RNH2乙醇胺-CO2-H2S-H2O的腐蝕與防護
2021-05-24 15:25:21
作者： 工業(yè)小南點 來源： 工業(yè)小南點
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PART-1 腐蝕部位及形態(tài)
腐蝕部位發(fā)生在脫硫裝置干氣脫硫或液化石油氣脫硫的再生塔底部，再生塔底重沸器及富液（吸收了CO2、H2S的乙醇胺溶液）管線系統(tǒng)。溫度90~120℃，壓力約0.2MPa。腐蝕形態(tài)為在堿性介質下（pH值8~10.5）由碳酸鹽及胺引起的應力腐蝕開裂和均勻減薄。腐蝕關鍵因素為CO2及胺。在主要處理二氧化碳的裝置（如干氣脫硫）比主要處理硫化氫的裝置（如液化石油氣脫硫）腐蝕嚴重，即腐蝕隨著原料氣中二氧化碳的增加而增加。
PART-2 腐蝕反應
當二氧化碳含量為20％~30％時，有水的高溫部位（90℃以上）腐蝕相當嚴重，碳鋼腐蝕速率可到0.76mm/a，而硫化氫和二氧化碳混合物的腐蝕比相應濃度二氧化碳的腐蝕要輕，并隨著H2S濃度的增加而降低。即H2S有抑制CO2腐蝕的作用。
CO2生成的碳酸可直接腐蝕設備。其反應為:
Fe+H2 CO3→FeCO3↓+H2
此外，腐蝕部位由于碳酸鹽、胺及殘余應力的作用，會引起焊縫處的碳酸鹽應力腐蝕開裂。
某脫硫廠再生塔直徑1.8m，塔下部材質為Q235，12mm，
上部為Q235+1Cr18Ni9Ti復合板（8mm+2mm）。
壓力0.06~0.09Mpa，塔底溫度120~130℃，pH值為10.4。
運行一年半后，在低部碳鋼環(huán)向焊縫發(fā)現(xiàn)35處裂紋。裂紋中的腐蝕產(chǎn)物主要為FeCO3及Fe（OH）2，未發(fā)現(xiàn)硫化鐵。
某煉油廠脫硫再生塔材料為Q235，開工不到1年發(fā)現(xiàn)再生塔底部集油箱及其加固角鋼焊縫多次開裂，裂縫長達1500mm，深2.3mm。
各煉廠的再生塔底重沸器管束腐蝕均嚴重，某煉油廠重沸器使用碳鋼管束，一個月就被蝕穿，后改用1Cr18Ni9Ti管，并改進了操作條件，使腐蝕得以控制。
PART-3 腐蝕影響因素
在循環(huán)胺液中，腐蝕性污染物主要有以下幾種。
01 胺降解產(chǎn)物
乙醇胺與二氧化碳由于不可逆反應生成的聚胺型物質是促進設備腐蝕的最普通的降解產(chǎn)物。
02 熱穩(wěn)定鹽類
乙醇胺與原料氣中某些強酸作用而生成的熱穩(wěn)定鹽會造成設備的腐蝕。
03 烴類物質
乙醇胺被原料氣中烴類污染后能引起換熱面的積垢，導致管壁溫度升高，加重設備腐蝕。
04 氧
胺液中的氧不僅增加胺的降解，并且氧化胺能形成腐蝕性有機酸，同時還大大加速二氧化碳的腐蝕。
05 固體物
胺液中的固體物（硫化鐵、氧化鐵等）還會增加磨損，破壞金屬保護膜而加重腐蝕。由于固體物的沉積，也可發(fā)生電偶腐蝕。
PART-4 防護措施及材料選用
01
操作溫度高于90℃的碳鋼設備（如胺再生塔、胺重沸器等）和管線要進行焊后消除應力熱處理，控制焊縫和熱影響區(qū)的硬度小于HB200。
02
優(yōu)先選用帶蒸發(fā)空間的胺重沸器。帶蒸發(fā)空間的重沸器底部應有150mm空間，以便清除和沖洗聚集的殘渣。為降低金屬表面溫度，盡量不選用熱虹吸式重沸器。
03
在單乙醇胺（MEA）和二乙醇胺（DEA）系統(tǒng)，重沸器管束采用1r18Ni9Ti鋼管。對貧富液，換熱器可選用碳鋼無縫鋼管。當管子表面溫度大于120℃時，則選用1Cr18Ni9Ti鋼管。
04
改進操作條件
● 控制再生塔底溫度。對MEA，溫度控制在120℃；對DEA，溫度控制在115℃。
● 控制重沸器使用溫度應低于140℃，高于此溫度，易引起胺的分解。
● 在單乙醇胺的系統(tǒng)中注入緩蝕劑。
● 為防止胺液污染，胺儲罐和緩沖罐應使用惰性氣體覆蓋，以保證空氣不進入胺系統(tǒng)。
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