摘要：由于长期以来受到含硫天然气中水汽及二氧化碳、硫化氢等酸性气体的影响，天然气净化装置内壁的腐蚀现象越来越突出，不仅严重影响着天然气净化装置的安全生产，也容易造成环境污染。通过进行分析发现，天然气净化装置腐蚀问题与温度、溶解酸气负荷以及降解产物等因素存在着密切的关联。
关键词：天然气；净化装置；腐蚀防护
对于天然气净化厂而言，即使处理的原料气不同，采用的脱硫溶剂、脱硫工艺种类不同，脱硫装置发生腐蚀较严重的部位也基本相同，主要集中在再生塔塔壁及内部构件、贫富液换热器、高温富液管线、高温贫液管线、重沸器及重沸器半贫液管线等处。
1 天然气净化系统腐蚀特点及类型
1.1 天然气净化系统腐蚀特点
影响天然气净化系统主要腐蚀因素有酸气，水，MDEA溶液等，其中主要的腐蚀特征如下：酸气腐蚀特征：酸气（H2S-CO2-H2O）腐蚀主要由H2S-H2O和CO2-H2O两种腐蚀机理的综合。H2S浓度越高，初始腐蚀速度越大，随着反应的进行，腐蚀速率逐渐较小。其次是CO2引起的腐蚀，腐蚀严重的部位发生在有水的温度较高部位，表现为点蚀和蚀坑。MDEA溶液对腐蚀影响：（1）随着溶液浓度的增加，单位体积溶液中所吸收的H2S和CO2的量就越多，从而使腐蚀加剧。（2）热稳定性盐的阴离子很容易取代硫化亚铁上的硫离子，从而破坏致密的硫化亚铁保护层，造成设备和管线的腐蚀。热稳定性盐在重沸器等高温部位发生分解，生成H+，使Fe与H+发生化学反应，从而造成严重腐蚀。
1.2 天然气净化系统腐蚀类型
1）点蚀
点蚀一般多高度集中，能够引起少数部位迅速地破坏性穿孔。诱发点蚀的原因很多，如容器或管道的细微裂缝、金属表面的细微垢粒和其他沉积物等。在天然气净化厂中，点蚀的敏感性一般随酸性气体分压增高与介质温度上升而增强。
2）均匀腐蚀
均匀腐蚀又称全面腐蚀，是最常见的一种腐蚀形态，几乎所有的净化装置都存在此种腐蚀现象。
3）冲刷腐蚀
暴露在流动介质环境下的设备，若工艺介质中含有腐蚀性介质，则会发生一般冲刷腐蚀，冲刷腐蚀实质上是由于流体力学因素与腐蚀电化学因素之间的协同效应所致。一般表现为坑、沟、空洞等厚度上的局部减薄。
2 天然气净化装置腐蚀的影响因素
第一，温度的影响。当环境温度在水露点以下的时候，天然气净化装置的管壁上就会出现积液现象，从而大大增加了天然气净化装置的腐蚀发生概率。与此相对应的是，温度升高的时候，在其他条件相同的情况下，腐蚀反应速率会逐渐加快。基于这样的原因，实际运行过程中，其温度应控制在10～28℃之间，在20℃的时候，天然气净化装置对应力腐蚀的敏感程度越强。第二，溶解酸气负荷的影响。相关研究表明，溶解酸气负荷趋于降低状态下的时候，溶液的泡沫高度会出现一定的下降，然而，溶液消泡时间会出现明显的缩短。所以说，溶解酸气负荷过高，会给发泡趋势造成明显的影响，因此，必须适当降低溶解酸气负荷，以缓解天然气净化装置的拦液程度。第三，降解产物的影响。在高温状态下，氧、二氧化碳以及其他有机化合物会出现化学反应，导致其中的活性成分丢失，进而生成有害物质。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3 防护措施分析
3.1 利用DG-ICDA技术开展腐蚀性评价
在天然气净化装置的内部利用DG-ICDA技术检查其所存在的积液位置，之后便可以以此为基础推断装置的整体完整性。DG-ICDA技术主要分为三个阶段：第一，预评价阶段。主要是搜集天然气净化装置的历史数据、当前数据，如设计材料、设计图纸、运行维护记录以及腐蚀发生情况等，以此为根据，对风险进行综合评估、分析、量化，并开展可行性分析，最终进行分区；第二，间接评价阶段。通过进行ICDA计算以及天然气流动模拟实验，来推断天然气净化装置内壁有可能会发生腐蚀的部位。实际进行间接评价的时候，想要搜集天然气净化装置的相关资料，开展多相流计算，之后得出积液最大临界角度，最终绘制倾角分布图、高程剖面图，将绘制的图与多相流计算结果对比之后，就可以推断出有可能出现腐蚀的位置及其相关参数；第三，后评价阶段。主要是对ICDA计算结果的有效性进行评价，若在天然气净化装置的任意一个位置均可以发现大面积腐蚀，那么就说明ICDA计算无效，需要按照相关模型，并确定评价的时间间隔之后，才能重新估计腐蚀位置。
