一種用于石油與天然氣工業(yè)裝置防腐蝕措施的優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油與天然氣工業(yè)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于石油與天然氣工業(yè)裝置防腐蝕措施的優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源的日益短缺，高硫或高酸值劣質(zhì)原油的開采加工及含硫天然氣的開發(fā)利用已經(jīng)是我國石油與天然氣工業(yè)的效益增長點(diǎn)和發(fā)展趨勢，但是，這些劣質(zhì)原料含有豐富的氯化物、硫化物、無機(jī)鹽、環(huán)烷酸、氮化物、硫化氫、二氧化碳、氧等腐蝕介質(zhì)，使得煉油化工裝置及高含硫天然氣凈化裝置等石油與天然氣工業(yè)生產(chǎn)裝置設(shè)備面臨巨大的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。而且，隨著開采加工或開發(fā)利用過程的不斷深入，原料的性質(zhì)會(huì)不斷變化，劣質(zhì)化趨勢更加明顯，腐蝕性介質(zhì)含量將不斷增加或變化，具有更強(qiáng)的腐蝕性，造成裝置在設(shè)計(jì)初期的防腐蝕措施不能完全滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要，例如:設(shè)備和管道的材質(zhì)已經(jīng)不符合新環(huán)境的防腐蝕要求，工藝操作指標(biāo)需要及時(shí)調(diào)整，腐蝕性介質(zhì)的采樣分析需要增加數(shù)量和部位，需要有效控制工藝介質(zhì)處理的質(zhì)量和有效使用緩蝕劑，腐蝕監(jiān)檢測布點(diǎn)數(shù)量和位置需要優(yōu)化等。由于腐蝕問題造成的裝置非計(jì)劃停工頻繁發(fā)生，同時(shí)生產(chǎn)任務(wù)卻逐年增加，這嚴(yán)重影響裝置長周期安全運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供的一種用于石油與天然氣工業(yè)裝置防腐蝕措施的優(yōu)化方法，最大程度的優(yōu)化裝置防腐蝕措施，降低腐蝕對裝置的影響，保證石油與天然氣工業(yè)裝置的平穩(wěn)運(yùn)行。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明方案包括:
[0005]一種用于石油與天然氣工業(yè)裝置防腐蝕措施的優(yōu)化方法，其包括以下步驟:
[0006]A、進(jìn)行材質(zhì)防腐蝕措施的優(yōu)化，即根據(jù)裝置工藝介質(zhì)中腐蝕介質(zhì)含量，及其對設(shè)備和管道造成的腐蝕破壞形式、實(shí)際腐蝕速率閥值等合理確定設(shè)備和管道之重點(diǎn)腐蝕部位所采用材質(zhì)；
[0007]B、進(jìn)行工藝防腐蝕措施的優(yōu)化，即根據(jù)對裝置重點(diǎn)腐蝕部位的實(shí)時(shí)監(jiān)控進(jìn)行規(guī)范工藝操作、加強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的采樣分析、有效控制工藝介質(zhì)處理的質(zhì)量、有效使用緩蝕劑；
[0008]C、進(jìn)行腐蝕監(jiān)檢測措施的優(yōu)化，即完善設(shè)備和管道重點(diǎn)腐蝕部位上設(shè)置在線腐蝕速率監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)量和位置，以及設(shè)置離線定點(diǎn)厚度測量點(diǎn)的數(shù)量和位置；
[0009]D、進(jìn)行腐蝕失效案例歸納分析，即及時(shí)整理裝置腐蝕失效案例，建立腐蝕失效數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行腐蝕失效案例歸納分析。
