MDEA脫碳腐蝕原因淺析

嚴 芳

（江蘇華昌化工股份有限公司，江蘇張家港 215634）

1 腐蝕情況

我公司新區有兩套MDEA脫碳系統，一期MDEA脫碳系統自2006年開車以來至2008年年初，期間略有腐蝕現象，但總體運行穩定。但從2008年4月份開始，連續兩三個月內因為泄漏問題停車約6次。在溶液管道、動力設備本體及出口閥門、換熱設備等部位出現了較為集中的腐蝕泄漏現象。主要表現在富液調節閥組前后彎頭、異徑管，渦輪泵本體及進出口管路，半貧液泵、溶液泵出口閥門，換熱設備和閃蒸再生塔等碳鋼材質的管道、閥門出現漏穿，列管泄漏等情況。嚴重影響了合成氨系統的穩定運行。

1.1 工藝管道的腐蝕

MDEA脫碳系統的富液調節閥組和閃蒸塔出口溶液自循環管線在調節閥的前后異徑管以及彎頭處都出現腐蝕穿孔的問題，停車檢修時拆開異徑管和彎頭，發現未穿孔的地方也有很多坑蝕。

1.2 泵體及出口閥門的腐蝕

渦輪泵使用不到半個月就出現了大面積腐蝕，整個泵體的壁減薄10mm，渦輪泵的葉輪出現大面積的腐蝕，泵進出口異徑管及法蘭都出現了腐蝕穿孔泄漏，泵進出口閥門因腐蝕出現關不死和穿孔泄漏。除了渦輪泵，半貧液泵和溶液泵的出口閥門也出現類似問題。在將吸收塔出口富液管液位調節閥組的碳鋼閥門更換為不銹鋼閥門后，也出現了不銹鋼閥門因嚴重內漏關不死的情況，最后不得不更換。

1.3 換熱設備的腐蝕

就在工藝管道、泵出口閥門等被腐蝕的同時，溶液換熱器、貧液冷卻器、閃蒸再生塔等碳鋼設備也出現泄漏現象。換熱器的換熱管出現了泄漏，停車將泄漏的列管堵漏后，又連續有其他列管出現泄漏。最后只好將換熱器停用一組進行更換。閃蒸再生塔塔頂的進液管和溶液分布器也全部被腐蝕穿。

根據分析報告，以前脫碳溶液中鐵離子濃度一直穩定在0.003%～0.004%，但從6月份開始系統的鐵離子濃度明顯升高，最高上升至0.008%左右；目測MDEA溶液顏色較深、溶液較臟、黏度比較大。這說明系統確實存在腐蝕。

2 腐蝕原因分析

從拆下來的管道腐蝕區域及形態來看，吸收塔出口富液管線的腐蝕可能是由于溶液流速過高，在閥門過流部位產生流態變化造成的沖刷性腐蝕。而吸收塔液位控制太低的話，因為液體會形成漩渦，如果漩渦過大，漩渦的底部到達設備的底部就有可能夾氣，夾了氣的富液管線就會產生汽蝕。而系統的MDEA溶液可能本身較臟，存在雜質顆粒，更加劇了對管道的沖刷。具體腐蝕狀況見圖1。

圖1 吸收塔出口富液管異徑管腐蝕情況

MDEA的濃度越高，溶液的總堿度越高，溶液的不飽和度就越高，CO2就越不容易析出，也就說當溶液總堿度高時，富液中的CO2就不容易提前釋放。而為了節約成本，降低消耗，車間將脫碳的溶液總堿度一直控制在420～450g／L之間，且大部分時間處于低限。這就造成了閃蒸塔出口溶液自循環管線以及泵出口閥門等部位因為富液減壓后液相中的CO2呈現過飽和狀態，使得大量CO2氣體解吸出來而產生了汽蝕。從管道和閥門的腐蝕面看，腐蝕呈現的表狀為多孔疏松結構，屬典型的汽蝕現象。具體腐蝕狀況見圖2、3。

