天然氣乙二醇脫水裝置緩蝕劑的研究與應用

劉墨文

（大慶石化公司化工三廠，黑龍江大慶163714）

天然氣乙二醇脫水裝置緩蝕劑的研究與應用

劉墨文

（大慶石化公司化工三廠，黑龍江大慶163714）

針對天然氣乙二醇脫水裝置的設備腐蝕問題，采用了緩蝕劑抑制腐蝕的方法，分別考察了甲基二乙醇胺、乙醇胺和三乙醇胺的防腐蝕效果，得出了3種緩蝕劑在常溫下的最佳配比濃度，確定了緩蝕效果最佳的緩蝕劑。

天然氣；緩蝕劑；乙二醇；腐蝕速度；緩蝕效率

由于輸送和使用上的規定，天然氣在生產中一定要脫除水分及酸性組分［1］。乙二醇是天然氣脫水過程中常用的脫水劑，但乙二醇脫水裝置在使用過程中容易產生設備腐蝕，影響設備運轉周期。因此，緩解乙二醇脫水裝置腐蝕成為了急需解決的問題［2］。

乙二醇脫水裝置的腐蝕并不是由乙二醇溶液本身引起的，而是由于乙二醇溶液吸收了酸性氣體，如CO2和H2S等而引起的。

腐蝕反應過程：

陽極反應：Fe-2e→Fe2+

陰極反應：2H++2e→H2

Fe與溶液中H2S反應：

xFe+yH2S→FexSy十2yH+

式中 FexSy是結構不同的鐵的硫化物的通式［3］。

鑒于乙二醇脫水裝置的腐蝕主要為硫化氫所致，該實驗采用了緩蝕劑抑制腐蝕的方法，分別考察了甲基二乙醇胺（MDEA）、乙醇胺（MEA）和三乙醇胺（TEA）的防腐蝕效果。

1 實驗部分

1.1 實驗方法

利用靜態掛片實驗和失重法［4］，根據腐蝕前后試樣重量的變化來測定腐蝕速度，找出最佳緩蝕劑和濃度配比，并以此判斷材料的耐腐蝕性能，間接測評出所采用防腐措施的緩蝕效果［5］。

1.2 分析方法

腐蝕速度的計算公式為：

式中 R—腐蝕速度，g/（m2·h）；m—試驗前掛片質量，g；mt—試驗后掛片質量，g；S—掛片的總面積，m2；t—試驗時間，h。

緩蝕效率的計算公式為：

式中 Z—緩蝕效率；R0—未加緩蝕劑時腐蝕速度，g/（m2·h）；R—加緩蝕劑后腐蝕速度，g/（m2·h）。

2 實驗結果

2.1 甲基二乙醇胺緩蝕效果分析

2.1.1 甲基二乙醇胺最佳配比濃度的確定 考察了在一定時間里不同甲基二乙醇濃度配比下試樣的腐蝕速率，結果見圖1。

圖1 甲基二乙醇胺濃度與腐蝕速率的關系

由圖1可以看出，10 d時的最佳初始濃度是0.08 mL甲基二乙醇胺/800 mL乙二醇溶液；20 d和35 d時最佳濃度是0.09 mL甲基二乙醇胺/800 mL乙二醇溶液。隨著時間的增加，緩蝕劑會被消耗，所以基本可以認為，初始濃度為0.08 mL甲基二乙醇胺/800 mL乙二醇溶液為甲基二乙醇胺的最佳濃度［6～10］。

圖2 腐蝕速率隨時間變化

2.1.2 甲基二乙醇胺的乙二醇溶液與原液腐蝕情況比較 考察了甲基二乙醇胺的乙二醇溶液與原液腐蝕速率隨時間的變化情況，結果見圖2。由圖2可見，甲基二乙醇胺（最佳濃度）中掛片的腐蝕速率最初20 d比原液中腐蝕速率增長的快，20 d后有所下降，但始終是比原液的腐蝕速率低，但到了50 d時，甲基二乙醇胺溶液對掛片的腐速率反而高于原液，所以，在40 d左右應該添加緩蝕劑［11～16］。

