高含硫天然氣凈化廠腐蝕規(guī)律研究*

曾德智，商劍峰，龍德才，劉元直，王團(tuán)亮

1.“油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程”國家重點(diǎn)實驗室·西南石油大學(xué)，四川 成都 610500 2.中國石化中原油田分公司，河南 濮陽 457000 3.中海福建天然氣有限責(zé)任公司，福建 福州 350000

高含硫天然氣凈化廠腐蝕規(guī)律研究*

曾德智1，商劍峰2，龍德才3，劉元直2，王團(tuán)亮2

1.“油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程”國家重點(diǎn)實驗室·西南石油大學(xué)，四川 成都 610500 2.中國石化中原油田分公司，河南 濮陽 457000 3.中海福建天然氣有限責(zé)任公司，福建 福州 350000

某高含硫天然氣凈化廠原料氣中H2S含量約為14%，CO2含量為8%，年處理量達(dá)120×108m3，因酸性組分含量高、產(chǎn)能負(fù)荷大，生產(chǎn)裝置和設(shè)備面臨嚴(yán)峻的腐蝕風(fēng)險。針對該凈化廠凈化工藝特點(diǎn)，采用DG–9500型探針在每個聯(lián)合的脫硫、脫水、硫磺回收、尾氣處理、酸水汽提單位共布置了14個在線腐蝕監(jiān)測點(diǎn)，通過為期1年的腐蝕監(jiān)測，得出了各工藝節(jié)點(diǎn)的腐蝕程度，并結(jié)合腐蝕掛片結(jié)果，找出了高含硫天然氣凈化廠存在的腐蝕薄弱環(huán)節(jié)。腐蝕規(guī)律分析結(jié)果表明，該凈化廠腐蝕薄弱環(huán)節(jié)主要集中在胺液再生系統(tǒng)、硫磺回收冷卻系統(tǒng)以及急冷水系統(tǒng)，腐蝕類型主要包括全面腐蝕、局部腐蝕和點(diǎn)蝕。同時，在線腐蝕監(jiān)測和腐蝕掛片所得腐蝕速率基本一致，說明采用的在線監(jiān)測手段能有效地用于監(jiān)測高含硫凈化廠腐蝕狀況。研究成果為高含硫凈化廠腐蝕控制提供了重要依據(jù)。

高含硫氣田；凈化處理；腐蝕；在線監(jiān)測；腐蝕掛片

曾德智，商劍峰，龍德才，等．高含硫天然氣凈化廠腐蝕規(guī)律研究[J]．西南石油大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2014，36（6）：135–142．

Zeng Dezhi,Shang Jianfeng,Long Decai,et al．The Research on Corrosion in High-Sulfur Gas Purification Plants[J]．Journal of Southwest Petroleum University：Science&Technology Edition，2014，36（6）：135–142．

引言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長，中國對天然氣的需求不斷提高，而新探明的氣田大部分含有H2S，采出的原料氣進(jìn)行脫硫凈化處理后方能使用。川內(nèi)某高含硫天然氣凈化廠原料氣年處理能力達(dá)到120×108m3，硫磺年回收能力為240×104t，目前居國內(nèi)首位，是中國川氣東送工程的主供氣源[1]。該高含硫天然氣凈化廠原料氣壓力超過8.0 MPa，原料氣中H2S平均含量為14%（體積分?jǐn)?shù)，下同），CO2平均含量為8%，有機(jī)硫含量約為340.6 mg/m3，屬于高含硫天然氣[2]。對于高含硫天然氣凈化廠，目前主要采用醇胺法脫硫工藝對原料天然氣酸性組分進(jìn)行脫除，同時配套設(shè)置有脫水、硫磺回收及尾氣處理工藝。在整個工藝過程中，介質(zhì)組成及溫度壓力等工況條件變化較大，CO2–H2S–H2O、R2NH–H2S–CO2–H2O、高溫硫化、熱穩(wěn)定性鹽、污染雜質(zhì)等可能引起金屬管線設(shè)備發(fā)生局部腐蝕、全面腐蝕、垢下腐蝕、沖刷腐蝕等，最終導(dǎo)致脫硫、脫水、硫磺回收、尾氣處理各個單元發(fā)生“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象，對整個凈化廠的安全平穩(wěn)生產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重的威脅[3-6]。由于該高含硫天然氣凈化廠處理的原料天然氣中酸性組分含量和處理規(guī)模都在國內(nèi)居首位，在腐蝕監(jiān)測和防護(hù)方面可以借鑒的工程經(jīng)驗較少，管線設(shè)備的腐蝕狀態(tài)值得高度關(guān)注，對其腐蝕規(guī)律進(jìn)行分析和總結(jié)研究，以便針對性地開展腐蝕與防護(hù)工作，同時也為其他高含硫氣田天然氣凈化設(shè)備的腐蝕控制提供借鑒。

