低溫甲醇洗裝置腐蝕分析與處理

安毅飛

摘要：近年來，在各個(gè)領(lǐng)域飛速發(fā)展的背景下，帶動(dòng)了經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，然而，就目前國(guó)內(nèi)低溫甲醇洗裝置的實(shí)際生產(chǎn)情況，文章對(duì)低溫甲醇洗裝置可能存在的腐蝕原因進(jìn)行了原因分析，并制定了處理措施，對(duì)同類型低溫甲醇洗裝置的生產(chǎn)運(yùn)行及設(shè)計(jì)具有很好的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：低溫甲醇洗裝置腐蝕分析與處理

引言

低溫甲醇洗工藝一般采用物理吸收法的一種硬酸氣體凈化工藝。然而，就當(dāng)前低溫甲醇洗工藝的發(fā)展趨勢(shì)，本文針對(duì)低溫甲醇洗裝置腐蝕分析與處理做了具體闡述，為低溫甲醇洗裝置的優(yōu)化提供借鑒。

1低溫甲醇洗工藝技術(shù)簡(jiǎn)介

低溫甲醇洗工藝一般包括原料氣預(yù)處理、吸收系統(tǒng)、富H2S/CO2再生系統(tǒng)、熱再生系統(tǒng)、預(yù)洗再生系統(tǒng)和尾氣處理六個(gè)部分，分別介紹如下：（1）原料氣預(yù)處理：煤氣冷卻裝置輸送的原料氣中一般會(huì)含有NH3、HCN、塵、油、水等雜質(zhì)，尤其是NH3會(huì)溶解在甲醇中，并與H2S發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生產(chǎn)多硫化銨，使得循環(huán)甲醇的顏色變黃甚至是變紅，影響甲醇的吸收效果，可能造成凈化氣中的總硫超標(biāo)。因此在原料氣首先經(jīng)冷凍水降溫，再經(jīng)四級(jí)冷卻后，將含NH3飽和液分離輸送至廢水處理裝置。處理后的原料氣為防止原料氣中的水降溫后結(jié)冰凍堵設(shè)備，會(huì)在降溫前噴入甲醇，降低冰點(diǎn)，再進(jìn)入原料氣吸收塔。（2）吸收系統(tǒng)：由于H2S比CO2在低溫甲醇中的溶解速度更快，因此H2S吸收塔在前，一般分為兩段，一段是原料氣預(yù)洗段，二段是原料氣H2S吸收段。CO2吸收塔分為三段，分別為粗洗、主洗、精洗，最終目的是確保原料氣中的總硫小于0.1ppm，就可以送至下游合成裝置進(jìn)行反應(yīng)。由于在甲醇吸收過程中，會(huì)不斷放熱升溫，因此會(huì)使用富H2S/CO2再生系統(tǒng)的冷甲醇來給吸收甲醇降溫，保證吸收效果。（3）富H2S/CO2再生系統(tǒng)：富H2S/CO2甲醇通過CO2閃蒸塔及H2S濃縮塔進(jìn)行逐級(jí)減壓閃蒸、氣提，最終將溶解在甲醇內(nèi)的CO2、H2S、CO、CH4分離出，解析后的甲醇再回到系統(tǒng)進(jìn)行吸收。（4）熱再生系統(tǒng)：H2S再生處理完的富硫甲醇經(jīng)過換熱回收冷量后，進(jìn)入熱再生塔，使用蒸汽加熱的方式，將其中溶解的大量H2S全部釋放出來，成為貧甲醇重新?lián)Q熱回到吸收系統(tǒng)。釋放出的H2S經(jīng)過降溫、分離甲醇后，作為酸性氣送入硫回收裝置進(jìn)行處理。而原料氣預(yù)處理產(chǎn)生的一些甲醇水溶液以及熱再生塔富集的甲醇水溶液，會(huì)送入甲醇水精餾塔處理，回收其中的甲醇，廢水則排出系統(tǒng)，確保低溫甲醇洗循環(huán)甲醇的水含量維持在較低水平，減緩腐蝕。（5）預(yù)洗再生系統(tǒng)：是將含油及雜質(zhì)甲醇進(jìn)行萃取、分離，最終將油品及甲醇回收。（6）尾氣處理：由于CO2尾氣中會(huì)含有少量的甲醇，如果直接排向大氣會(huì)造成污染，因此一般使用除鹽水將尾氣進(jìn)行洗滌處理，產(chǎn)生的甲醇水溶液送入甲醇水精餾塔處理，而洗滌合格的CO2尾氣則排向大氣。