2.2 乙醇胺緩蝕效果分析

2.2.1 乙醇胺最佳配比濃度的確定 考察了不同的乙醇胺濃度下緩蝕效率隨時間的變化情況，結果見圖3。

圖3 乙醇胺緩蝕效率隨時間的變化

由圖3可以看出，乙醇胺作為緩蝕劑的最佳濃度是0.1 mL乙醇胺/800 mL乙二醇。

2.2.2 乙醇胺溶液與原液腐蝕情況比較 乙醇胺溶液與原液腐蝕速率隨時間變化對比情況見圖4。

圖4 乙醇胺腐蝕速率與原液腐蝕速率比較

由圖4可以看出，乙醇胺的腐蝕速率始終低于原液。其腐蝕速率在10 d到20 d之間增加緩慢，20 d后腐蝕速率開始增加快，所以在20 d時補充乙醇胺可以達到理想的緩蝕效果。

2.3 三乙醇胺緩蝕效果分析

2.3.1 三乙醇胺最佳配比濃度的確定 考察了不同濃度三乙醇胺溶液緩蝕效率隨時間的變化情況，比較結果見圖5。

圖5 不同濃度三乙醇胺緩蝕效率比較

由圖5可以看出，三乙醇胺作為緩蝕劑的最佳濃度是0.4 mL三乙醇胺/800 ml乙二醇，其緩蝕效率在50 d的實驗過程中始終保持在40%以上，50 d時緩蝕效率高達100%，這種現象有待進一步考證，但總體來說，三乙醇胺對該實驗而言，不失為一種有效的緩蝕劑。

2.3.2 加入三乙醇胺的溶液與原液腐蝕情況對比分析 三乙醇胺溶液與原液腐蝕速率隨時間的變化情況見圖6。

圖6 三乙醇胺溶液與原液腐蝕速率比較

由圖6可以看出，加入三乙醇胺緩蝕劑的乙二醇溶液對掛片的腐蝕速率全程低于原液中的腐蝕速率，最高腐蝕速率只有不到0.01，說明乙二醇是比較理想的緩蝕劑。

3 結論

（1）腐蝕速率和緩蝕效率與加入的緩蝕劑濃度之間沒有明顯的規律。

（2）采用甲基二乙醇胺做為緩蝕劑，常溫下最佳的配比濃度是每800 mL乙二醇脫水劑中加入0.08 mL甲基二乙醇胺。

（3）采用乙醇胺作為緩蝕劑，常溫下最佳的配比濃度為每800 mL乙二醇脫水劑中加入0.1 mL的乙醇胺。

（4）采用三乙醇胺作為緩蝕劑，常溫下最佳的配比濃度為每800 mL乙二醇脫水劑中加入0.4 mL的三乙醇胺。

（5）綜合以上各種緩蝕劑的緩蝕效果得出結論：單純的三乙醇胺，在每800 mL乙二醇脫水劑中加入0.4 mL三乙醇胺的濃度配比下，作為緩蝕劑的緩蝕效果最好。

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Research and application of corrosion inhibitor in glycol dehydration unit of natural gas

Liu Mowen
（No.3 Chemical Plant of Daqing Petrochemical Company，Daqing 163714，China）

Aiming at equipment corrosion problem in the ethyl glycol dehydration unit of natural gas,corrosion inhibitor was used to inhibit corrosion,the anti-corrosion effect of methyldiethanolamine,ethanol amine and triethanolamine was investigated respectively.The optimal concentration ratio of the 3 corrosion inhibitors under normal temperature was obtained,and the inhibitor with the best corrosion inhibition effect was determined.

natural;corrosion inhibitor;ethyl glycol;corrosion rate;inhibition efficiency

TG174.42

A

1671-4962（2017）01-0008-03

2016-11-05

劉墨文，男，工程師，2006年畢業于遼寧石油化工大學化學工程與工藝專業，現從事化工裝置的生產和管理工作。