周巍，何巧巧，王洋

（1.唐山冀東油田設(shè)計工程有限公司， 河北 唐山 063004）

（2.中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司， 四川 成都 610051）

（3.吉林吉化建修有限公司， 吉林 吉林 132021）

在天然氣的生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生高濃度的硫化物、CO2、水汽等，而這些物質(zhì)在一定溫度條件下，經(jīng)電化學反應，可在進行凈化的金屬設(shè)備內(nèi)部，產(chǎn)生腐蝕性介質(zhì)，在長期作用下，將導致金屬設(shè)備穿孔甚至開裂，不僅影響天然氣的正常開采輸送，而且天然氣的泄漏還會造成重大環(huán)保和安全事故，威脅生產(chǎn)人員的人身安全[1]。

所以，在天然氣凈化裝置受到嚴重腐蝕的情況下，若防腐蝕措施不到位，就會造成嚴重后果，因此非常有必要對天然氣凈化裝置，尤其是脫硫設(shè)備的腐蝕狀況及原因和防腐措施進行研究，避免腐蝕狀況的發(fā)展，及時采取有效措施，保障設(shè)備的安全運行，降低由于腐蝕造成的影響。

1 脫硫裝置腐蝕影響因素

目前對天然氣進行凈化，在脫硫裝置中，采用甲基二乙醇胺（MDEA）有機溶劑，以吸收天然氣中含有的硫化氫和二氧化碳等一些酸性氣體，也就是醇胺法，在這個過程中，產(chǎn)生的胺降解等產(chǎn)物，可對設(shè)備造成極其嚴重的腐蝕影響。

（1）溫度的影響：在硫化氫和二氧化碳存在的條件下，若溫度太低，容易造成積液，會增加腐蝕的發(fā)生；而溫度太高，對電化學反應的過程起到一個積極的作用，能夠促進腐蝕的發(fā)生。因為溫度太低或太高都會造成不利影響，所以，設(shè)備內(nèi)部的溫度一般要求范圍在10～28℃以內(nèi)[2]。

（2）溶解酸氣負荷的影響：腐蝕的發(fā)生，與天然氣體中含有的酸性氣體的含量存在很大關(guān)系，當溶液中的硫化氫和二氧化碳的含量增多，即酸氣負荷增大的情況下，腐蝕反應的速率因為酸性氣體含量的增多而變得更快；而當溶液中的酸氣負荷降低時，溶液泡沫的高度會相應降低，同時也減少了溶液的浸泡，所以，這種情況下是能夠緩解腐蝕的產(chǎn)生的。

（3）胺濃度的影響：溶液中胺的作用，是對酸性氣體的吸收，濃度太低，達不到凈化的目的，而濃度太高，它對硫化氫和二氧化碳的吸收能力，也相應加強，也就代表會讓凈化裝置內(nèi)的腐蝕發(fā)生的概率增加，因此，也需要讓溶液的胺濃度保持在一個適宜的范圍內(nèi)。

（4）流速的影響：當天然氣進入脫硫裝置中后，若是氣體流速太快，那么不僅高速的沖擊氣流會對設(shè)備產(chǎn)生沖刷腐蝕，也會增大設(shè)備內(nèi)腐蝕發(fā)生的速率；若是氣體流速太慢，則將容易造成積液，同樣會增加設(shè)備內(nèi)腐蝕的發(fā)生。所以，在輸送過程中，天然氣的流速也需要控制在合適的范圍內(nèi)。

（5）降解產(chǎn)物的影響：在長時間的作用過程中，在高溫條件下，由于天然氣中含有的二氧化碳、氧氣等，會發(fā)生化學反應，以及采用的有機溶劑產(chǎn)生的降解物質(zhì)，這些都會對脫硫裝置中的設(shè)備產(chǎn)生腐蝕的催化作用。

