天然氣脫水脫烴裝置腐蝕對策研究

王非

摘要：某氣田天然氣脫水脫烴裝置存在著較為嚴(yán)重的腐蝕情況，影響著天然氣安全生產(chǎn)。本文對天然氣脫水脫烴裝置進(jìn)行分析，并提出防腐蝕解決對策，在實(shí)際應(yīng)用中取得了理想的效果。

關(guān)鍵詞：天然氣脫水脫烴裝置;腐蝕;防腐措施

某氣田天然氣處理裝置由丙烷制冷、天然氣低溫分離和乙二醇再生系統(tǒng)構(gòu)成。該生產(chǎn)裝置投產(chǎn)以后，不斷出現(xiàn)腐蝕問題，使設(shè)備在運(yùn)行存在安全隱患，設(shè)備的使用年限也不斷縮知，運(yùn)行維護(hù)需要投入較多的資金。

1天然氣脫水脫烴腐蝕現(xiàn)狀描述

腐蝕現(xiàn)象主要存在于乙二醇再生系統(tǒng)中，低溫分離器中產(chǎn)生的富乙二醇通過再生塔頂部直接回到冷凝器及儲液罐中，保證換熱溫度為30-60度，再經(jīng)閃蒸罐來消除掉溶解的輕烴。然后利用循環(huán)泵來進(jìn)行加壓處理。通過濾除固體過濾器、活性碳過濾器來把存在的雜質(zhì)濾除掉。經(jīng)過加壓和過濾之后的富乙二醇，從布液器流入到乙二醇精餾柱，在填料區(qū)段中完成二次換熱之后再經(jīng)過100-120度重沸器實(shí)現(xiàn)再生反應(yīng)，經(jīng)過脫水處理后的乙二醇濃度提升到80-85%，分醇則進(jìn)入到緩沖罐進(jìn)行循環(huán)應(yīng)用。

經(jīng)運(yùn)行維護(hù)人員統(tǒng)計(jì)，天然氣脫烴脫水裝置在3年內(nèi)，緩沖罐盤管、精餾塔筒體部位、冷凝回流器都受到3次腐蝕，精餾塔中的導(dǎo)流管受到4次較為嚴(yán)重的腐蝕，可以看出，腐蝕部位主要存在于乙二醇再生系統(tǒng)的高溫區(qū)段，腐蝕表現(xiàn)形式是金屬表面產(chǎn)生均勻變薄現(xiàn)象，存在著坑蝕、沖刷腐蝕和晶間腐蝕開裂等現(xiàn)象。

2天然氣脫水脫烴裝置腐蝕機(jī)理分析

2.1乙二醇酸化腐蝕機(jī)理

把乙二醇作為脫水劑，在循環(huán)使用該物質(zhì)時(shí)，乙二醇物化性質(zhì)產(chǎn)生了改變，比如濁度、酸度和色度等都會產(chǎn)生一定程度的變化，通過測試發(fā)現(xiàn)PH值存在著低現(xiàn)象。由于酸化反應(yīng)過程十分復(fù)雜，主要是兩個(gè)羥基產(chǎn)生共同氧化，而不斷開甩羧基，化學(xué)反應(yīng)公式為：。早期產(chǎn)生的為均勻腐蝕，介質(zhì)主要有乙醛酸、甲酸等，可以與反應(yīng)裝置中的鐵元素形成化學(xué)反應(yīng)，會使反應(yīng)裝置和管路受到腐蝕：

。存在的影響因素主要有：1）解氧產(chǎn)生的影響。氧氣物質(zhì)可以作為反應(yīng)物來加入化學(xué)反應(yīng)，從而對乙二醇的酸化產(chǎn)生不良影響。該氣田生產(chǎn)的伴氣器內(nèi)含氧較少，但由于處理數(shù)量較多，脫水脫烴裝置需要持續(xù)運(yùn)行等方面的因素，需要重視氧化物質(zhì)的存在。對地層水體的氧氣含量進(jìn)行檢測發(fā)現(xiàn)也存在著一定數(shù)量的氧氣。2）溫度、濃度因素的影響。通過實(shí)驗(yàn)分析可以看出，相同濃度條件下的乙二醇運(yùn)行溫度大，具備的PH值就變低，存在著較高的酸化度。而在相同的受熱條件下，乙二醇濃度如果越小，PH值則會變低，有著較高的酸化程度。

