高含硫天然氣凈化裝置在線腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)化

李 煌

（中國石化達(dá)州天然氣凈化有限公司，四川 達(dá)州 636156）

0 引言

某天然氣凈化裝置采用甲基二乙醇胺法脫硫、三甘醇法脫水、常規(guī)克勞斯二級轉(zhuǎn)化法硫磺回收、加氫還原吸收尾氣處理的工藝，處理的原料天然氣中硫化氫含量約15%，二氧化碳含量約8%，裝置腐蝕失效的后果極其嚴(yán)重，所以在設(shè)計(jì)選材及腐蝕監(jiān)測等方面需盡可能提高安全系數(shù)。裝置腐蝕監(jiān)測技術(shù)包括在線腐蝕探針[1]、腐蝕掛片[2]、超聲波在線定點(diǎn)測厚[3]、腐蝕調(diào)查、全面檢驗(yàn)、工藝介質(zhì)化驗(yàn)分析等。該廠采用電感探針進(jìn)行在線腐蝕監(jiān)測，通過對比在線腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)、裝置全面檢驗(yàn)及腐蝕調(diào)查結(jié)果，優(yōu)化在線腐蝕監(jiān)測局部布點(diǎn)，更合理地實(shí)現(xiàn)裝置在線腐蝕監(jiān)測，確保裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 主要腐蝕機(jī)理

1.1 H2S-CO2-H2O腐蝕

濕硫化氫對金屬有極強(qiáng)的腐蝕性，在鋼材表面生產(chǎn)硫化亞鐵造成腐蝕減薄。

同時硫化氫還是一種很強(qiáng)的滲氫介質(zhì)，可以提供氫原子，氫原子在鋼材內(nèi)部擴(kuò)散溶解，易造成硫化氫應(yīng)力腐蝕開裂。

濕二氧化碳在60℃以下對金屬腐蝕不明顯，100℃左右對金屬有嚴(yán)重的均勻腐蝕和點(diǎn)蝕，150℃以上生成FeCO3保護(hù)膜可降低金屬腐蝕速率[4]。

主要腐蝕部位：

原料氣管線、原料氣過濾器底部及排污管線、吸收塔底部、閃蒸汽管線、貧富胺液換熱器及富胺液側(cè)管線、再生塔及頂部管線、再生塔底重沸器及返塔管線、放空管線等。

1.2 高溫硫化腐蝕

在高溫條件下，活性硫與金屬直接反應(yīng)，發(fā)生均勻腐蝕。在（240～340）℃時，硫化物開始分解，生成硫化氫，硫化氫的腐蝕也很嚴(yán)重。高溫硫腐蝕開始時腐蝕速度很快，一定時間后形成硫化鐵保護(hù)膜后腐蝕速度會恒定，保護(hù)膜脫落后，腐蝕將重新加劇。

主要腐蝕部位：

克勞斯?fàn)t殼體、硫冷卻器及進(jìn)出口管線、催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)器等。

1.3 硫酸露點(diǎn)腐蝕

來自脫硫單元的酸性氣體在克勞斯?fàn)t內(nèi)和O2完全燃燒產(chǎn)生SO2，SO2的水溶液H2SO3對金屬的腐蝕性較強(qiáng)，腐蝕產(chǎn)物為FeSO3。當(dāng)系統(tǒng)中O2過剩時，過程氣中的少量SO2會被氧化成SO3。當(dāng)溫度低于400℃時，SO3與水蒸氣結(jié)合生成硫酸蒸汽，在系統(tǒng)的低溫部位或系統(tǒng)開停工的低溫段冷凝為稀H2SO4，對金屬腐蝕性更強(qiáng)，腐蝕產(chǎn)物為FeSO4。

主要腐蝕部位：

硫冷器管板角焊縫及進(jìn)出口管線、克勞斯?fàn)t殼體、催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)器人孔、尾氣焚燒爐及余熱鍋 爐等。

2 在線腐蝕監(jiān)測布點(diǎn)

根據(jù)裝置主要腐蝕風(fēng)險及選材情況，對重點(diǎn)腐蝕部位布置在線腐蝕監(jiān)測電感探針（如表1所示）。

表1 在線腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)各監(jiān)測點(diǎn)參數(shù)

3 裝置運(yùn)行、全面檢驗(yàn)及腐蝕調(diào)查

對裝置運(yùn)行期間在線腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)、裝置檢修全面檢驗(yàn)及腐蝕調(diào)查情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，摸清裝置實(shí)際腐蝕情況，為在線腐蝕監(jiān)測布點(diǎn)提供基礎(chǔ)。

3.1 裝置運(yùn)行期間在線腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)

裝置運(yùn)行期間，發(fā)現(xiàn)再生塔底重沸器氣相返回管線探針、第二級硫冷器入口管線探針、急冷水泵出口管線探針腐蝕速率存在偏高現(xiàn)象，對3根探針進(jìn)行逐一分析。

