范明洋(大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司, 黑龍江 大慶 163000)

天然氣凈化裝置腐蝕行為與防護(hù)

范明洋(大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司, 黑龍江 大慶 163000)

天然氣凈化裝置運(yùn)行過(guò)程中，由于受到含硫天然氣的影響，而極易使裝置內(nèi)壁遭受腐蝕。內(nèi)腐蝕會(huì)導(dǎo)致裝置厚壁逐漸減薄，極易使裝置出現(xiàn)穿孔、破裂等問(wèn)題，從而造成天然氣泄漏事故，不僅嚴(yán)重威脅著天然氣凈化裝置的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，還會(huì)造成一定的環(huán)境污染。本文筆者主要對(duì)天然氣凈化裝置腐蝕行為的原因及相關(guān)影響因素進(jìn)行了分析，并以此為根據(jù)，提出了幾點(diǎn)防護(hù)措施，以供參考。

天然氣凈化裝置；腐蝕行為；防護(hù)

由于長(zhǎng)期以來(lái)受到含硫天然氣中水汽及二氧化碳、硫化氫等酸性氣體的影響，天然氣凈化裝置內(nèi)壁的腐蝕現(xiàn)象越來(lái)越突出，不僅嚴(yán)重影響著天然氣凈化裝置的安全生產(chǎn)，也容易造成環(huán)境污染。通過(guò)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，天然氣凈化裝置腐蝕問(wèn)題與溫度、溶解酸氣負(fù)荷以及降解產(chǎn)物等因素存在著密切的關(guān)聯(lián)。

1 天然氣凈化裝置腐蝕機(jī)理及影響因素

影響天然氣凈化裝置腐蝕行為的因素相對(duì)來(lái)說(shuō)較多，一般情況下，天然氣凈化裝置的腐蝕程度，隨著腐蝕環(huán)境溫度、所處理原料氣中及二氧化碳與硫化氫等酸性氣體濃度的增加而增加，與此同時(shí)，熱穩(wěn)定性鹽也對(duì)裝置的腐蝕嚴(yán)重程度起著一定的影響[1]。

1.1 天然氣凈化裝置的腐蝕機(jī)理

二氧化碳與硫化氫等酸性氣體對(duì)天然氣凈化裝置的腐蝕形態(tài)包括局部腐蝕、全面腐蝕、氫致開(kāi)裂以及應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。在存在游離水的情況下，硫化氫與管壁發(fā)生反應(yīng)，將會(huì)直接導(dǎo)致金屬的缺失，從而導(dǎo)致裝置失效。與此同時(shí)，裝置中所存在的水溶性化學(xué)處理劑，如胺液、甲醇、乙二醇以及水等，也會(huì)使得上述電化學(xué)反應(yīng)在一定程度加劇。

1.2 天然氣凈化裝置腐蝕的影響因素

第一，溫度的影響。當(dāng)環(huán)境溫度在水露點(diǎn)以下的時(shí)候，天然氣凈化裝置的管壁上就會(huì)出現(xiàn)積液現(xiàn)象，從而大大增加了天然氣凈化裝置的腐蝕發(fā)生概率。與此相對(duì)應(yīng)的是，溫度升高的時(shí)候，在其他條件相同的情況下，腐蝕反應(yīng)速率會(huì)逐漸加快?；谶@樣的原因，實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，其溫度應(yīng)控制在10～28℃之間，在20℃的時(shí)候，天然氣凈化裝置對(duì)應(yīng)力腐蝕的敏感程度越強(qiáng)[2]。第二，溶解酸氣負(fù)荷的影響。相關(guān)研究表明，溶解酸氣負(fù)荷趨于降低狀態(tài)下的時(shí)候，溶液的泡沫高度會(huì)出現(xiàn)一定的下降，然而，溶液消泡時(shí)間會(huì)出現(xiàn)明顯的縮短。所以說(shuō)，溶解酸氣負(fù)荷過(guò)高，會(huì)給發(fā)泡趨勢(shì)造成明顯的影響，因此，必須適當(dāng)降低溶解酸氣負(fù)荷，以緩解天然氣凈化裝置的攔液程度。第三，降解產(chǎn)物的影響。在高溫狀態(tài)下，氧、二氧化碳以及其他有機(jī)化合物會(huì)出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致其中的活性成分丟失，進(jìn)而生成有害物質(zhì)。與此同時(shí)，溶液中存在的降解產(chǎn)物也會(huì)加劇天然氣凈化裝置的腐蝕。