1 凈化工藝及腐蝕監(jiān)測點(diǎn)分布

該高含硫氣田凈化廠包含6個聯(lián)合，12套并列裝置系列，全部采用濕法脫硫工藝，每個系列分別設(shè)置有脫硫、脫水、硫磺回收、尾氣處理和酸水汽提5個單元。凈化后的產(chǎn)品天然氣達(dá)到國家GB 17820—2012《天然氣》二類氣指標(biāo)，副產(chǎn)品硫磺達(dá)到GB 2449—2006《工業(yè)硫磺》一等品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[7]。

1.1 脫硫單元

脫硫單元采用成熟的MDEA選擇性脫硫脫碳工藝，采用二級吸收工藝，兩個主吸收塔之間設(shè)置有氣相固定床反應(yīng)器，通過催化作用使天然氣中的COS水解轉(zhuǎn)化為可以被MDEA吸收的H2S和CO2，另外還在兩個主吸收塔中間設(shè)置了冷卻器，以達(dá)到增加MDEA選擇性的目的[8]。除了兩個主吸收塔外，還設(shè)置有胺液再生塔、閃蒸塔、重沸器、貧富胺液換熱器等，由于原料氣中H2S和CO2的含量較高，加上處理規(guī)模較大，酸氣分壓、富胺液的酸氣負(fù)荷也較高，脫硫溶劑的腐蝕性也會有所增強(qiáng)，醇胺法脫硫脫碳裝置的腐蝕主要包括全面腐蝕、局部腐蝕、應(yīng)力腐蝕開裂與氫致開裂等，特別是胺液再生系統(tǒng)由于高溫和降解產(chǎn)物的影響，設(shè)備管線腐蝕相對較嚴(yán)重[1，3，5，9-10]。

鑒于腐蝕因素和腐蝕類型的復(fù)雜性，為了對脫硫裝置腐蝕進(jìn)行有效控制，該高含硫凈化廠設(shè)置了長期的在線腐蝕監(jiān)測和腐蝕掛片監(jiān)測，由于電感探針具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，能夠在多相介質(zhì)環(huán)境中使用，此類型探針被采用，探針采集器型號為DG–9500，配套使用CR–1000腐蝕在線監(jiān)測軟件，探針的采樣周期為0.5 h。為檢驗探針的可靠性并獲取監(jiān)測點(diǎn)的真實腐蝕狀況，在每個監(jiān)測點(diǎn)相同的位置設(shè)置有腐蝕掛片，掛片材質(zhì)和探針探頭材質(zhì)一致，探針探頭和掛片所處位置相同，腐蝕掛片懸掛于探針底部。由于相同監(jiān)測點(diǎn)探針和掛片接觸的介質(zhì)及其工況相同，所以腐蝕狀況理論上也應(yīng)接近，所以可選取同一時段內(nèi)探針和掛片的平均腐蝕速率作為探針可靠性分析的指標(biāo)。凈化廠工藝管線腐蝕監(jiān)測位置包括：原料天然氣進(jìn)裝置管線、水解反應(yīng)器出口管線、液力透平后富液管線、再生塔重沸器氣相返回管線、再生塔回流管線等，具體的監(jiān)測點(diǎn)布置如圖1所示。

