天然气净化装置腐蚀是指由H2S、CO2等酸性气体及水汽等共同作作用用引引起起净净化化装装置置内内壁壁发发生生腐腐蚀蚀的的现现象象。。内内腐腐蚀蚀是是影影响响天然气净化装置安全的主要因素之一, 它会导致净化装置厚壁减薄, 可能会引起严重的泄露事故发生。
1 天然气净化装置腐蚀影响因素分析
1.1 天然气净化装置腐蚀程度及腐蚀速率
在天然气净化装置腐蚀机理研究的基础上, 可以进行天然气净化装置腐蚀影响因素的分析, 一般实验室是通过动态与静态腐蚀挂片, 采用MDEA溶液作为腐蚀介质, 可以将天然气净化装置腐蚀程度及腐蚀速率用公式表示。-
上式中:v——动态或静态腐蚀挂片单位时间单位面积腐蚀质量 (g/m2.h) ;
v’——动态或静态腐蚀挂片的腐蚀速率 (mm/a) ;
m0、m1——实验前后动态或静态腐蚀挂片质量 (g) ;
S——挂片的表面积 (m2) ;
t——实验时间 (h) ;
ρ——挂片的密度 (g/cm3) 。
1.2 天然气净化装置腐蚀影响因素
1.2.1 溶液酸气负荷对腐蚀的影响
实验表明, 在溶液酸气负荷降低的过程中, 溶液的泡沫高度会发生小幅度下降, 但是溶液的消泡时间却会发生大幅度较为明显的缩短。这个实验过程恰到好处的说明了过高溶液的酸气负荷会对溶液发泡产生较为明显的影响, 特别是酸气负荷越高的话就会对发泡的趋势产生愈加明显的影响, 故而此时可以通过适度降低胺液酸气负荷的方法来缓解装置拦液的程度。
1.2.2 温度对腐蚀程度的影响
当温度低于水露点时, 天然气净化装置管壁会形成积液, 导致腐蚀发生的概率增加, 相反, 当温度升高时, 如果其他条件不变, 腐蚀的反应速率也会加快, 也就是说实际生产过程中, 天然气净化装置内的温度应当保持在10-28℃之间, 其中在20℃左右时, 净化装置对应力腐蚀则最为敏感。
1.2.3 降解产物对腐蚀的影响
在二氧化碳、氧及其他一些有机化合物在高温等因素的综合作用下会发生化学反应, 进而失去其中的活性成分成为有害物质。MDEA在长期运转过程中会产生降解产物。实验表明, 溶液中的降解产物也会引起天然气净化装置以及其他与脱硫溶液接触的设备的腐蚀。
1.2.4 溶液胺浓度对腐蚀的影响
在相关试验中, 天然气净化装置腐蚀的速度随着溶液胺浓度的增加而上升, 究其原因, 主要是由于在相同酸气负荷情况下, 胺的浓度越高, 则单位体积的胺液会吸收到更多的H2S和CO2, 这两种物质都会加剧管壁的腐蚀, 故而溶液胺的浓度应适宜。
1.2.5 流速的影响
气体流速过高时, 会对净化装置内壁产生严重的冲刷腐蚀, 相反流速过低时, 装置内壁又会出现积液, 腐蚀管壁。流速会直接影响天然气的流态, 其中气体流速过高而产生的冲击流对管壁产生的腐蚀影响程度最大, 会造成严重的冲刷腐蚀。
2 天然气净化装置防护探讨
2.1 采用DG-ICDA技术进行装置的腐蚀性评价
DG-ICDA技术可以对天然气净化装置内部可能出现的积液位置进行检查, 在此基础上推断管道的完整性, 该技术分为预评价、间接检测、直接检查和后评价等四个阶段。
2.1.1 预评价
搜集与净化装置相关的历史及当前数据, 包括装置的设计资料、建设运行维护记录、设计图纸、腐蚀历史情况等, 借此进行风险的综合评估分析与量化, 进行可行性分析而后进行分区。
2.1.2 间接评价
也就是通过ICDA计算, 进行天然气流动模拟以此来推断净化装置内壁可能出现腐蚀的位置。具体的间接评价过程首先要搜集装置资料, 进行多相流计算, 求得积液的最大临界角度, 进而绘制高程剖面图与倾角分布图。在此基础上将多相流计算结果与绘制的图进行对比, 据以得出腐蚀可能发生的位置参数。
2.1.3 后评价
在这一阶段, 主要评价ICDA计算结果的有效性, 如果在装置的任意位置发现大面积腐蚀, 则说明ICDA计算结果无效, 可以按照相关模型再次确定评价的时间间隔对腐蚀位置进行重新估计。
2.2 装置内涂层
通过对天然气净化装置内进行涂层防护可以增加装置内壁的光洁度, 降低磨阻, 同时提高天然气输送效率, 将装置内壁与腐蚀介质进行隔绝。内涂层一般包括有机涂层和无机涂层两种, 常见的无机涂层有耐腐蚀金属涂层和陶瓷涂层两类, 两种造价都较高, 而有机涂层价格低廉, 操作工艺简便, 容易进行自动化处理, 因而使用更为广泛。天然气净化装置内进行涂层防护在运行过程中容易老化脱落, 更可能损坏装置内增压系统及涡轮叶片, 日前该技术已趋于淘汰。
2.3 投放缓蚀剂
缓蚀剂主要通过吸附、成膜和电化学等原理作用于天然气净化装置, 当前常用的缓蚀剂主要有含氮、氧、硫、磷等原子的极性基团和碳、氯原子等构成的非极性基团, 通过化学键的形式同净化装置金属表面结合。缓蚀剂本身对环境具有高毒性和高危害性, 所以研究的重点逐渐转向新型绿色高效缓蚀剂的研发与应用等方面。
3 结语
综上所述, 常用的天然气净化装置腐蚀控制方法一般只能降低腐蚀发生的速率, 并不能真正从根本上避免装置腐蚀的发生, 目前天然气净化装置检测成本较高且只能检测已经出现的腐蚀点, 并且检测工具较难进入装置内部进行检测, 笔者对装置直接评价技术 (DG-ICDA) 进行了简略探讨。
摘要：本文首先进行了天然气净化装置腐蚀影响因素分析, 影响净化装置腐蚀的因素主要有:溶液酸气负荷、温度、降解产物等, 在此基础上进行了装置的腐蚀性评价, 并提出防护措施。
关键词：天然气,净化装置,腐蚀,防护
参考文献
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