MDEA脫碳腐蝕原因淺析

嚴(yán) 芳

（江蘇華昌化工股份有限公司，江蘇張家港 215634）

1 腐蝕情況

我公司新區(qū)有兩套MDEA脫碳系統(tǒng)，一期MDEA脫碳系統(tǒng)自2006年開車以來至2008年年初，期間略有腐蝕現(xiàn)象，但總體運(yùn)行穩(wěn)定。但從2008年4月份開始，連續(xù)兩三個月內(nèi)因?yàn)樾孤﹩栴}停車約6次。在溶液管道、動力設(shè)備本體及出口閥門、換熱設(shè)備等部位出現(xiàn)了較為集中的腐蝕泄漏現(xiàn)象。主要表現(xiàn)在富液調(diào)節(jié)閥組前后彎頭、異徑管，渦輪泵本體及進(jìn)出口管路，半貧液泵、溶液泵出口閥門，換熱設(shè)備和閃蒸再生塔等碳鋼材質(zhì)的管道、閥門出現(xiàn)漏穿，列管泄漏等情況。嚴(yán)重影響了合成氨系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

1.1 工藝管道的腐蝕

MDEA脫碳系統(tǒng)的富液調(diào)節(jié)閥組和閃蒸塔出口溶液自循環(huán)管線在調(diào)節(jié)閥的前后異徑管以及彎頭處都出現(xiàn)腐蝕穿孔的問題，停車檢修時拆開異徑管和彎頭，發(fā)現(xiàn)未穿孔的地方也有很多坑蝕。

1.2 泵體及出口閥門的腐蝕

渦輪泵使用不到半個月就出現(xiàn)了大面積腐蝕，整個泵體的壁減薄10mm，渦輪泵的葉輪出現(xiàn)大面積的腐蝕，泵進(jìn)出口異徑管及法蘭都出現(xiàn)了腐蝕穿孔泄漏，泵進(jìn)出口閥門因腐蝕出現(xiàn)關(guān)不死和穿孔泄漏。除了渦輪泵，半貧液泵和溶液泵的出口閥門也出現(xiàn)類似問題。在將吸收塔出口富液管液位調(diào)節(jié)閥組的碳鋼閥門更換為不銹鋼閥門后，也出現(xiàn)了不銹鋼閥門因嚴(yán)重內(nèi)漏關(guān)不死的情況，最后不得不更換。

1.3 換熱設(shè)備的腐蝕

就在工藝管道、泵出口閥門等被腐蝕的同時，溶液換熱器、貧液冷卻器、閃蒸再生塔等碳鋼設(shè)備也出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象。換熱器的換熱管出現(xiàn)了泄漏，停車將泄漏的列管堵漏后，又連續(xù)有其他列管出現(xiàn)泄漏。最后只好將換熱器停用一組進(jìn)行更換。閃蒸再生塔塔頂?shù)倪M(jìn)液管和溶液分布器也全部被腐蝕穿。

根據(jù)分析報告，以前脫碳溶液中鐵離子濃度一直穩(wěn)定在0.003%～0.004%，但從6月份開始系統(tǒng)的鐵離子濃度明顯升高，最高上升至0.008%左右；目測MDEA溶液顏色較深、溶液較臟、黏度比較大。這說明系統(tǒng)確實(shí)存在腐蝕。

2 腐蝕原因分析

從拆下來的管道腐蝕區(qū)域及形態(tài)來看，吸收塔出口富液管線的腐蝕可能是由于溶液流速過高，在閥門過流部位產(chǎn)生流態(tài)變化造成的沖刷性腐蝕。而吸收塔液位控制太低的話，因?yàn)橐后w會形成漩渦，如果漩渦過大，漩渦的底部到達(dá)設(shè)備的底部就有可能夾氣，夾了氣的富液管線就會產(chǎn)生汽蝕。而系統(tǒng)的MDEA溶液可能本身較臟，存在雜質(zhì)顆粒，更加劇了對管道的沖刷。具體腐蝕狀況見圖1。

圖1 吸收塔出口富液管異徑管腐蝕情況

MDEA的濃度越高，溶液的總堿度越高，溶液的不飽和度就越高，CO2就越不容易析出，也就說當(dāng)溶液總堿度高時，富液中的CO2就不容易提前釋放。而為了節(jié)約成本，降低消耗，車間將脫碳的溶液總堿度一直控制在420～450g／L之間，且大部分時間處于低限。這就造成了閃蒸塔出口溶液自循環(huán)管線以及泵出口閥門等部位因?yàn)楦灰簻p壓后液相中的CO2呈現(xiàn)過飽和狀態(tài)，使得大量CO2氣體解吸出來而產(chǎn)生了汽蝕。從管道和閥門的腐蝕面看，腐蝕呈現(xiàn)的表狀為多孔疏松結(jié)構(gòu)，屬典型的汽蝕現(xiàn)象。具體腐蝕狀況見圖2、3。