2低溫甲醇洗裝置腐蝕分析

2.1濕二氧化碳條件下的腐蝕

當(dāng)循環(huán)甲醇中水含量升高，二氧化碳會(huì)溶解在水中，形成碳酸，與材料中的Fe發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，發(fā)生電化學(xué)腐蝕，然而，由于反應(yīng)產(chǎn)生的FeCO3與材料的結(jié)合度與FeS相比要差得多，無法形成鈍化膜，因此濕二氧化碳腐蝕速率要快。并且這些腐蝕產(chǎn)物構(gòu)成的腐蝕膜是不均勻的，會(huì)導(dǎo)致腐蝕膜和金屬表面形成電化學(xué)偶產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，因此二氧化碳腐蝕的形態(tài)一般為局部點(diǎn)腐蝕。

2.2空氣腐蝕

一般情況下，空氣不會(huì)造成腐蝕，但是由于FeS鈍化膜的存在，會(huì)與空氣中氧氣發(fā)生反應(yīng)：3FeS+2O2=3S+Fe3O4生成的氧化鐵為疏松結(jié)構(gòu)，會(huì)逐漸脫落，破壞鈍化膜，當(dāng)再次開車后，需要重新形成鈍化膜，發(fā)生腐蝕，因此空氣腐蝕多發(fā)生在低溫甲醇洗的檢修階段。

3低溫甲醇洗裝置腐蝕的處理措施

3.1對(duì)存在沖刷腐蝕部位的管道內(nèi)部進(jìn)行表面噴涂

現(xiàn)管線內(nèi)部防磨噴涂技術(shù)已經(jīng)比較成熟，對(duì)該甲醇管線出現(xiàn)的問題可采用內(nèi)表面噴涂方式進(jìn)行主動(dòng)預(yù)防。目前，有機(jī)防腐噴涂、無機(jī)防腐噴涂、耐磨金屬噴涂三種技術(shù)均在石化領(lǐng)域抗腐蝕方面有所應(yīng)用。需要通過實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試尋找適合該管線的噴涂材料。

3.2熱再生系統(tǒng)

該系統(tǒng)是低溫甲醇洗中H2S濃度最高的地方，而且存在少量的水0.5%～1.5%），因此會(huì)發(fā)生濕硫化氫的電化學(xué)腐蝕，重點(diǎn)是以下幾個(gè)部分：（1）熱再生塔回流系統(tǒng)：大量甲醇蒸汽、H2S、CO2以及少量CO和H2會(huì)連續(xù)經(jīng)過幾個(gè)冷卻器，該系統(tǒng)中由氣液兩相同時(shí)存在，會(huì)沖刷破壞材料表面形成的FeS保護(hù)膜，加速腐蝕，因此這些冷卻器設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)直接選擇304L或者316L材質(zhì)，實(shí)際運(yùn)行過程中很少發(fā)生腐蝕。（2）熱再生塔再沸器：甲醇和蒸汽進(jìn)行換熱，但由于換熱器的上半部分，氣相中含有H2S，液體沸騰的過程中會(huì)加速破壞鈍化膜，形成電化學(xué)腐蝕，因此該換熱器需要重點(diǎn)關(guān)注，建議升級(jí)為316L材質(zhì)，可以有效預(yù)防腐蝕泄漏。（3）貧富甲醇換熱器：富硫甲醇和貧甲醇進(jìn)行換熱，換熱器的富硫甲醇側(cè)一般會(huì)形成FeS鈍化膜，采用碳鋼材質(zhì)換熱器即可。但是當(dāng)裝置大型化后，由于富硫甲醇中的Cl-、O2的濃度發(fā)生變化，破壞鈍化膜，導(dǎo)致腐蝕的發(fā)生。如煤制油低溫甲醇洗裝置和低溫甲醇洗裝置，甲醇換熱器均發(fā)生多次泄漏，而且泄漏位置均發(fā)生在富硫甲醇側(cè)，是典型的點(diǎn)腐蝕。因此，原料氣量在70萬(wàn)Nm3/h以上的低溫甲醇洗裝置貧富甲醇換熱器建議升級(jí)為304L材質(zhì)。（4）甲醇水精餾塔：由于甲醇水溶液中含有少量CO2，容易發(fā)生CO2的電化學(xué)腐蝕，如某甲醇廠的甲醇水精餾塔內(nèi)件與塔體之間的預(yù)焊件發(fā)生腐蝕，導(dǎo)致塔內(nèi)件脫落;某煤制油廠的甲醇水精餾塔進(jìn)料管線發(fā)生腐蝕，導(dǎo)致甲醇水溶液泄漏，均是由于塔內(nèi)局部材質(zhì)使用碳鋼導(dǎo)致，因此甲醇水精餾塔的塔內(nèi)件建議升級(jí)為304L材質(zhì)。

結(jié)語(yǔ)

低溫甲醇洗裝置的腐蝕主要由工藝水的酸性環(huán)境造成，這是由低溫甲醇洗裝置生產(chǎn)工藝決定的，腐蝕不可避免。但在生產(chǎn)實(shí)際運(yùn)行過程中，可以通過采取置換萃取水，降低萃取水氫離子濃度，從而減弱酸性環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的腐蝕，延長(zhǎng)裝置運(yùn)行周期。

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