2.2酸性氣體產(chǎn)生的腐蝕

從該氣田生產(chǎn)的天然氣成分中可以發(fā)現(xiàn)，很多天然氣內(nèi)的酸性氣體二氧化碳比例為0.04%，硫化氫為0.81%。因?yàn)橐叶既芤簳樟蚧瘹湮镔|(zhì)，使得溶液與金屬生產(chǎn)裝置出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，腐蝕的機(jī)理為：1）硫化氫溶液分步電離。，氫離子的存在會使金屬物質(zhì)受到腐蝕產(chǎn)生起氫去極化作用，從而出現(xiàn)電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。也就是產(chǎn)生陽極化學(xué)反應(yīng)：，陰極反應(yīng)公式為：。2）硫化氫物質(zhì)與鐵產(chǎn)生的反應(yīng)，也就使得鐵金屬被腐蝕：，是一種黑色沉積物。從化學(xué)反應(yīng)公式中可以看出，硫化氫會對脫水脫烴裝置產(chǎn)生腐蝕。受到酸性因素的影響之外，還存在著離子的影響而使腐蝕進(jìn)程變快、具備的還愿性加快還了腐蝕、物質(zhì)產(chǎn)生的在進(jìn)行水解時(shí)使平衡點(diǎn)不斷向右移動。

2.3點(diǎn)蝕

很多反應(yīng)裝置中的點(diǎn)蝕都是由于氯離子影響的，在電場作用條件下或者應(yīng)用吸附原理，會使溶液形成鈍化膜。反應(yīng)裝置內(nèi)存在的氯離子來自于地下儲層內(nèi)的水分，蒸發(fā)器內(nèi)的處理介質(zhì)為乙二醇溶液，水會作為溶劑而存在，這就會導(dǎo)致大量的氯離子。

2.4垢下腐蝕

該種腐蝕呈現(xiàn)出局部腐蝕特點(diǎn)，形成的機(jī)理是腐蝕產(chǎn)物不斷地沉積，從而與金屬表面產(chǎn)生電偶腐蝕，或者濃度差引起的腐蝕，這樣就會使化學(xué)反應(yīng)裝置出現(xiàn)局腐蝕嚴(yán)重的問題，嚴(yán)重情況下會出現(xiàn)介質(zhì)泄露。

2.5氣蝕

溶液中的氣泡在匯集、流動、斷裂和潰滅時(shí)會對金屬材料產(chǎn)生氧化。金屬受到氣泡的沖擊之后，金屬表面結(jié)構(gòu)中的化學(xué)穩(wěn)定性會變差，使得附近晶體產(chǎn)生電位差，這樣就會促進(jìn)產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。天然氣脫水脫烴裝置內(nèi)存在氣體的原因在于，乙二醇進(jìn)行換熱反應(yīng)時(shí)會出現(xiàn)壓力降低、溫度提升的問題，就會使溶液中存在的氣體析出，再就是由于酸性腐蝕反應(yīng)而出現(xiàn)的氣體。

3天然氣脫水脫烴裝置腐蝕解決對策

3.1控制好再生溫度

因?yàn)橐叶嘉镔|(zhì)酸化與溫度有著直接的關(guān)系，需在保證吸水濃度，并控制好運(yùn)行溫度，結(jié)合乙二醇物質(zhì)沸點(diǎn)變化特性及現(xiàn)場使用情況，把重沸器溫度控制在105度左右。

3.2添加中和緩蝕劑

可以利用醇胺溶液來對乙二醇溶液中的硫化氫和二氧化碳進(jìn)行中和，從真情 以較好的緩蝕效果。

3.3裝置制造材料優(yōu)化

可以把反應(yīng)裝置中重要的塔、儲罐等制造材料更換為不銹鋼，再對焊縫進(jìn)行敏化處理，消除掉焊接應(yīng)力，防止產(chǎn)生表面裂紋，把存在的裂縫進(jìn)行打摩處理，應(yīng)用不銹鋼進(jìn)行貼補(bǔ)。

3.4加強(qiáng)凈化過濾

對乙二醇循環(huán)系統(tǒng)中的過濾器前部添加兩個(gè)粗過濾器，避免乙二醇溶液在循環(huán)時(shí)產(chǎn)生大量的腐蝕物質(zhì)積累，減緩對生產(chǎn)設(shè)備的腐蝕，還應(yīng)該做好除垢工作，垢下產(chǎn)生腐蝕。

3.5優(yōu)化生產(chǎn)工藝

在低溫分離器下部添加沉降包，避免溶解氣進(jìn)入到乙二醇再生系統(tǒng)內(nèi)部。對工藝處理系統(tǒng)進(jìn)行防腐蝕保護(hù)，提高金屬材料的抵抗腐蝕性能。

3.6做好腐蝕監(jiān)測工作

腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重的部位集中在塔頂部、底部、再沸器等部位，需要安裝好在線腐蝕探針、旁路試驗(yàn)釜等裝置，或者對壁厚進(jìn)行檢測的方式來進(jìn)行腐蝕監(jiān)測，了解生產(chǎn)裝置的腐蝕情況，計(jì)算出腐蝕速度，對薄弱部位進(jìn)行處理，從而提高生產(chǎn)設(shè)備的安全性。

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