再生塔底重沸器氣相返回管線探針材質(zhì)為碳鋼，該部位溫度為128℃左右，介質(zhì)為酸性氣體，運(yùn)行中可能帶液滴，普通碳鋼的腐蝕速率較高為正?，F(xiàn)象。管線材質(zhì)為碳鋼復(fù)合316L，運(yùn)行不存在安全 風(fēng)險。

第二級硫冷器入口管線探針材質(zhì)為碳鋼，該部位正常運(yùn)行溫度為289℃，介質(zhì)為酸性氣體，該處探針在停工吹硫過程中出現(xiàn)腐蝕速率升高現(xiàn)象，應(yīng)為工況變化導(dǎo)致鈍化膜損壞引起腐蝕加劇。管線材質(zhì)為碳鋼復(fù)合316L，運(yùn)行不存在安全風(fēng)險。

急冷水泵出口管線探針材質(zhì)為碳鋼，該部位介質(zhì)為酸性水，普通碳鋼腐蝕速率較高為正?，F(xiàn)象。該部位管線材質(zhì)為碳鋼，面臨腐蝕速率較高的風(fēng)險，設(shè)計(jì)時考慮到腐蝕因素，將該管線腐蝕裕量調(diào)整為6mm，短期內(nèi)不存在安全風(fēng)險。

3.2 裝置檢修全面檢驗(yàn)及腐蝕調(diào)查

利用檢修機(jī)會，對裝置整體腐蝕情況開展了全面檢驗(yàn)和腐蝕調(diào)查。

（1）在線腐蝕監(jiān)測探針從管線底部插入的部位，容易集聚雜物，造成不必要的損壞；

（2）高壓高含硫部位不銹鋼管線、設(shè)備均無明顯腐蝕，部分復(fù)合管線存在剝離情況，但不影響 使用；

（3）富胺液、半富胺液碳鋼管線，特別是大于60℃的富胺液碳鋼管線腐蝕情況嚴(yán)重；

（4）貧胺液過濾器入口管線沖刷腐蝕情況 嚴(yán)重；

（5）急冷水對碳鋼管線腐蝕情況嚴(yán)重；

（6） 隨著運(yùn)行時間的增加，蒸汽、凝結(jié)水管線腐蝕穿孔現(xiàn)象增加；

（7）隨著氯離子的積累，含硫化氫的不銹鋼管線、設(shè)備存在較高腐蝕風(fēng)險；

（8）循環(huán)水對碳鋼管線、設(shè)備的腐蝕普遍存在；

（9）高溫硫腐蝕、硫酸露點(diǎn)腐蝕普遍存在；

（10）硫磺加水對碳鋼、不銹鋼的腐蝕較嚴(yán)重，出現(xiàn)過316L管線腐蝕穿孔現(xiàn)象。

4 在線腐蝕監(jiān)測布點(diǎn)優(yōu)化

根據(jù)裝置腐蝕檢監(jiān)測、腐蝕調(diào)查等結(jié)果，實(shí)施技改、加強(qiáng)運(yùn)行管理等措施，如對裝置急冷水管線材質(zhì)由碳鋼升級為316L，對富胺液碳鋼管線材質(zhì)由碳鋼升級為316L，對胺液中氯離子進(jìn)行了脫除，加強(qiáng)運(yùn)行期間胺液過濾，加強(qiáng)硫磺回收單元保溫管理等，加強(qiáng)裝置防腐蝕管理。針對裝置存在的腐蝕因素，對在線腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)開展了布點(diǎn)優(yōu)化，更好地展現(xiàn)裝置腐蝕趨勢。

（1）將所有管線底部插入的探針改為水平或上部插入；

（2）統(tǒng)一探針材質(zhì)與管線材質(zhì)；

（3）取消急冷水出口管線探針；

（4）新增急冷塔頂部出口管線、富胺液管線、貧胺液過濾器入口管線、半富胺液泵出口管線探針。

5 結(jié)語

在線腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)可以實(shí)時監(jiān)控裝置整體的腐蝕情況，對指導(dǎo)裝置操作運(yùn)行、提供檢維修策略有較大的意義。根據(jù)檢監(jiān)測及腐蝕調(diào)查結(jié)果，優(yōu)化探針布點(diǎn)，能更全面地實(shí)現(xiàn)裝置腐蝕監(jiān)測，提高裝置整體防腐蝕水平。但探針式在線腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)僅能監(jiān)測到裝置整體腐蝕趨勢，無法實(shí)現(xiàn)具體部位的實(shí)際壁厚監(jiān)測?？赏ㄟ^布置在線定點(diǎn)測厚或人工定點(diǎn)測厚監(jiān)測裝置重點(diǎn)部位腐蝕實(shí)際情況，針對性、指導(dǎo)性會更強(qiáng)。