1.2 脫水單元

該凈化廠脫水單元采用三甘醇脫水工藝，主要包括吸收系統(tǒng)和再生系統(tǒng)兩部分，工藝的核心設(shè)備是吸收塔。由于脫水單元的原料氣來自吸收單元處理后的凈化天然氣，所含的腐蝕性介質(zhì)較少，腐蝕問題相對較輕，但若原料氣凈化不徹底可能有酸性物質(zhì)進(jìn)入脫水系統(tǒng)，再加上甘醇的自身降解酸化，同樣會導(dǎo)致甘醇腐蝕性增強(qiáng)。脫水單元腐蝕監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置在脫水塔天然氣入口管線和脫水塔富TEG出口管線上。

1.3 硫磺回收單元

硫磺回收單元采用成熟的常規(guī)Claus硫磺回收工藝，采用一級高溫?zé)徂D(zhuǎn)化和二級低溫催化轉(zhuǎn)化相結(jié)合的工藝，全部酸性氣進(jìn)入高溫反應(yīng)爐，用空氣燃燒1/3的H2S使其生成SO2，其余2/3的H2S與生成的SO2反應(yīng)生成單質(zhì)硫，硫磺回收率達(dá)到95%[2]。主要設(shè)備包括反應(yīng)爐、余熱鍋爐、轉(zhuǎn)化器、再熱器和冷凝器等，由于在熱反應(yīng)過程中，反應(yīng)物和產(chǎn)物都較多，再加上反應(yīng)過程十分復(fù)雜，酸性氣反應(yīng)燃燒后的過程氣主要組成為H2S、SO2、CO2、硫蒸汽、N2、水蒸氣、COS、CS2等，這些介質(zhì)以復(fù)雜的形式存在，具有較強(qiáng)的腐蝕性，可能引起硫磺回收系統(tǒng)裝置發(fā)生高溫硫化腐蝕、氫腐蝕、低溫露點(diǎn)腐蝕、低溫H2S腐蝕、CO2腐蝕、應(yīng)力腐蝕等，對整個硫磺回收系統(tǒng)的安全運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重的威脅[11-14]。為了對回收單元腐蝕情況進(jìn)行長期監(jiān)測，在該單元的第二級硫冷凝器入口和末級硫冷凝器出口分別設(shè)置了在線腐蝕監(jiān)測和腐蝕掛片。

圖1 凈化廠主要腐蝕監(jiān)測點(diǎn)分布簡圖Fig.1 The distribution of main monitoring points of the purification plant

1.4 尾氣處理單元

由于采用單純的Claus硫磺回收工藝，硫回收率只有95.0%，尾氣中污染物含量較高，達(dá)不到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，因此設(shè)置了尾氣加氫還原吸收工藝配合硫磺回收使用，將尾氣中的元素硫、SO2、COS和CS2等還原或水解為H2S，再用醇胺溶液吸收，最終使得總硫回收率達(dá)到99.8%以上，滿足尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)。

主要裝置設(shè)備包括加氫反應(yīng)器、急冷塔、尾氣吸收塔、尾氣焚燒爐等，主要存在高溫硫化腐蝕、低溫電化學(xué)腐蝕、H2S–H2O腐蝕和應(yīng)力腐蝕等，高溫硫化腐蝕主要集中在焚燒爐，低溫電化學(xué)腐蝕、H2S–H2O腐蝕主要集中在急冷塔系統(tǒng)[15]，為了長期監(jiān)測尾氣處理單元腐蝕狀況，在急冷水泵出口管線設(shè)置了在線腐蝕監(jiān)測點(diǎn)和腐蝕掛片。

1.5 酸水汽提單元

酸水汽提單元主要是對來自尾氣處理單元、硫磺回收單元以及脫硫吸收單元的酸性水進(jìn)行低壓高溫汽提處理，汽提分離出酸性水中的H2S和CO2并送往尾氣處理單元的急冷塔，汽提后的水用于對循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充[2]。該單元工藝流程簡單，設(shè)備較少，但是由于酸水汽提塔溫度較高，也存在一定的腐蝕風(fēng)險，因此在汽提塔頂部出口管線設(shè)置了在線腐蝕監(jiān)測點(diǎn)和腐蝕掛片。