[0010]所述的優(yōu)化方法，其中，所述步驟A進(jìn)行材質(zhì)防腐蝕措施的優(yōu)化具體包括:根據(jù)裝置工藝介質(zhì)中腐蝕介質(zhì)含量，及其對設(shè)備和管道造成的腐蝕破壞形式、實(shí)際腐蝕速率閥值等確定設(shè)備和管道之重點(diǎn)腐蝕部位所使用材質(zhì)是否合理，并合理選擇適宜的材質(zhì)，使其實(shí)際腐蝕速率低于允許值。例如:某高含硫天然氣凈化裝置原料氣中H2S含量是15% (V)左右，采用MDEA法脫硫、三甘醇法脫水、常規(guī)克勞斯二級轉(zhuǎn)化法硫磺回收、加氫還原吸收尾氣處理的工藝路線。脫硫單元含H2SXO2、富胺液及其降解產(chǎn)物和熱穩(wěn)定性鹽等腐蝕介質(zhì)，酸氣引起電化學(xué)和應(yīng)力腐蝕，富胺液及其降解產(chǎn)物和熱穩(wěn)定性鹽引起電化學(xué)和沖刷腐蝕。硫磺回收和尾氣處理單元含S02、S蒸氣、&5、0)2、02等，在高溫部位易發(fā)生高溫硫化、氧化腐蝕，在低溫部位發(fā)生硫酸或亞硫酸露點(diǎn)腐蝕及濕H2S引起電化學(xué)和應(yīng)力腐蝕，通常多種腐蝕共同作用。脫水單元含H2SXO2、甘醇及其降解產(chǎn)物等，濕H2S和富甘醇及其降解產(chǎn)物可能引起電化學(xué)和應(yīng)力腐蝕。因此，脫硫單元吸收塔和水解反應(yīng)器均采用不銹復(fù)合鋼板；脫硫、脫水后天然氣經(jīng)過的設(shè)備和管道均采用碳鋼，胺液再生塔上部及再生塔頂空冷器、塔頂回流罐和塔底重沸器、貧富液換熱器均采用不銹鋼；硫磺回收反應(yīng)爐殼體材質(zhì)為碳鋼；第一級、第二級轉(zhuǎn)化器及加氫反應(yīng)器采用不銹鋼，其內(nèi)部均設(shè)置有隔熱耐磨耐酸襯里；第一級、第二級和末級硫冷凝器均采用碳鋼。
[0011]所述的優(yōu)化方法，其中，所述步驟B進(jìn)行工藝防腐蝕措施的優(yōu)化具體包括:規(guī)范工藝操作，即對裝置重點(diǎn)腐蝕部位影響腐蝕的工藝參數(shù)進(jìn)行運(yùn)行中的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并根據(jù)反饋數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)節(jié)工藝操作指標(biāo)。例如:上述高含硫天然氣凈化裝置控制胺液再生系統(tǒng)的重沸器操作溫度不高于149°C ;控制再生塔溫度在90°C?95°C ;胺液在管道內(nèi)的流速一般應(yīng)不高于1.5m/s，在換熱器管程中的流速不超過0.9m/s ;富胺液進(jìn)再生塔流速不高于1.2m/s ;再生塔頂酸性水系統(tǒng)碳鋼管線控制流速不超過5m/s ;急冷水pH值控制在7?8之間。
[0012]所述的優(yōu)化方法，其中，所述步驟B進(jìn)行工藝防腐蝕措施的優(yōu)化具體還包括:加強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的采樣分析，即對腐蝕性介質(zhì)采樣分析點(diǎn)的數(shù)量和部位進(jìn)行優(yōu)化，或增加或減少或重新布置，并對分析數(shù)據(jù)進(jìn)行合理應(yīng)用。例如:上述高含硫天然氣凈化裝置增加貧、富胺液中熱穩(wěn)定性鹽、降解產(chǎn)物、02、PH值的分析，增加胺液配制水的水質(zhì)分析，增加再生塔頂酸性水介質(zhì)分析，增加甘醇中C02，H2S, O2、降解產(chǎn)物(如有機(jī)酸)、PH值分析。