2 脫硫裝置腐蝕原因

在天然氣凈化的整個過程中，由于上述腐蝕的影響因素，將對不同的設(shè)備造成不同程度的腐蝕。

（1）對于吸收塔，是從吸收塔的底部將含硫的原料氣，送到上部，然后和從上到下而來的MDEA貧液相互接觸，進而發(fā)生化學反應，以除去天然氣中的酸性氣體。在這一過程中，吸收塔中下部的腐蝕速率要高于上部，下部溶液的酸氣負荷偏高，而隨著溫度的影響，下部的腐蝕程度又更進一步加深。

（2）對于重沸器，進入到設(shè)備里的蒸汽，會有比較高的溫度和流動速度，蒸汽遇冷之后形成水溶液，會在設(shè)備內(nèi)壁造成氣液兩相流的不穩(wěn)定流動，對設(shè)備內(nèi)壁造成嚴重的沖刷，而且溫度較高，腐蝕嚴重。

（3）對于再生塔，是從再生塔的上部將溫度達到80～90℃的富液送往下部，和從下部上來的蒸汽進行接觸，將接觸后生成的貧液從再生塔的底部送出。在這一過程中，受到溫度的影響，再生塔下部腐蝕程度偏高，而且又受到大量的酸氣以及蒸汽的沖刷，使得再生塔下部的腐蝕程度，要比上部嚴重得多[3]。

（4）貧富液換熱器，含有很多的二氧化碳和硫化氫的溶液從吸收塔中流出，它與從再生塔中流過來的貧液進行熱交換，使得部分硫化氫和二氧化碳被析出，在這一時刻，又受到了流速和溫度的雙重影響，導致了對貧富液換熱器的嚴重腐蝕。

經(jīng)分析認為，對脫硫裝置的腐蝕，主要包括沖刷造成的腐蝕、酸性氣體的化學反應腐蝕以及胺溶液反應后降解產(chǎn)物造成的腐蝕。

3 脫硫裝置防腐措施研究

對脫硫裝置的防腐研究，應根據(jù)腐蝕發(fā)生的各種影響條件，有針對性地采取相應的措施。

3.1 工藝參數(shù)的控制

（1）胺溶液的凈化：天然氣在采用醇胺溶劑法進行長時間凈化的過程中，造成天然氣中攜帶的其他雜質(zhì)，存在不斷積累的現(xiàn)象，而這些雜質(zhì)若不能及時除去，就有可能導致腐蝕的加速，所以應定期對過濾設(shè)備進行檢查清理，對胺溶液進行凈化。

（2）控制再生溫度：再生塔底部的重沸器，它的溫度關(guān)系著酸氣解析的程度。因為溫度越高，會導致腐蝕速率的加快，所以，溫度越低越好，也就是在為重沸器提供熱源時，應該采用低壓蒸汽，降低酸氣的含量。

（3）控制溶液的流速：因流速越高，越容易對設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生沖刷作用，破壞設(shè)備的保護膜，導致腐蝕的進一步加劇。根據(jù)有關(guān)研究，換熱器管程中的流速要小于0.9m/s，而進入再生塔時的流速要低于1.2m/s[4]。

（4）控制溶液的濃度和酸氣負荷：對酸性氣體的吸收不能過量，胺濃度太高，吸收能力超過負荷，溶液中的二氧化碳和硫化氫就越多，導致酸氣負荷太重，對腐蝕產(chǎn)生的影響加大，腐蝕速率加快，所以要控制溶液的胺濃度以及酸氣負荷，在它們增大時，要采用去離子水，對它們進行調(diào)整[5]。

（5）避免氧氣在系統(tǒng)中的進入：氧氣的存在，容易發(fā)生氧化作用，不僅會降低溶液中有效胺的含量，降低脫硫效果，增加溶液對設(shè)備的腐蝕性，而且氧化后的產(chǎn)物也會導致對設(shè)備的腐蝕程度的增大，所以在系統(tǒng)中可以采用氮氣，對系統(tǒng)中的氧氣進行清除。