該高含硫凈化廠各個腐蝕監(jiān)測點(diǎn)探針編號、部位和材質(zhì)的統(tǒng)計匯總結(jié)果見表1。

表1 凈化廠主要腐蝕監(jiān)測點(diǎn)統(tǒng)計分析Tab.1 The statistical analysis of monitoring points in the purification plant

2 在線腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

該凈化廠并列的12套裝置工藝參數(shù)基本相同，選取2012年一聯(lián)合各探針在線監(jiān)測腐蝕數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。為便于和腐蝕掛片進(jìn)行比較分析，同時又能反映隨時間變化的歷史動態(tài)腐蝕狀況，采用月平均腐蝕速率進(jìn)行統(tǒng)計分析，結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，該高含硫凈化廠腐蝕較嚴(yán)重的部位主要集中在胺液再生系統(tǒng)、硫磺回收冷卻系統(tǒng)、急冷水系統(tǒng)，特別是硫磺回收單元的第二級硫冷凝器酸性氣入口管線，尤其在2012年7月份腐蝕速率達(dá)到0.958 mm/a，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了該凈化廠的腐蝕控制標(biāo)準(zhǔn)0.076 mm/a。

圖2 該凈化廠2012年各在線腐蝕監(jiān)測點(diǎn)腐蝕速率分析比較Fig.2 The corrosion rate analysis of online corrosion monitoring of the purification plant in 2012

胺液再生系統(tǒng)區(qū)域材質(zhì)主要為 316L奧氏體不銹鋼和抗硫碳鋼，重沸器氣相返回管線監(jiān)測點(diǎn)（CL–11）和再生塔頂回流管線腐蝕監(jiān)測點(diǎn)（CL–8）腐蝕數(shù)據(jù)顯示腐蝕速率在0～0.352 mm/a不等，它主要反映了胺液重沸器內(nèi)氣相返回酸性介質(zhì)對管線的腐蝕性和再生塔頂酸性水的腐蝕性，同時也在一定程度上反映了再生塔以及重沸器內(nèi)部的腐蝕狀況，該凈化廠胺液再生塔內(nèi)底部操作溫度為118～124°C，頂部為90～100°C，重沸器操作溫度在126～130°C，較高的溫度會增加電化學(xué)腐蝕，同時還存在較嚴(yán)重的H2S/CO2腐蝕、胺液降解產(chǎn)物腐蝕和空泡腐蝕等，特別是在重沸器和貧富胺液換熱器內(nèi)由于胺液受熱導(dǎo)致酸氣解析，空泡腐蝕和磨損腐蝕同時存在，可能對設(shè)備造成嚴(yán)重的腐蝕[16-17]。腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)存在一定的波動，再生塔塔頂回流管線監(jiān)測點(diǎn)（CL–8）在2012年8月腐蝕速率明顯加快，次月很快恢復(fù)正常，這可能是裝置運(yùn)行不平穩(wěn)或者探針信號不穩(wěn)定引起的，但同時還可以看到重沸器氣相返回管線監(jiān)測點(diǎn)（CL–5）從2012年8月開始腐蝕速率也有所增加，且在之后兩個月腐蝕速率都較高，這很可能是裝置生產(chǎn)運(yùn)行不平穩(wěn)導(dǎo)致富胺液酸氣負(fù)荷、污染物含量、流速等發(fā)生了變化，可引起嚴(yán)重的腐蝕，所以保證裝置的平穩(wěn)運(yùn)行也是防止腐蝕的一個重要因素，另外還應(yīng)嚴(yán)格控制胺液的酸氣負(fù)荷及雜質(zhì)含量，酸氣負(fù)荷或雜質(zhì)含量過高都會導(dǎo)致胺液腐蝕性增強(qiáng)，導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕。