圖2 半貧液泵出口止回閥的腐蝕情況

因為MDEA溶液和活化劑都是有機物，在高溫下易降解和被氧氣氧化，所以進入脫碳系統的加熱蒸汽溫度一般以150℃為臨界上限溫度。我公司采用設計壓力為0.883MPa的過熱低壓蒸汽，溫度在220℃左右，這就使得再沸器上部部分熱管溫度遠遠大于150℃，從而導致系統溶液（含活化劑）在再沸器換熱時發生熱降解生成腐蝕性產物。而設計的汽提再生塔到貧液泵的溶液管線阻力較大，導致了貧液泵經常抽負，如果存在漏點，就有可能吸入空氣，再加上檢修時的不注意，使氧氣進入系統，更加速了系統溶液的降解，同時使溶液易起泡，造成溶液粘度升高，降低塔與換熱設備的效率。

圖3 渦輪泵進口異徑管的腐蝕情況

閃蒸再生塔塔頂液體分布器腐蝕的原因可能還包括進液管腐蝕后，溶液偏流對液體分布器沖刷，再加上腐蝕性物質，從而造成了分布器爛穿。

3 解決方法

通過對腐蝕原因的分析，從以下幾個方面對脫碳系統進行了調整。

（1）將系統的貧液總堿度指標提高到480～550g／L。車間在實際操作上將貧液總堿度控制在500～530g／L之間；將吸收塔的液位控制在80%以上，減少氣體夾帶，同時降低再生壓力；穩定并控制半貧液中二氧化碳的含量小于20g／L。

（2）將進脫碳系統的過熱低壓蒸汽減壓減溫，保證進再沸器的蒸汽溫度不超過150℃，蒸汽壓力≤0.5MPa；出再沸器的溶液溫度嚴格控制在115～120℃之間。

（3）針對貧液泵進口壓力低，經常造成貧液泵抽負的情況，將溶液換熱器以及貧液冷卻器的設備基礎降低，并將從汽提再生塔出來的貧液管線管徑由原來的DN250加粗為DN300，同時將汽提再生塔出口進兩組溶液換熱器殼程的管道由串聯改為并聯，并且降低了貧液泵進口管的高度。使得貧液泵進口壓力由負轉正，從而從根本上解決了貧液泵進口壓力低的問題，降低了CO2減壓析出汽蝕和空氣進入系統加速腐蝕的幾率。同時適當提高常解塔液位，以提高進半貧液泵的溶液壓力，降低因CO2減壓析出而造成的汽蝕。

（4）對于吸收塔出口富液管線，液體沖刷較為頻繁，以及閃蒸再生塔溶液自循環管線，必須要減壓的部位，提高管道的材質等級，將材質由原來的碳鋼提高為不銹鋼。

（5）針對溶液雜質較多的情況，要對溶液過濾。活性炭過濾的主要作用是除去溶液中的可溶性腐蝕性鹽類，但活性炭的缺點是易粉化，需要經常更換。而機械式過濾的主要作用是除去溶液中的不溶性顆粒雜質，對于活性炭粉化產生的顆粒也可以去除。所以將部分半貧液從系統中單獨抽出來過濾，采用活性炭過濾器配合機械過濾器對溶液過濾，過濾后的溶液回到溶液貯槽，再用泵打回系統循環。同時，加強變脫后分離器以及進脫碳系統變換氣分離器的排污工作，減少變換氣中的雜質進入MDEA溶液中的量，減輕溶液的污染。

（6）加強MDEA溶液和活化劑SSH－201、SSH－202成分的分析和控制，使MDEA溶液和活化劑處于適當的比例，穩定溶液的成分；強化系統運行中鐵離子濃度的檢測、監控和工藝管線、閥門的日常巡查工作。同時，在檢修時系統必須嚴格隔絕空氣，絕對禁止空氣進入系統。

4 結 語

經過上述一系列措施的實施，脫碳系統的腐蝕明顯得到緩解，系統也實現了長周期穩定運行。