В лабораторных условиях получены данные [8] о влиянии на общую коррозию углеродистой стали состава кислых газов, насыщающих растворы аминов, и температуры раствора (табл. 8.2).
Таблица 8.2. Скорость коррозии углеродистой стали в 15 % растворе МЭА, содержащем H2S в СО2
Продолжительность испытаний 100 ч
Содержание кислых газов в растворе, моль на 1 моль МЭА | Скорость коррозии, мм/год | ||
H2S | СО2 | 80 °С | 120 °С |
0,6 | 0 | 0,08 | 0,15 0,30 |
0,5 | 0,1 | 0,03 | 0,10 |
0,4 | 0,2 | 0,02 | 0,06 |
0,3 | 0,3 | 0,01 | 0,05 |
0,2 | 0,4 | 0,002 | 0,04 |
0,1 | 0,5 | 0,003 | 0,04 |
0 | 0,6 | 0,12 | 0,28 |
Скорость общей коррозии в этих условиях испытания при содержании в растворе амина только H2S или только СО2 приблизительно одинакова. При повышении температуры с 80 до 120°С скорость коррозии увеличивается в несколько раз. При совместном присутствии сероводорода и диоксида углерода скорость коррозии снижается.
Из данных, приведенных в табл. 8.3, следует, что при прочих равных условиях скорость коррозии в 20 % ДЭА несколько выше, чем в 15 % МЭА, скорость коррозии стали 0X13 приблизительно в 2 раза меньше, чем углеродистой стали. Достаточно высокую стойкость в этих условиях имеет сталь 0Х18Н10Т — общая коррозия не более 0,01 мм/год.
Таблица 8.3. Скорость коррозии, мм/год, сталей в 20 % растворе ДЭА в присутствии H2S и СО2
Суммарное содержание Н2S и CO2, моль на 1 моль ДЭА (H2S/CO2) | Углеродистая сталь | Сталь 0X13 | Сталь 0X18H10T | |||
80 °С | 120 °С | 80 °С | 120 °С | 80 °С | 120 °С | |
0,6 (1:1) | 0,11 | 0,40 | 0,01 | 0,17 | 0,006 | 0,01 |
0,6 (1 :2) | — | — | 0,01 | 0,05 | 0,006 | 0,01 |
0,6 (2: 1) | 0,05 | 0,28 | 0,01 | 0,11 | 0,006 | 0,01 |
Содержав не СО2, моль на 1 моль ДЭА | Углеродистая сталь | Сталь Х5М | Сталь 0X13 | |||
80°С | 130 °С | 80 °С | 120»С | 80 °С | 120 °С | |
0,2 | 0,10 | 0,20 | 0,08 | 0,14 | 0,03 | 0,13 |
0,4 | 0,12 | 0,26 | 0,11 | 0,25 | 0,10 | 0,26 |
0,6 | 0,14 | 0,35 | 0,12 | 0,30 | 0,11 | 0,26 |
Таблица 8.4. Скорость коррозии, мм/год, СтЗ в растворах аминов в присутствии H2S и СО2
Раствор амина | Содержание H2S в растворе, моль/моль | Содержание в растворе, моль/моль | ||||
0.5 | 0,8 | 0,4 СО2 + 0,4 H2S | ||||
50 °С | 130 °С | 50 °С | 130 °С | 50* С | 130 °С | |
15 % МЭА | 0,013 | 0,38 | 0,12 | 0,61 | 0,021 | 0,27 |
20% МЭА | 0,016 | 0,69 | 0,30 | 0,44 | 0,027 | 0,80 |
Стали Х5М и 0X13 значительно корродируют в присутствии только СО2. По коррозионной стойкости в этих условиях они практически не превосходят углеродистую сталь. Сталь 0Х18Н10Т корродирует в этих условиях со скоростью 05 мм/год.
Повышение степени насыщения растворов аминов H2S до 8 моль/моль значительно увеличивает общую коррозию (табл. 8,4).
Добавки МЭА и ДЭА влияют на коррозию углеродистой стали в кислых газах. В присутствии 0,5 % МЭА или ДЭА в водных растворах, насыщенных H2S, СО2 и смесью H2S и СО2, обеспечивается защитное действие от 88,5 до 91,3%, при прибавлении 2 % амина защитное действие составляет 95,3— 96,5 %, Эти исследования дают представление о защитном действии, которое оказывает уносимый частично кислыми газами раствор амина.
Полученные в лабораторных условиях скорости коррозии отличаются от скоростей коррозии аналогичных материалов в условиях эксплуатации. Это связано с тем, что в производственных условиях существенное влияние оказывает ряд технологических факторов: содержание органических и неорганических примесей в растворах аминов, поступающих на очистку, изменение температурного режима, эрозия металла из-за присутствия механических примесей. По этой же причине на однотипных установках, имеющих отклонение по технологическим показателям, коррозионный износ оборудования различный.
В ряде исследований [10, 14] приведены данные о применении ингибиторов для защиты оборудования установок сероочистки от общей коррозии. Но до настоящего времени ингибиторная защита не нашла широкого применения ни в отечественной практике, ни за рубежом.
По данным [14] разработан ингибитор N3, представляющий собой соединение аминов и их солей с длинной цепью, который рекомендован как эффективный ингибитор коррозии в раствоpax ДЭА. В этой же работе указывается, что в канадских фирмах проблема подбора ингибитора для аминовых систем остается актуальной. Первоначально применялся оценол, который в дальнейшем был заменен веществами на кремневой основе, а также ингибитором петромиин. Однако все они при определенных условиях (повышенные температуры в кипятильнике и присутствие тяжелых углеводородов) вступают в реакцию, образуя шлам, который может закупоривать колонну. Такой эффект в отечественной практике был отмечен при применении ингибитора И-1-А [9].
Широко опробован и хорошо зарекомендовал себя в качестве ингибитора на установках аминовой очистки от СО2 метавана- дат натрия. Многие ингибиторы не находят применения в установках аминовой очистки газов, так как увеличивают вспенивание раствора, что приводит к нарушению технологии.
Опасным для оборудования установок сероочистки, изготовленного из углеродистых и низколегированных сталей, является коррозионное растрескивание.
При обследовании оборудования установок сероочистки ряда НПЗ и ГПЗ, изготовленного из углеродистых и низколегированных сталей, было отмечено растрескивание десорберов, теплообменников «насыщенный амин — регенерированный амин», емкостей хранения регенерированного амина, трубопроводов регенерированного амина. Коррозионное растрескивание наблюдается в зоне сварных швов, причем трещины могут быть направлены перпендикулярно и параллельно шву. Характер трещин межкристаллитный. Большая часть случаев растрескивания приходится на оборудование, соприкасающееся с регенерированными растворами аминов, имеющими температуру выше 50 °С. Растрескивание оборудования из углеродистой и низколегированной стали возникает, за редким исключением, в тех случаях, когда не проведена его термообработка для снятия напряжений. Оборудование может подвергаться растрескиванию после эксплуатации менее года.