圖2顯示，第二級硫冷凝器酸性氣入口管線監(jiān)測點(diǎn)（CL–11）在2012年6月到12月腐蝕嚴(yán)重，特別是2012年7月腐蝕速率達(dá)到0.958 mm/a，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了該凈化廠的腐蝕控制標(biāo)準(zhǔn)。硫磺回收單元過程氣組成十分復(fù)雜，引起腐蝕的因素也較多，腐蝕類型也十分復(fù)雜，硫酸或亞硫酸的露點(diǎn)腐蝕、H2S–H2O腐蝕和高溫硫化腐蝕等同時存在，再加上該區(qū)域設(shè)備管線材質(zhì)主要為碳鋼，設(shè)備管線發(fā)生嚴(yán)重的全面腐蝕和局部腐蝕[15，18]。前面燃燒爐的配風(fēng)比、燃燒溫度以及冷凝器溫度等任何生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)的波動都可能引起該區(qū)域設(shè)備管線發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕，特別是硫冷凝器管束和管板焊縫腐蝕嚴(yán)重。因此，應(yīng)對該區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測，同時對燃燒爐、硫冷凝器等設(shè)備的相關(guān)工藝指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格控制，并定期地進(jìn)行設(shè)備保養(yǎng)維護(hù)，最大限度地減緩腐蝕，延長使用壽命。

由圖2可知，尾氣處理單元的急冷水泵出口管線處監(jiān)測點(diǎn)（CL–13）在2012年1月到7月腐蝕速率較大，在一定程度上也反映了急冷塔及內(nèi)件、急冷水空冷器及水冷器腐蝕也相當(dāng)嚴(yán)重，這些區(qū)域主要是H2S、SO2等腐蝕性介質(zhì)引起的全面腐蝕、局部腐蝕或者坑蝕；特別是在加氫效果不好時，加氫反應(yīng)器出口氣中可能含有較多的SO2造成急冷水酸值下降，再加上該區(qū)域設(shè)備管線主要材質(zhì)為碳鋼，當(dāng)pH低于6.5時，系統(tǒng)設(shè)備管線會發(fā)生嚴(yán)重電化學(xué)腐蝕。另外，過程氣中帶入的CO2也是引起急冷系統(tǒng)腐蝕的一個重要原因，其溶于水后生成H2CO3可直接腐蝕設(shè)備，同時由于生成的腐蝕產(chǎn)物較疏松，在沖刷的作用下可進(jìn)一步發(fā)生腐蝕[15]。為了更好地控制尾氣處理單元腐蝕速率，應(yīng)嚴(yán)格控制尾氣加氫工藝指標(biāo)，防止SO2進(jìn)入急冷系統(tǒng)引起嚴(yán)重腐蝕，同時應(yīng)該對急冷水系統(tǒng)的pH進(jìn)行長期關(guān)注[19]。

3 現(xiàn)場腐蝕掛片分析

該凈化廠使用的現(xiàn)場腐蝕掛片規(guī)格為：50.0 mm×10.0 mm×2.5 mm，試片投用日期為2009–10–12，取出日期為2012–06–18，掛片周期為981 d。值得說明的是，因腐蝕監(jiān)測不能影響凈化廠正常生產(chǎn)，腐蝕掛片的操作只能在停車檢修期間執(zhí)行，生產(chǎn)期間掛片具體腐蝕情況并不知道，取出的掛片反映的是整個實驗周期的累計腐蝕結(jié)果。而探針能對監(jiān)測點(diǎn)的動態(tài)腐蝕狀況進(jìn)行實時監(jiān)測，因同一位置的探針和掛片接觸的介質(zhì)及其工況相同，理論上腐蝕狀況也相同。因此，選取掛片平均腐蝕速率和探針平均腐蝕進(jìn)行對比，得到探針、掛片腐蝕速率對比圖，如圖3所示。從兩年多的平均腐蝕速率看，掛片腐蝕監(jiān)測結(jié)果表明在第二級硫冷凝器酸性氣入口管線和急冷水泵出口管線腐蝕嚴(yán)重，這和在線腐蝕監(jiān)測結(jié)果一致，也說明這兩個區(qū)域內(nèi)相關(guān)設(shè)備管線長期都存在較嚴(yán)重的腐蝕，圖4是幾個主要腐蝕區(qū)域掛片掃描電鏡圖片（CL–11為第二級硫冷凝器酸性氣入口管線監(jiān)測點(diǎn)；CL–13為急冷水泵出口管線監(jiān)測點(diǎn)；CL–5為再生塔重沸器氣相返回管線監(jiān)測點(diǎn)），表2是圖4中對應(yīng)標(biāo)注位置能譜分析結(jié)果。

