天然氣外輸離心式壓縮機(jī)系統(tǒng)腐蝕產(chǎn)物的分析

陳兆龍

（勝利油田油氣集輸總廠，山東 東營(yíng) 257000）

一、概述

油氣集輸總廠東營(yíng)壓氣站承擔(dān)著勝利油田石油伴生氣增壓外輸?shù)闹饕蝿?wù)，其天然氣壓縮系統(tǒng)由離心壓縮機(jī)組和配套的工藝管線、冷卻器、分離器等組成，自投運(yùn)以來，離心式壓縮機(jī)系統(tǒng)就一直受到天然氣中微量H2S和CO2的腐蝕威脅。歷次停車檢修時(shí)均發(fā)現(xiàn)機(jī)組轉(zhuǎn)子、定子、密封及附屬換熱器、分離器腐蝕嚴(yán)重，在工藝管路及機(jī)組內(nèi)部，有大量堅(jiān)硬的腐蝕產(chǎn)物附著在管線內(nèi)壁，增大了管道阻力；大量腐蝕產(chǎn)物積聚在葉輪流道及迷宮密封梳齒上，梳齒填滿后與轉(zhuǎn)子接觸，對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生摩擦切割作用，磨出溝槽，如2008年壓縮機(jī)解體后發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子磨損有5mm的溝槽，返廠維修后恢復(fù)性能，維修費(fèi)用約30萬元。影響了機(jī)組的正常運(yùn)行，造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。

二、腐蝕產(chǎn)物分析

1.管線內(nèi)壁腐蝕產(chǎn)物組成分析

針對(duì)以上問題，對(duì)管線內(nèi)壁腐蝕產(chǎn)物垢塊取樣（2009年3月） 進(jìn)行EDS（能譜） 分析（表1）。

表1 管線內(nèi)壁垢塊EDS分析 %

分析結(jié)果：（1） 腐蝕產(chǎn)物組成成分如下。含硫的鐵鹽、含氧的鐵的化合物、吡啶、苯胺衍生物的亞鐵鹽、鋅鹽。（2）形成該產(chǎn)物的原因如下：H2S與管線材料中的鐵發(fā)生反應(yīng)；有機(jī)分子電離基團(tuán)和材料表面的活化鐵反應(yīng)；以上兩反應(yīng)的相互作用。

2.壓縮機(jī)隔板、入口取樣分析

分別在壓縮機(jī)組二級(jí)隔板、五級(jí)隔板、四級(jí)葉輪、五級(jí)葉輪、三段入口、四段入口取樣，進(jìn)行元素分析。EDS（能譜） 分析見表2。

表2 壓縮機(jī)隔板、入口EDS分析 %

分析結(jié)果：（1）離心機(jī)內(nèi)取出的物質(zhì)，含量最高的元素為C。其來源一是有機(jī)物，二是碳酸鹽。經(jīng)普化分析，可基本排除碳酸鹽的可能性。（2）離心機(jī)內(nèi)取出的物質(zhì)，F(xiàn)e:S＜1，說明S還存在除FeS之外的形式。（3） 管線內(nèi)取出的物質(zhì)，F(xiàn)e:S＞1，說明Fe還存在除FeS之外的形式，考慮化學(xué)環(huán)境，最可能是氧化鐵。（4）三段入口樣品S含量很低，說明S在通過三段管線進(jìn)入高壓機(jī)后才大量析出。

三、分析結(jié)論

關(guān)于雜質(zhì)：高壓機(jī)內(nèi)大部分雜質(zhì)是腐蝕產(chǎn)物及焦油。經(jīng)工藝分離器分離掉顆粒大的礦物質(zhì)和有機(jī)物，還有一部分小顆粒物質(zhì)進(jìn)入高壓機(jī)流程；另外，部分殘?jiān)鼇碜悦撀涞挠推帷?/p>

關(guān)于硫：硫來自天然氣中，與鐵作用腐蝕后生成硫化鐵，硫化鐵在適宜條件下析出硫單質(zhì)。流程的各個(gè)部位出現(xiàn)的硫是長(zhǎng)期的積累。

關(guān)于腐蝕：（1）腐蝕現(xiàn)象在冷凝器和管線中體現(xiàn)得比較明顯，三、四段入口管線腐蝕情況相當(dāng)。（2）壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子、定子均為不銹鋼，不易被硫腐蝕，因此下一步的工作重點(diǎn)還是防止管道和分離器被硫腐蝕。

四、預(yù)防措施

第一，增強(qiáng)壓縮機(jī)系統(tǒng)入口分離器的作用，如采用多級(jí)分類，定期檢查清理分離器濾網(wǎng)等，減少天然氣內(nèi)的雜質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)。第二，定期解體檢修離心式壓縮機(jī)，對(duì)壓縮機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)子、隔板、密封進(jìn)行徹底清理，對(duì)轉(zhuǎn)子葉輪內(nèi)部的結(jié)垢采取火堿燒煮后再清理，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子有磨損，及時(shí)更換備件使用。第三，定期清理壓縮機(jī)工藝管線系統(tǒng)的腐蝕產(chǎn)物，防止更多的硫化物進(jìn)入機(jī)組，堵塞流道。第四，研制適用于天然氣外輸系統(tǒng)的緩蝕劑，防止硫化物對(duì)系統(tǒng)的腐蝕。

[1]曹楚南.腐蝕電化學(xué)原理[M].北京：化工出版社，1987.

[2]間宮富士雄.緩蝕劑及其應(yīng)用技術(shù)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1984.