溶剂再生装置腐蚀分析与防护

溶剂再生装置腐蚀分析与防护

摘要：针对硫磺回收联合装置的200 t/h加氢溶剂的腐蚀现状，对其腐蚀原因进行了分析，并从工艺操作过程、设备材质选型方面提出了相应的防护措施，从而减少设备腐蚀。

关键字：加氢溶剂腐蚀措施

前言

公司加氢溶剂再生装置于2010年10月建成投产。设计处理规模为200 t/h，操作弹性为60%～110%，装置设计年运行时间为8400 h 。主要处理来自渣油加氢装置、汽柴油加氢装置、RSDS-Ⅲ装置的富胺液，将含高浓度H2S的富溶剂再生,产品为贫胺液返回上述加氢装置重复使用，确保上游装置气体脱硫所需的溶剂合格。再生后的硫磺酸性气送至硫磺回收装置处理。

1 加氢溶剂再生现状

1.1 主要流程及工况

1.1.1 流程

加氢溶剂再生装置工艺流程见图1.

图1 加氢溶剂再生系统流程图

自加氢装置来富液经换热后进入富液闪蒸罐，用泵送至再生塔T401上部，经蒸汽加热再生后的贫溶剂再用泵送至上游加氢装置回用。塔顶酸性气送至硫磺回收装置酸性气燃烧炉。

1.1.2 主要操作工况参数

塔顶回流罐：温度：40℃；压力：0.06MPa

再生塔：操作压力：塔底0.11MPa，塔顶0.1MPa，操作温度：113℃～124℃，操作介质：硫化氢、MDEA、水等，设备上部主体材质选用Q245R+06Cr18Ni11Ti，下部主体材质选用Q245R+热处理，塔盘及塔盘支撑件的材料均选用0Cr13。

酸性气水冷器E405：温度：60℃；压力：0.06MPa；介质：管程循环水、壳程塔顶气。

1.2 腐蚀现状

装置投产以来，设备和管线出现多处泄漏，主要情况如下：

1.2.1 回流线管线腐蚀

加氢溶剂再生塔T401回流线开工不久后就发现管线腐蚀减薄较严重，已泄漏多次，多次进行补焊处理。入口短节腐蚀表现尤为突出，最严重时每两周出现一次腐蚀穿孔，需换短节补焊。原管线材质为20#。回流线阀门原采用碳钢闸阀，使用不到两个月就出现内漏情况，后更换为不锈钢材质，在使用一段时间后，仍然会出现因腐蚀而导致的内漏情况，已进行了多次更换，见图2。

图2 回流管路短节腐蚀图

1.2.2 回流泵腐蚀

加氢溶剂再生顶回流泵P404AB在使用一段时间后时，就发现泵不上量，解体后看到叶轮已经薄如纸片，局部已穿孔。见下图3.

图3 P404腐蚀图

1.2.3 塔顶冷却系统腐蚀

在装置生产运行一年后，酸性气空冷器E401A也出现了管束泄露情况，进行堵管处理后，由于泄露点过多，仍无法止漏，已切除停止使用。

装置自生产后不久，发现酸性气水冷器E405因介质腐蚀而导致穿孔，一直停用到装置检修更换。2012年10月检修时E405抽芯出来管束情况见图4。

在2012年检修后酸性气水冷器E405管束更换后，对E405酸性气水冷器已经进行材质升级，由原来的碳钢升级为321。检修后投用，在运行半年后E405壳层和入口管线也出现了泄漏，在壳层有不同程度的减薄，特别是入口管线周围减薄的最严重，最终对E405壳体进行报废处理。

图4 酸性气后冷器管束腐蚀图

2 腐蚀原因分析

2.1 RNH2—CO2—H2S—H2O介质腐蚀

加氢溶剂再生装置脱硫溶剂为甲基二乙醇胺（MDEA），浓度40%左右,其脱硫反应原理为: (RNH3)2S→2RNH2+H2S(116℃～120℃)

(RNH3)2CO3→2RNH2+CO2+H2O(118℃～123℃)

富液中的(RNH3)2S和(RNH3)2C03复合物，在升温降压情况下分解，释放H2S和CO2等酸性气，复原成RNH2，成为贫液。

再生系统主要腐蚀介质有CO2-H2S-H2O；RNH2-CO2-H2S-H2O及其他腐蚀污染物。甲基二乙醇胺溶剂本身对金属没有腐蚀作用，但溶剂经过脱硫反应和再生过程后，大部分H2S和CO2被脱除成为酸性气，但溶剂中仍含有少量的H2S和CO2，在溶剂中水的作用下，这些介质成为腐蚀的主要因素。因此，该处腐蚀体系主要是RNH2-CO2-H2S-H20介质腐蚀体系。RNH2-CO2-H2S-H20介质腐蚀随溶剂中CO2含量的增加而增加，游离或化合的二氧化碳均能引起腐蚀，其中严重的腐蚀发生在有水的高温部位（90℃以上)，腐蚀形态为在碱性介质下由CO2及胺引起的应力腐蚀开裂和减薄，腐蚀反应为:

Fe+2C02+H20→Fe(HCO3)2+H2

酸式碳酸铁在高温条件下受热可分解为碳酸铁、二氧化碳和水:

Fe(HCO3)2→FeC03↓+CO2+H20

2.2 气液冲刷及固体颗粒的磨损

管路中气相出口周围腐蚀较严重，其原因分析为在生产过程中存在一定的气液冲刷作用。H2S,CO2的水溶液与RNH2残形成腐蚀环境，加氢溶剂再生装置由于再生塔顶空冷器冷却能力较大，有可能在空冷内部产生了较多的冷凝液，在气相带酸液高速冲刷的情况下，空冷及E405腐蚀速度大大加快。

CO2对设备腐蚀后的产物主要有FeC03和Fe(HCO3)2，这些腐蚀产物以疏松状附着在再生塔及重沸器表面，形成保护膜，当有气、液流冲刷设备表面时，这些腐蚀产物很容易脱落，暴露出新的金属表面并重新受到腐蚀。

另外溶剂中的固体颗粒随气液相流动时，对设备及相关管线本体存在磨损作用，这些固体颗粒主要来源是：在溶剂再生过程中，系统中由于硫化氢等介质的腐蚀作用生成了少量固体杂质如硫化亚铁、氧化铁等;一些杂质夹带在溶剂中，在流动时冲刷器壁，增加了磨损，破坏了原本生成的保护膜并形成各种微电池，后者的阳极部分成为局部腐蚀区域，从而加重了设备的腐蚀。