圖3 腐蝕掛片和在線監(jiān)測腐蝕速率對比分析Fig.3 The comparative analysis of corrosion rate of online monitoring and corrosion coupons

硫磺回收單元硫冷凝器材質(zhì)和掛片材質(zhì)都為20#，對應(yīng)監(jiān)測點(diǎn)為CL–11，圖4a和圖4b為該監(jiān)測點(diǎn)掛片腐蝕產(chǎn)物膜的掃描電鏡形貌。由圖4a可見，腐蝕產(chǎn)物存在致密覆蓋和疏松堆積兩種形態(tài)，可見單質(zhì)硫結(jié)晶形態(tài)；圖4b為疏松堆積腐蝕產(chǎn)物膜的形貌，疏松腐蝕產(chǎn)物膜表面下的金屬基體將構(gòu)成陽極區(qū)，加速金屬基體的腐蝕。表2能譜分析結(jié)果顯示，CL–11監(jiān)測點(diǎn)掛片表面覆蓋物主要由氧、硫、鐵3種元素組成，其中硫含量相對較高，說明試片表面有單質(zhì)硫覆蓋，腐蝕產(chǎn)物為硫酸亞鐵、鐵的硫化物和氧化物。該區(qū)域腐蝕介質(zhì)復(fù)雜且伴隨著介質(zhì)形態(tài)和種類的變化，工藝條件苛刻，腐蝕嚴(yán)重，應(yīng)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測，并嚴(yán)格控制工藝操作參數(shù)，同時在材質(zhì)選擇方面應(yīng)該選擇耐蝕性能更佳的材質(zhì)或采用特殊表面處理工藝，如滲鋁鋼等[20]。

尾氣處理單元管線設(shè)備主要材質(zhì)為20#，對應(yīng)腐蝕監(jiān)測點(diǎn)為CL–13，圖4c和圖4d清楚地顯示急冷水系統(tǒng)掛片表面有較多的腐蝕產(chǎn)物，但是腐蝕產(chǎn)物堆積較疏松，加上急冷水的沖刷作用，較難形成有效的保護(hù)膜，特別是在加氫不徹底大量SO2進(jìn)入急冷水時會引起急冷水酸性增強(qiáng)，設(shè)備管線腐蝕情況更加嚴(yán)重；由表2能譜分析數(shù)據(jù)可知，急冷水泵出口管線掛片表面腐蝕產(chǎn)物膜同樣由氧、鐵、硫3種元素組成，但硫含量相對CL–11監(jiān)測點(diǎn)掛片腐蝕產(chǎn)物低得多，腐蝕產(chǎn)物為鐵的硫化物和氧化物。

圖4 腐蝕后掛片表面SEM形貌Fig.4 SEM micrograph of surface of corrosion coupons

表2 掛片腐蝕產(chǎn)物能譜分析（%）Tab.2 EDS of corrosion products on different coupons（%）

再生塔重沸器氣相返回管線材質(zhì)為316L奧氏體不銹鋼，對應(yīng)腐蝕監(jiān)測點(diǎn)為CL–5，掛片和探針材質(zhì)為SA516–65，與再生塔下部和重沸器殼體材質(zhì)一致，可在一定程度上反映重沸器殼體和再生塔下部腐蝕狀況，從腐蝕速率上看腐蝕并不明顯，但是清洗后掛片顯示存在不同程度的局部腐蝕現(xiàn)象，圖4e和圖4f顯示掛片表面有較多的腐蝕產(chǎn)物，且多為非均勻腐蝕，在檢修時也發(fā)現(xiàn)在重沸器面板上有明顯的點(diǎn)蝕現(xiàn)象，這與胺液中的污染物有較大關(guān)系[21]，污染物主要來自原料氣帶入和胺液降解產(chǎn)生，再加上該區(qū)域溫度較高，也是腐蝕監(jiān)測的重點(diǎn)區(qū)域，同時還應(yīng)該定期對胺液進(jìn)行化驗，確保其污染物含量符合要求。由表2能譜分析結(jié)果可知，再生塔重沸器氣相返回管線掛片表面腐蝕產(chǎn)物膜中含碳元素，且氧含量高，腐蝕產(chǎn)物由碳酸亞鐵、鐵的硫化物和氧化物組成。這說明胺液再生系統(tǒng)中存在明顯的R2NH–H2S–CO2–H2O腐蝕，酸氣負(fù)荷的大小對再生系統(tǒng)的腐蝕有著較大的關(guān)系。

