RNH2乙醇胺-CO2-H2S-H2O的腐蚀与防护
2021-05-24 15:25:21
作者： 工业小南点 来源： 工业小南点
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PART-1 腐蚀部位及形态
腐蚀部位发生在脱硫装置干气脱硫或液化石油气脱硫的再生塔底部，再生塔底重沸器及富液（吸收了CO2、H2S的乙醇胺溶液）管线系统。温度90~120℃，压力约0.2MPa。腐蚀形态为在碱性介质下（pH值8~10.5）由碳酸盐及胺引起的应力腐蚀开裂和均匀减薄。腐蚀关键因素为CO2及胺。在主要处理二氧化碳的装置（如干气脱硫）比主要处理硫化氢的装置（如液化石油气脱硫）腐蚀严重，即腐蚀随着原料气中二氧化碳的增加而增加。
PART-2 腐蚀反应
当二氧化碳含量为20％~30％时，有水的高温部位（90℃以上）腐蚀相当严重，碳钢腐蚀速率可到0.76mm/a，而硫化氢和二氧化碳混合物的腐蚀比相应浓度二氧化碳的腐蚀要轻，并随着H2S浓度的增加而降低。即H2S有抑制CO2腐蚀的作用。
CO2生成的碳酸可直接腐蚀设备。其反应为:
Fe+H2 CO3→FeCO3↓+H2
此外，腐蚀部位由于碳酸盐、胺及残余应力的作用，会引起焊缝处的碳酸盐应力腐蚀开裂。
某脱硫厂再生塔直径1.8m，塔下部材质为Q235，12mm，
上部为Q235+1Cr18Ni9Ti复合板（8mm+2mm）。
压力0.06~0.09Mpa，塔底温度120~130℃，pH值为10.4。
运行一年半后，在低部碳钢环向焊缝发现35处裂纹。裂纹中的腐蚀产物主要为FeCO3及Fe（OH）2，未发现硫化铁。
某炼油厂脱硫再生塔材料为Q235，开工不到1年发现再生塔底部集油箱及其加固角钢焊缝多次开裂，裂缝长达1500mm，深2.3mm。
各炼厂的再生塔底重沸器管束腐蚀均严重，某炼油厂重沸器使用碳钢管束，一个月就被蚀穿，后改用1Cr18Ni9Ti管，并改进了操作条件，使腐蚀得以控制。
PART-3 腐蚀影响因素
在循环胺液中，腐蚀性污染物主要有以下几种。
01 胺降解产物
乙醇胺与二氧化碳由于不可逆反应生成的聚胺型物质是促进设备腐蚀的最普通的降解产物。
02 热稳定盐类
乙醇胺与原料气中某些强酸作用而生成的热稳定盐会造成设备的腐蚀。
03 烃类物质
乙醇胺被原料气中烃类污染后能引起换热面的积垢，导致管壁温度升高，加重设备腐蚀。
04 氧
胺液中的氧不仅增加胺的降解，并且氧化胺能形成腐蚀性有机酸，同时还大大加速二氧化碳的腐蚀。
05 固体物
胺液中的固体物（硫化铁、氧化铁等）还会增加磨损，破坏金属保护膜而加重腐蚀。由于固体物的沉积，也可发生电偶腐蚀。
PART-4 防护措施及材料选用
01
操作温度高于90℃的碳钢设备（如胺再生塔、胺重沸器等）和管线要进行焊后消除应力热处理，控制焊缝和热影响区的硬度小于HB200。
02
优先选用带蒸发空间的胺重沸器。带蒸发空间的重沸器底部应有150mm空间，以便清除和冲洗聚集的残渣。为降低金属表面温度，尽量不选用热虹吸式重沸器。
03
在单乙醇胺（MEA）和二乙醇胺（DEA）系统，重沸器管束采用1r18Ni9Ti钢管。对贫富液，换热器可选用碳钢无缝钢管。当管子表面温度大于120℃时，则选用1Cr18Ni9Ti钢管。
04
改进操作条件
● 控制再生塔底温度。对MEA，温度控制在120℃；对DEA，温度控制在115℃。
● 控制重沸器使用温度应低于140℃，高于此温度，易引起胺的分解。
● 在单乙醇胺的系统中注入缓蚀剂。
● 为防止胺液污染，胺储罐和缓冲罐应使用惰性气体覆盖，以保证空气不进入胺系统。
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