2 天然氣凈化裝置腐蝕問(wèn)題的防護(hù)措施

2.1 利用DG-ICDA技術(shù)開(kāi)展腐蝕性評(píng)價(jià)

在天然氣凈化裝置的內(nèi)部利用DG-ICDA技術(shù)檢查其所存在的積液位置，之后便可以以此為基礎(chǔ)推斷裝置的整體完整性[3]。DG-ICDA技術(shù)主要分為三個(gè)階段：第一，預(yù)評(píng)價(jià)階段。主要是搜集天然氣凈化裝置的歷史數(shù)據(jù)、當(dāng)前數(shù)據(jù)，如設(shè)計(jì)材料、設(shè)計(jì)圖紙、運(yùn)行維護(hù)記錄以及腐蝕發(fā)生情況等，以此為根據(jù)，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合評(píng)估、分析、量化，并開(kāi)展可行性分析，最終進(jìn)行分區(qū)；第二，間接評(píng)價(jià)階段。通過(guò)進(jìn)行ICDA計(jì)算以及天然氣流動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)，來(lái)推斷天然氣凈化裝置內(nèi)壁有可能會(huì)發(fā)生腐蝕的部位。實(shí)際進(jìn)行間接評(píng)價(jià)的時(shí)候，想要搜集天然氣凈化裝置的相關(guān)資料，開(kāi)展多相流計(jì)算，之后得出積液最大臨界角度，最終繪制傾角分布圖、高程剖面圖，將繪制的圖與多相流計(jì)算結(jié)果對(duì)比之后，就可以推斷出有可能出現(xiàn)腐蝕的位置及其相關(guān)參數(shù)；第三，后評(píng)價(jià)階段。主要是對(duì)ICDA計(jì)算結(jié)果的有效性進(jìn)行評(píng)價(jià)，若在天然氣凈化裝置的任意一個(gè)位置均可以發(fā)現(xiàn)大面積腐蝕，那么就說(shuō)明ICDA計(jì)算無(wú)效，需要按照相關(guān)模型，并確定評(píng)價(jià)的時(shí)間間隔之后，才能重新估計(jì)腐蝕位置。

2.2 應(yīng)用緩蝕劑

對(duì)于天然氣凈化裝置來(lái)說(shuō)，緩蝕劑主要利用的是電化學(xué)、成膜以及吸附等原理發(fā)揮作用，目前較為常用的緩蝕劑包括碳、氯原子構(gòu)成的非極性基團(tuán)以及含氮原子、磷原子、硫原子、氧原子等的極性基團(tuán)，這些緩蝕劑主要是通過(guò)化學(xué)鍵的形式與天然氣凈化裝置的金屬表面實(shí)現(xiàn)結(jié)合。但是，緩蝕劑本身具有高危害性、高毒性，因此新型、高效、綠色緩蝕劑的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用是目前的研究重點(diǎn)。

2.3 內(nèi)涂層防腐

利用涂層防護(hù)技術(shù)，有利于降低天然氣凈化裝置內(nèi)壁的磨阻，提高其光潔度，從而可以提高氣體的輸送效率，也可以隔絕腐蝕介質(zhì)與裝置內(nèi)壁的接觸。內(nèi)涂層主要包括無(wú)機(jī)涂層、有機(jī)涂層，相比較于無(wú)機(jī)涂層，如陶瓷涂層、耐腐蝕金屬涂層等，有機(jī)涂層操作工藝簡(jiǎn)便、價(jià)格低廉、自動(dòng)化處理程度較高，因此無(wú)機(jī)涂層的應(yīng)用更為廣泛。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，天然氣凈化裝置運(yùn)行過(guò)程中，由于受到水汽及二氧化碳、硫化氫等酸性氣體的影響，而極易發(fā)生腐蝕，因此，必須加強(qiáng)對(duì)天然氣凈化裝置腐蝕行為與防護(hù)措施的重視與研究力度。

[1]李岳祥,李文秀,劉鑫,羅澤松.天然氣凈化裝置腐蝕因素定量分析與防護(hù)措施[J].油氣田地面工程,2015,12:80-82.

[2]曾德智,商劍峰,龍德才,劉元直,王團(tuán)亮.高含硫天然氣凈化廠腐蝕規(guī)律研究[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,06:135-142.

[3]王心敏,劉建民,夏勇,許勇,裴廷剛,徐東曉.天然氣凈化設(shè)備腐蝕狀況評(píng)估方法應(yīng)用分析[J].石油化工應(yīng)用,2015,03:108-111.

范明洋(1989-)，男,河南駐馬店人,本科,主要從事天然氣凈化廠生產(chǎn)工藝工作 。