酸水汽提塔單元設(shè)備管線主要材質(zhì)為20#，對應(yīng)塔頂氣管線處監(jiān)測點(diǎn)為CL–14，雖然腐蝕掛片結(jié)果和在線腐蝕監(jiān)測結(jié)果存在一定差異，掛片腐蝕速率略高于在線腐蝕探針結(jié)果，但是兩者監(jiān)測數(shù)據(jù)在不同程度上都顯示該區(qū)域存在一定腐蝕，該區(qū)域腐蝕主要是酸性介質(zhì)引起的電化學(xué)腐蝕，再加上較高的汽提溫度對腐蝕有一定的促進(jìn)作用。

其他監(jiān)測點(diǎn)，兩種監(jiān)測手段結(jié)果基本一致，整體腐蝕狀況輕微。對兩種監(jiān)測手段監(jiān)測結(jié)果的對比分析后發(fā)現(xiàn)，除了部分區(qū)域探針腐蝕監(jiān)測結(jié)果和掛片腐蝕監(jiān)測結(jié)果雖然在數(shù)據(jù)絕對值上有一定差異，兩種監(jiān)測手段監(jiān)測結(jié)果在趨勢上都比較一致，在一定程度上說明了在線腐蝕監(jiān)測結(jié)果是可信的，且探針主要用于找出凈化廠的薄弱環(huán)節(jié)和主要設(shè)備管線腐蝕趨勢，彌補(bǔ)掛片腐蝕監(jiān)測周期長不能夠?qū)崟r反映設(shè)備管線腐蝕狀況的缺點(diǎn)，從這個方面探針能夠在較大程度上反映凈化廠裝置設(shè)備的腐蝕情況，為凈化廠腐蝕與防護(hù)研究提供依據(jù)；另外，腐蝕較嚴(yán)重的硫磺回收系統(tǒng)、急冷水系統(tǒng)設(shè)備管線主要材質(zhì)都為碳鋼，抗腐蝕性能較差，說明材質(zhì)的合理選擇對設(shè)備管線的抗腐蝕性能至關(guān)重要，對于易發(fā)生點(diǎn)蝕和局部腐蝕區(qū)域的設(shè)備管線應(yīng)配合使用多種腐蝕監(jiān)測手段，如彎管、三通等流場發(fā)生變化區(qū)域可配合使用全周向腐蝕監(jiān)測技術(shù)（FSM），同時對重要設(shè)備定期進(jìn)行檢修維護(hù)，保證安全穩(wěn)定的生產(chǎn)。

4 結(jié) 論

（1）在線腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析表明，高含硫凈化廠主要腐蝕區(qū)域集中在胺液再生系統(tǒng)、硫磺回收冷卻系統(tǒng)以及急冷水系統(tǒng)，由于腐蝕狀況與各工藝節(jié)點(diǎn)的溫度、壓力、介質(zhì)以及材質(zhì)選擇都有較大關(guān)系，需要嚴(yán)格地控制工藝參數(shù)，減緩腐蝕速率，延長設(shè)備使用周期和壽命。