3.2 系統(tǒng)外防腐措施

（1）選擇合理的設(shè)備材料：腐蝕發(fā)生在金屬設(shè)備上，所以要對設(shè)備的材料進行合理選擇，選取高耐腐蝕的材料，尤其是針對硫的抗腐蝕，如合金鋼、碳素鋼等，而且可以對部分材料進行相應的熱處理，進一步增加材料的抗腐蝕性[6]。

（2）使用內(nèi)涂層：因酸性氣體與金屬表面進行接觸產(chǎn)生腐蝕，為使酸性氣體和金屬表面隔開，可以在設(shè)備內(nèi)部的金屬表面采用非金屬材料進行噴涂覆蓋，達到防止腐蝕的目的。

（3）采用緩蝕劑：緩蝕劑可以抑制金屬發(fā)生電化學反應，在設(shè)備進行天然氣脫硫前，注入緩蝕劑，在金屬設(shè)備的表面形成保護膜，以防止腐蝕發(fā)生。

（4）對溶液進行定期檢查：設(shè)備在長時間運行之后，若產(chǎn)生降解物和雜質(zhì)，也會再增加設(shè)備的腐蝕速率，所以定期對溶液進行清理檢查過濾，降低雜質(zhì)和降解物對腐蝕產(chǎn)生的影響。

3.3 關(guān)鍵設(shè)備防腐

（1）吸收塔：針對吸收塔的防腐，可以采用不銹鋼進行耐蝕襯里，同時可以用高壓水對腐蝕結(jié)垢及時進行沖洗清理，并結(jié)合使用緩蝕劑。

（2）再生塔：針對再生塔的防腐，可以使用不銹鋼在塔上部施加保護，并對塔上部表面采用噴涂非金屬進行保護處理，結(jié)合使用緩蝕劑。

（3）貧富液換熱器：主要針對換熱器殼程的腐蝕，采用涂敷非金屬防腐涂層進行保護處理，并及時進行清洗。

（4）重沸器：針對重沸器，同樣可以采用涂敷非金屬防腐涂層并及時進行清洗。

4 結(jié)論

在天然氣的凈化過程中，脫硫裝置的腐蝕現(xiàn)象會對整個凈化系統(tǒng)造成影響，降低設(shè)備的使用壽命，嚴重的甚至威脅人身安全，所以必須對腐蝕現(xiàn)象進行研究并做最佳的防腐措施。本文對脫硫裝置的腐蝕原因及影響因素進行分析，提出了具體的防腐措施，在現(xiàn)有技術(shù)條件下，可最大程度降低腐蝕的發(fā)生速率。下一步還需繼續(xù)進行防腐措施的研究，以保障天然氣凈化裝置更加有效安全地運行。

◆參考文獻

[1] 張強，黃剛?cè)A，江晶晶，等. 含硫氣田天然氣凈化廠腐蝕控制與監(jiān)/檢測[J].石油與天然氣化工，2018，47(2)：19-25.

[2] 龔甍. 天然氣的脫硫凈化研究[D].西安：西安石油大學，2017.

[3] 王麗萍. 天然氣脫硫裝置腐蝕控制技術(shù)應用[J].硫酸工業(yè)，2016，(4)：57-59.

[4] 韓鵬. 普光氣田脫硫技術(shù)的研究和應用[J].內(nèi)蒙古石油化工，2014，40(1)：113-114.

[5] 曹文全，韓曉蘭，趙景峰. 普光天然氣凈化廠脫硫系統(tǒng)腐蝕及其防護措施[J].化學工業(yè)與工程技術(shù)，2011，32(6)：57-60.

[6] 何金龍，熊鋼.川渝氣田天然氣凈化技術(shù)的進步與發(fā)展方向[J].石油與天然氣化工，2008，(S1)：112-120+166.