to the occurrence of amine liquid pollution accident，accurate analysis of the causes and to take preventive measures is the fundamental method to prevent accidents from happening again.

decarburization；reboiler；corrosion；prevention measures

TQ113.29

B

1003-6490（2015）04-0035-02

2015－07－21

顧曉峰（1978－），男，江蘇常州人，化工工藝工程師，江蘇太湖新材料控股有限責(zé)任公司總經(jīng)理。