（2）在線腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)和腐蝕掛片數(shù)據(jù)對比分析表明，該高含硫凈化廠目前采用的電感探針監(jiān)測結(jié)果大部分真實可信，可以長期使用，但是在一些極易發(fā)生點(diǎn)蝕和局部腐蝕的區(qū)域應(yīng)該配合多種腐蝕監(jiān)測手段共同使用，如全周向腐蝕監(jiān)測技術(shù)（FSM）等，保證監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（3）硫磺回收單元裝置腐蝕較嚴(yán)重，特別是酸氣換熱器、硫冷凝器等極易發(fā)生低溫H2S腐蝕和硫酸/亞硫酸露點(diǎn)腐蝕及高溫硫化腐蝕，應(yīng)該嚴(yán)格控制配風(fēng)比、溫度等工藝操作指標(biāo)，并從材質(zhì)選擇入手選擇抗腐蝕較好的材質(zhì)，對于易發(fā)生高溫硫化腐蝕的燃燒爐和焚燒爐等應(yīng)該進(jìn)行定期維護(hù)保養(yǎng)。

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編輯：牛靜靜

編輯部網(wǎng)址：http：//zk.swpuxb.com

The Research on Corrosion in High-Sulfur Gas Purification Plants

Zeng Dezhi1,Shang Jianfeng2,Long Decai3,Liu Yuanzhi2,Wang Tuanliang2
1.State Key Laboratory of Oil&Gas Reservoir Geology and Exploitation，Southwest Petroleum University，Chengdu，Sichuan 610500，China 2.Sinopec Zhongyuan Oilfield，Puyang，Henan 457000，China 3.CNOOC Fujian LNG Co.，Ltd，F(xiàn)uzhou，F(xiàn)ujian 350000，China

A high-sulfur natural gas purification plant can process 120×108m3feed gas，in which the mole fraction of H2S and CO2reach 14%and 8%，respectively.Production facilities and equipment in the high-sulfur natural gas purification plant are at severe risk of corrosion for the high content of acidic components and large capacity load.Considering the characteristics of the plant，we adopted the inductors（DG–9500）to monitor the corrosion in 14 detection points distributed in desulfurization，dehydration，sulfurrecovery，tailgastreatment，sourwaterstrippingunit.Throughaone-yearcorrosiondetection，weobtained the degree of corrosion in the process nodes，combined which with the corrosion coupon results，we found the corrosion weaknesses of this gas purification plant.The results showed that the corrosion mainly occurred in the amine regeneration system，sulfur recovery systems and chilled water cooling systems.The corrosion types include general corrosion，localized corrosion and pitting.It was also found that the results obtained from inductive probes and corrosion coupons were almost the same，which indicates that the former detective method can be used to monitor the corrosion conditions effectively in the high-sulfur natural gas plants.The research provides an important basis for corrosion detection in the high-sulfur purification plants.

high-sulfur gas fields；purification；on-line corrosion；corrosion monitoring；corrosion coupons

http：//www.cnki.net/kcms/doi/10.11885/j.issn.1674-5086.2013.10.20.02.html

曾德智，1980年生，男，漢族，四川宜賓人，副研究員，主要從事油氣田腐蝕與防護(hù)、石油管力學(xué)與環(huán)境行為方面的研究工作。E-mail：zengdezhi1980@163.com

商劍峰，1968年生，男，漢族，高級工程師，碩士，主要從事高含硫天然氣技術(shù)管理工作。E-mail：puguangsjf@163.com

龍德才，1989年生，男，漢族，四川內(nèi)江人，碩士研究生，主要從事油氣處理與加工、設(shè)備管線腐蝕與防腐研究工作。E-mail：ldcswpu@163.com

劉元直，1976年生，男，漢族，山東濟(jì)寧人，高級工程師，主要從事天然氣凈化處理及輕烴深加工項目研究、開發(fā)管理工作。E-mail：lyzmlh@sina.com

王團(tuán)亮，1983年生，男，漢族，陜西咸陽人，助理工程師，主要從事設(shè)備腐蝕與防護(hù)、靜設(shè)備管理等方面的工作。E-mail：wtlhpp@163.com

10.11885/j.issn.1674-5086.2013.10.20.02

1674-5086（2014）06-0135-08

TE988

A

2013–10–20 < class="emphasis_bold"> 網(wǎng)絡(luò)出版時間：

時間：2014–11–21

國家科技重大專項“百億方級凈化廠安全運(yùn)行技術(shù)優(yōu)化”（2011ZX05017–005）；高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項科研基金（20105121120002）。