MDEA脱碳腐蚀原因浅析

严 芳

（江苏华昌化工股份有限公司，江苏张家港 215634）

1 腐蚀情况

我公司新区有两套MDEA脱碳系统，一期MDEA脱碳系统自2006年开车以来至2008年年初，期间略有腐蚀现象，但总体运行稳定。但从2008年4月份开始，连续两三个月内因为泄漏问题停车约6次。在溶液管道、动力设备本体及出口阀门、换热设备等部位出现了较为集中的腐蚀泄漏现象。主要表现在富液调节阀组前后弯头、异径管，涡轮泵本体及进出口管路，半贫液泵、溶液泵出口阀门，换热设备和闪蒸再生塔等碳钢材质的管道、阀门出现漏穿，列管泄漏等情况。严重影响了合成氨系统的稳定运行。

1.1 工艺管道的腐蚀

MDEA脱碳系统的富液调节阀组和闪蒸塔出口溶液自循环管线在调节阀的前后异径管以及弯头处都出现腐蚀穿孔的问题，停车检修时拆开异径管和弯头，发现未穿孔的地方也有很多坑蚀。

1.2 泵体及出口阀门的腐蚀

涡轮泵使用不到半个月就出现了大面积腐蚀，整个泵体的壁减薄10mm，涡轮泵的叶轮出现大面积的腐蚀，泵进出口异径管及法兰都出现了腐蚀穿孔泄漏，泵进出口阀门因腐蚀出现关不死和穿孔泄漏。除了涡轮泵，半贫液泵和溶液泵的出口阀门也出现类似问题。在将吸收塔出口富液管液位调节阀组的碳钢阀门更换为不锈钢阀门后，也出现了不锈钢阀门因严重内漏关不死的情况，最后不得不更换。

1.3 换热设备的腐蚀

就在工艺管道、泵出口阀门等被腐蚀的同时，溶液换热器、贫液冷却器、闪蒸再生塔等碳钢设备也出现泄漏现象。换热器的换热管出现了泄漏，停车将泄漏的列管堵漏后，又连续有其他列管出现泄漏。最后只好将换热器停用一组进行更换。闪蒸再生塔塔顶的进液管和溶液分布器也全部被腐蚀穿。

根据分析报告，以前脱碳溶液中铁离子浓度一直稳定在0.003%～0.004%，但从6月份开始系统的铁离子浓度明显升高，最高上升至0.008%左右；目测MDEA溶液颜色较深、溶液较脏、黏度比较大。这说明系统确实存在腐蚀。

2 腐蚀原因分析

从拆下来的管道腐蚀区域及形态来看，吸收塔出口富液管线的腐蚀可能是由于溶液流速过高，在阀门过流部位产生流态变化造成的冲刷性腐蚀。而吸收塔液位控制太低的话，因为液体会形成漩涡，如果漩涡过大，漩涡的底部到达设备的底部就有可能夹气，夹了气的富液管线就会产生汽蚀。而系统的MDEA溶液可能本身较脏，存在杂质颗粒，更加剧了对管道的冲刷。具体腐蚀状况见图1。

图1 吸收塔出口富液管异径管腐蚀情况

MDEA的浓度越高，溶液的总碱度越高，溶液的不饱和度就越高，CO2就越不容易析出，也就说当溶液总碱度高时，富液中的CO2就不容易提前释放。而为了节约成本，降低消耗，车间将脱碳的溶液总碱度一直控制在420～450g／L之间，且大部分时间处于低限。这就造成了闪蒸塔出口溶液自循环管线以及泵出口阀门等部位因为富液减压后液相中的CO2呈现过饱和状态，使得大量CO2气体解吸出来而产生了汽蚀。从管道和阀门的腐蚀面看，腐蚀呈现的表状为多孔疏松结构，属典型的汽蚀现象。具体腐蚀状况见图2、3。

图2 半贫液泵出口止回阀的腐蚀情况

因为MDEA溶液和活化剂都是有机物，在高温下易降解和被氧气氧化，所以进入脱碳系统的加热蒸汽温度一般以150℃为临界上限温度。我公司采用设计压力为0.883MPa的过热低压蒸汽，温度在220℃左右，这就使得再沸器上部部分热管温度远远大于150℃，从而导致系统溶液（含活化剂）在再沸器换热时发生热降解生成腐蚀性产物。而设计的汽提再生塔到贫液泵的溶液管线阻力较大，导致了贫液泵经常抽负，如果存在漏点，就有可能吸入空气，再加上检修时的不注意，使氧气进入系统，更加速了系统溶液的降解，同时使溶液易起泡，造成溶液粘度升高，降低塔与换热设备的效率。

图3 涡轮泵进口异径管的腐蚀情况

闪蒸再生塔塔顶液体分布器腐蚀的原因可能还包括进液管腐蚀后，溶液偏流对液体分布器冲刷，再加上腐蚀性物质，从而造成了分布器烂穿。

3 解决方法

通过对腐蚀原因的分析，从以下几个方面对脱碳系统进行了调整。

（1）将系统的贫液总碱度指标提高到480～550g／L。车间在实际操作上将贫液总碱度控制在500～530g／L之间；将吸收塔的液位控制在80%以上，减少气体夹带，同时降低再生压力；稳定并控制半贫液中二氧化碳的含量小于20g／L。

（2）将进脱碳系统的过热低压蒸汽减压减温，保证进再沸器的蒸汽温度不超过150℃，蒸汽压力≤0.5MPa；出再沸器的溶液温度严格控制在115～120℃之间。

（3）针对贫液泵进口压力低，经常造成贫液泵抽负的情况，将溶液换热器以及贫液冷却器的设备基础降低，并将从汽提再生塔出来的贫液管线管径由原来的DN250加粗为DN300，同时将汽提再生塔出口进两组溶液换热器壳程的管道由串联改为并联，并且降低了贫液泵进口管的高度。使得贫液泵进口压力由负转正，从而从根本上解决了贫液泵进口压力低的问题，降低了CO2减压析出汽蚀和空气进入系统加速腐蚀的几率。同时适当提高常解塔液位，以提高进半贫液泵的溶液压力，降低因CO2减压析出而造成的汽蚀。

（4）对于吸收塔出口富液管线，液体冲刷较为频繁，以及闪蒸再生塔溶液自循环管线，必须要减压的部位，提高管道的材质等级，将材质由原来的碳钢提高为不锈钢。

（5）针对溶液杂质较多的情况，要对溶液过滤。活性炭过滤的主要作用是除去溶液中的可溶性腐蚀性盐类，但活性炭的缺点是易粉化，需要经常更换。而机械式过滤的主要作用是除去溶液中的不溶性颗粒杂质，对于活性炭粉化产生的颗粒也可以去除。所以将部分半贫液从系统中单独抽出来过滤，采用活性炭过滤器配合机械过滤器对溶液过滤，过滤后的溶液回到溶液贮槽，再用泵打回系统循环。同时，加强变脱后分离器以及进脱碳系统变换气分离器的排污工作，减少变换气中的杂质进入MDEA溶液中的量，减轻溶液的污染。

（6）加强MDEA溶液和活化剂SSH－201、SSH－202成分的分析和控制，使MDEA溶液和活化剂处于适当的比例，稳定溶液的成分；强化系统运行中铁离子浓度的检测、监控和工艺管线、阀门的日常巡查工作。同时，在检修时系统必须严格隔绝空气，绝对禁止空气进入系统。

4 结 语

经过上述一系列措施的实施，脱碳系统的腐蚀明显得到缓解，系统也实现了长周期稳定运行。