圖2 半貧液泵出口止回閥的腐蝕情況

因?yàn)镸DEA溶液和活化劑都是有機(jī)物，在高溫下易降解和被氧氣氧化，所以進(jìn)入脫碳系統(tǒng)的加熱蒸汽溫度一般以150℃為臨界上限溫度。我公司采用設(shè)計(jì)壓力為0.883MPa的過熱低壓蒸汽，溫度在220℃左右，這就使得再沸器上部部分熱管溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于150℃，從而導(dǎo)致系統(tǒng)溶液（含活化劑）在再沸器換熱時發(fā)生熱降解生成腐蝕性產(chǎn)物。而設(shè)計(jì)的汽提再生塔到貧液泵的溶液管線阻力較大，導(dǎo)致了貧液泵經(jīng)常抽負(fù)，如果存在漏點(diǎn)，就有可能吸入空氣，再加上檢修時的不注意，使氧氣進(jìn)入系統(tǒng)，更加速了系統(tǒng)溶液的降解，同時使溶液易起泡，造成溶液粘度升高，降低塔與換熱設(shè)備的效率。

圖3 渦輪泵進(jìn)口異徑管的腐蝕情況

閃蒸再生塔塔頂液體分布器腐蝕的原因可能還包括進(jìn)液管腐蝕后，溶液偏流對液體分布器沖刷，再加上腐蝕性物質(zhì)，從而造成了分布器爛穿。

3 解決方法

通過對腐蝕原因的分析，從以下幾個方面對脫碳系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)整。

（1）將系統(tǒng)的貧液總堿度指標(biāo)提高到480～550g／L。車間在實(shí)際操作上將貧液總堿度控制在500～530g／L之間；將吸收塔的液位控制在80%以上，減少氣體夾帶，同時降低再生壓力；穩(wěn)定并控制半貧液中二氧化碳的含量小于20g／L。

（2）將進(jìn)脫碳系統(tǒng)的過熱低壓蒸汽減壓減溫，保證進(jìn)再沸器的蒸汽溫度不超過150℃，蒸汽壓力≤0.5MPa；出再沸器的溶液溫度嚴(yán)格控制在115～120℃之間。

（3）針對貧液泵進(jìn)口壓力低，經(jīng)常造成貧液泵抽負(fù)的情況，將溶液換熱器以及貧液冷卻器的設(shè)備基礎(chǔ)降低，并將從汽提再生塔出來的貧液管線管徑由原來的DN250加粗為DN300，同時將汽提再生塔出口進(jìn)兩組溶液換熱器殼程的管道由串聯(lián)改為并聯(lián)，并且降低了貧液泵進(jìn)口管的高度。使得貧液泵進(jìn)口壓力由負(fù)轉(zhuǎn)正，從而從根本上解決了貧液泵進(jìn)口壓力低的問題，降低了CO2減壓析出汽蝕和空氣進(jìn)入系統(tǒng)加速腐蝕的幾率。同時適當(dāng)提高常解塔液位，以提高進(jìn)半貧液泵的溶液壓力，降低因CO2減壓析出而造成的汽蝕。

（4）對于吸收塔出口富液管線，液體沖刷較為頻繁，以及閃蒸再生塔溶液自循環(huán)管線，必須要減壓的部位，提高管道的材質(zhì)等級，將材質(zhì)由原來的碳鋼提高為不銹鋼。

（5）針對溶液雜質(zhì)較多的情況，要對溶液過濾?；钚蕴窟^濾的主要作用是除去溶液中的可溶性腐蝕性鹽類，但活性炭的缺點(diǎn)是易粉化，需要經(jīng)常更換。而機(jī)械式過濾的主要作用是除去溶液中的不溶性顆粒雜質(zhì)，對于活性炭粉化產(chǎn)生的顆粒也可以去除。所以將部分半貧液從系統(tǒng)中單獨(dú)抽出來過濾，采用活性炭過濾器配合機(jī)械過濾器對溶液過濾，過濾后的溶液回到溶液貯槽，再用泵打回系統(tǒng)循環(huán)。同時，加強(qiáng)變脫后分離器以及進(jìn)脫碳系統(tǒng)變換氣分離器的排污工作，減少變換氣中的雜質(zhì)進(jìn)入MDEA溶液中的量，減輕溶液的污染。

（6）加強(qiáng)MDEA溶液和活化劑SSH－201、SSH－202成分的分析和控制，使MDEA溶液和活化劑處于適當(dāng)?shù)谋壤?，穩(wěn)定溶液的成分；強(qiáng)化系統(tǒng)運(yùn)行中鐵離子濃度的檢測、監(jiān)控和工藝管線、閥門的日常巡查工作。同時，在檢修時系統(tǒng)必須嚴(yán)格隔絕空氣，絕對禁止空氣進(jìn)入系統(tǒng)。

4 結(jié) 語

經(jīng)過上述一系列措施的實(shí)施，脫碳系統(tǒng)的腐蝕明顯得到緩解，系統(tǒng)也實(shí)現(xiàn)了長周期穩(wěn)定運(yùn)行。