溶剂再生装置主要设备材料的选择探讨

溶剂再生装置主要设备材料的选择探讨

摘要：阐述了溶剂再生装置工艺流程，分析溶剂再生装置设备腐蚀生成的原因和腐蚀类型，提出了主要设备的选材方案。

关键词：溶剂再生；胺腐蚀；MDEA

溶剂再生装置采用常规蒸汽汽提再生工艺，溶剂采用复合型MDEA溶剂。MDEA具有良好的选择性吸收性能，酸性气负荷、腐蚀轻，使用浓度高、循环量小、能耗低。再生酸性气送至硫磺回收装置。

一、溶剂再生工艺原理与流程

（一）工艺原理

干气、液化气、焦化富气及加氢精制来的低压含硫瓦斯，硫磺回收装置的尾气，其脱硫的工艺原理是相同的。首先其中H2S和CO2在低温下与溶剂进行化学反应，生成一种不稳定的络和物，使干气、液化气、富气、瓦斯得以净化。而这种络和物又在高温下分解脱出H2S、CO2使溶剂得以再生，循环使用。如以乙醇胺为例它能吸收气体中的硫化氢生成硫化物和酸式硫化物；吸收二氧化碳生成碳酸盐和酸式碳酸盐。

（二）工艺流程特点

1.集中后的富溶剂采用中温（60～65℃）低压闪蒸，保证装置稳定操作，降低再生塔顶酸性气中的烃含量。

2.再生塔底重沸器热源由0.7MPa（180℃）蒸汽减温减压至0.3MPa（143℃）蒸汽，以防止重沸器管束壁温过高，造成溶剂的热降解。

3.溶剂配制及溶剂系统补水均采用装置内产出的凝结水，溶剂缓冲罐设有氮气保护系统，避免溶剂因氧化而变质。

（三）工艺流程简述

1.自上游装置和硫磺回收部分来的混合富液，经富液过滤器过滤后与贫液经贫富液二级换热器换热至60℃，进入富液闪蒸罐，闪蒸出大部分溶解烃，再经富溶剂泵加压，并经贫富液一级换热器换热至98℃，进入再生塔，塔底由重沸器供热，进行间接蒸汽加热。塔顶气体经酸性气空气冷却器、再生塔顶冷凝器冷凝冷却、酸性气分液罐分液后，酸性气送至硫磺回收部分，冷凝液经回流泵返塔作为回流。

2.为了减少溶剂损失，设计中采用以下措施：①再生塔底重沸器热源用0.7MPa（180℃）蒸汽减温减压至0.35MPa（147℃）蒸汽，以防止重沸器管束壁温过高，造成溶剂的热降解。②溶剂配制及溶剂系统补水均采用除氧水，溶剂缓冲罐设有氮气保护系统，避免溶剂氧化变质。③富溶剂进装置设置富液过滤器，

混合富液进行全量过滤，除去管道内因腐蚀等原因产生的杂质。溶剂循环泵出口设置高效组合式在线胺液过滤装置，过滤15%～20%的贫溶剂，以除去溶剂中的降解物质，避免溶剂发泡。

二、主要设备

（一）再生塔

主要腐蚀类型：塔顶H2S-CO2-H2O硫化物应力腐蚀，其余部分RNH2（乙醇胺）-H2S-CO2-H2O胺腐蚀。

胺腐蚀机理：①损伤机理。胺腐蚀并非直接由胺本身造成，而是胺液中溶解酸性气体（二氧化碳和硫化氢）、胺降解产物、耐热胺盐（HSAS）和其它腐蚀性杂质引起。②损伤形态。碳钢和低合金钢遭受胺腐蚀时可表现为均匀减薄或局部减薄，以及沉积物垢下腐蚀；介质流速较低时，多为均匀减薄，介质高流速并伴有紊流时，多为局部减薄。③敏感材料碳钢、低合金钢。④主要影响因素。介质：对碳钢和低合金钢的侵蚀性从大到小的次序为单乙醇胺（MEA）、二甘醇胺（DGA）、二异丙胺（DIPA）、二乙醇胺（DEA）和甲基二乙醇胺（MDEA）；耐热胺盐：浓度超过2%（质量比）时，腐蚀性较强，且腐蚀能力随浓度的增大而上升；杂质：氨、硫化氢和HCN（氰化氢）等杂质会加速腐蚀；温度：腐蚀速率随着温度升高而增大。温度高于104℃时可因酸性气体闪蒸导致严重局部腐蚀；流速：低流速区一般呈均匀减薄，高流速区尤其存在强紊流时会造成局部减薄。⑤易发设备。胺处理系统再生塔塔底再沸器和再生器，尤其位于高温且介质流速高的区域，易发生严重腐蚀。

2.再生塔材料选择

塔设计温度较高，胺腐蚀较严重，壳体选用复合钢板Q245R+S30403，塔盘材料选用S30403。

（二）再生塔底重沸器

腐蚀机理和材料选择。与再生塔底部腐蚀相同主要为RNH2（乙醇胺）-H2S-CO2-H2O胺腐蚀，因工作温度较高（约120℃），有气相逸出，对换热管壁冲刷腐蚀较严重，胺盐可能引起在换热管上结污垢，导致管壁温度升高，同时，污垢与换热管之间又存在间隙，形成垢下腐蚀，加速设备的损坏。换热管材料选用S30403，壳程和管程筒体材料都选用不锈钢复合钢板Q245R+S30403。

（三）富液闪蒸罐

1.腐蚀机理

贫液的主要成分是甲基二乙醇胺（MDEA），含有少量的H2S、CO2、H2O。其中MDEA是一种弱碱，其碱性随温度降低而增强，因此在低温条件下可用于

在吸收塔中脱除液态烃和干气中的H2S，这样贫胺液就生成了富液，在高温条件下富液中的硫化氢又在再生塔中解析出来，使富液又生成贫胺液，达到了溶剂的循环使用。

2.材料选择。一级贫富液换热器的工作温度正好90℃以上，二级贫富液换热器工作温度在90℃以下。为避免上述的应力腐蚀，一级贫富液换热器换热管材料选用S30403，壳程和管程筒体材料都选用不锈钢复合钢板Q245R+S30403；二级贫富液换热器换热管可以选用耐湿硫化氢应力腐蚀专用无缝钢管，壳体材料用Q245R，正火状态使用，超声检测，焊后进行消除焊接应力热处理。

三、总结和建议

由于溶剂再生装置原料来源多、组分复杂、又是全厂性配套装置，因此溶剂再生装置设备的腐蚀问题是不可避免的，因为腐蚀介质几乎贯穿全装置。有时设备的腐蚀不仅仅是一种类型，而是多种腐蚀类型共同存在。因此对溶剂再生装置腐蚀产生的原因和机理认真研究，采取有效的防护措施，合理选择设备材质，相对减慢腐蚀速度，才能既考虑经济性又保证装置安全平稳长周期安全运行。

参考文献

[1]炼油设备工程师手册（第二版），中国石油和石化工程研究会编著，中国石化出版社，2009，ISBN 978-7-80229-971-9第十五章15.9.1，P843-853