3.2 脱硫装置在线腐蚀监测
再生塔塔底与高温贫液管线均属于高温贫液腐蚀环境。从电化学腐蚀角度来看，管线内液体流速比塔底高，电化学腐蚀更加严重，因此可以将再生塔塔底的电化学腐蚀监测点转移到高温贫液管线上，塔底不再设置腐蚀监测点。换热器壳程与高温贫液管线腐蚀介质一样，均为高温贫液，高温贫液管线内温度更高，因此可以将换热器壳程的腐蚀监测点转移到高温贫液管线上，换热器壳程不再设置腐蚀监测点。
3.3 RBI 技术分析
RBI 分析方法介绍：RBI（Risk-Based Inspection）基于风险的检验，是以详细风险分析为基础的设备检验技术。即以设备失效而导致的介质泄漏为分析对象，通过对生产装置中每个设备单元固有的或潜在的失效模式而导致的危险及其后果进行定性或定量的分析、评估来量化风险的大小，确定设备的风险等级并进行排序。
RBI 分析过程：RBI 方法主要有定性、半定量和定量三种分析方法。本次采用定量方法进行评估。定量风险分析采用 ORBIT ONSHORE 软件进行计算。ORBIT ONSHORE 软件是一个基于 API 581 方法和数据库的风险分析工具。将设备划分为不同评价单元，通过各设备的 RBI 基础数据，计算出每个设备单元的失效可能性等级和失效后果等级，确定出安全风险矩阵。
RBI分析结果：将5台关键设备划分为16个设备评价单元，应用ORBI TONSHORE软件对进行了RBI分析，明确了不同设备的风险水平以及同一设备不同部位的安全风险等级。
高风险部位腐蚀检测：通过RBI分析，明确了再生塔为净化装置中风险最高设备，再生塔中段筒体为风险最高设备单元。随后对再生塔中段筒体进行了加密腐蚀检测。结果显示，其最小壁厚为7.9mm，相对设计壁厚10mm减薄2.1mm，小于设计腐蚀余量4mm，腐蚀较轻。
3.4 内涂层防腐
利用涂层防护技术，有利于降低天然气净化装置内壁的磨阻，提高其光洁度，从而可以提高气体的输送效率，也可以隔绝腐蚀介质与装置内壁的接触。内涂层主要包括无机涂层、有机涂层，相比较于无机涂层，如陶瓷涂层、耐腐蚀金属涂层等，有机涂层操作工艺简便、价格低廉、自动化处理程度较高，因此无机涂层的应用更为广泛。
总之，腐蚀与防腐已经越来越引起人们的关注，就天然气净化厂而言，因腐蚀造成的损失也非常严重。目前，在防腐方面做了许多工作，也取得了较好的经济效益。通过在线腐蚀监测研究，建立了净化厂脱硫装置在线腐蚀监测体系，可为净化厂的安全生产和管理提供在线腐蚀信息，避免了因腐蚀而造成破坏事故的发生及由此带来的重大经济损失，提高了装置运行的安全性。
参考文献：
[1] 李岳祥，李文秀，刘鑫，罗泽松.天然气净化装置腐蚀因素定量分析与防护措施[J].油气田地面工程，2015，34（12）：80-82.
[2] 于艳秋.高酸性天然气净化装置腐蚀状况评估及防护措施[J].石油化工设备技术，2013，34（03）：50-53+73-74.
论文作者:秦少华
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/4/10
标签：天然气论文; 装置论文; 涂层论文; 设备论文; 高温论文; 风险论文; 管线论文; 《基层建设》2017年第36期论文;