[0013]所述的優(yōu)化方法，其中，所述步驟B進(jìn)行工藝防腐蝕措施的優(yōu)化具體還包括:有效控制工藝介質(zhì)處理的質(zhì)量，降低或避免其對設(shè)備和管道的腐蝕性。例如:在上述高含硫天然氣凈化裝置胺液再生系統(tǒng)中增加過濾脫除設(shè)備，并加入阻泡劑，胺液補(bǔ)充系統(tǒng)中采用氮?dú)饷芊猓辉诟蚀荚偕到y(tǒng)中增加過濾脫除設(shè)備，甘醇回收罐系統(tǒng)中采用氮?dú)饷芊猓徽羝l(fā)生器連續(xù)加注磷酸鈉，加注量為兩噸每年。
[0014]所述的優(yōu)化方法，其中，所述步驟B進(jìn)行工藝防腐蝕措施的優(yōu)化具體的還包括:有效使用緩蝕劑，即對裝置嚴(yán)重腐蝕部位是否采用加注緩蝕劑來減緩腐蝕，并有效控制緩蝕劑的使用效果。例如:在上述高含硫天然氣凈化裝置富胺液系統(tǒng)中加注緩蝕劑，胺液再生塔頂系統(tǒng)中加注緩蝕劑或者新鮮胺液，吸收塔底出口富甘醇管線加注緩沖劑或中和劑。
[0015]所述的優(yōu)化方法，其中，所述步驟C進(jìn)行腐蝕監(jiān)檢測措施的優(yōu)化具體包括:完善設(shè)備和管道重點(diǎn)腐蝕部位上設(shè)置的在線腐蝕速率監(jiān)測措施，即在線腐蝕監(jiān)測布點(diǎn)的數(shù)量和位置是否合理及監(jiān)測數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確真實(shí)反應(yīng)實(shí)際腐蝕狀況，是否建立監(jiān)測數(shù)據(jù)庫和腐蝕監(jiān)測管理系統(tǒng)，及時(shí)統(tǒng)計(jì)和分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，明確腐蝕速率。例如:在上述高含硫天然氣凈化裝置天然氣脫硫塔富液出口、貧富液換熱器/富胺液出口、胺再生塔頂回流罐/酸氣出口、胺再生塔頂回流罐/酸水出口、第三級冷凝器出口、加氫反應(yīng)器出口、酸性水進(jìn)料入口、二級硫冷凝器入口、急冷水泵出口、酸性水汽提塔頂、末級硫冷凝器出口、再生塔底重沸器氣返管路與再生塔頂回流管路，在所述腐蝕部位上均應(yīng)設(shè)置電感探測針，實(shí)時(shí)監(jiān)測其腐蝕速率。
[0016]所述的優(yōu)化方法，其中，所述步驟C進(jìn)行腐蝕監(jiān)檢測措施的優(yōu)化具體還包括:完善設(shè)備和管道重點(diǎn)腐蝕部位上設(shè)置的離線定點(diǎn)厚度措施，即定點(diǎn)測厚布點(diǎn)的數(shù)量和位置是否合理及檢測數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確、真實(shí)反應(yīng)實(shí)際腐蝕狀況，是否建立檢測數(shù)據(jù)庫和腐蝕檢測管理系統(tǒng)，及時(shí)統(tǒng)計(jì)和分析檢測數(shù)據(jù)，明確腐蝕速率。例如:在高含硫天然氣凈化裝置原料氣管線低洼承液處、原料氣火炬放空管線低洼承液處、一級吸收塔天然氣入口管線彎頭處、一級吸收塔富胺液抽出至閃蒸罐管線彎頭、貧富胺液換熱器及其管殼層進(jìn)出口管線、再生塔富胺液入口管線彎頭處、再生塔底貧液抽出至貧富液換熱器管線彎頭、重沸器及其富胺液進(jìn)出口管線、酸氣管線低洼承液處、酸氣火炬放空管線低洼承液處、液硫至尾氣焚燒爐脫氣管線低洼承液處、脫水塔出口至閃蒸罐富TEG管線、貧富甘醇換熱器的富甘醇側(cè)管線、再生塔重沸器進(jìn)出口管線、酸性水換熱器至汽提塔管線、酸水汽提塔頂氣管線、急冷塔抽出管線至急冷水泵入口處等部位，均應(yīng)設(shè)置定點(diǎn)測厚，定期測量其厚度。
[0017]所述的優(yōu)化方法，其中，所述步驟D進(jìn)行腐蝕失效案例歸納分析具體包括:是否建立腐蝕失效案例庫和腐蝕案例管理系統(tǒng)，及時(shí)統(tǒng)計(jì)和分析檢測數(shù)據(jù)，明確腐蝕事故原因。例如:統(tǒng)計(jì)分析了上述高含硫天然氣凈化裝置2009年開工至2011年4月20起主要事故，獲得以下結(jié)論:1)事故發(fā)生原因:腐蝕、FeS自燃、施工缺陷、施工缺陷+腐蝕，其中，腐蝕為最重要因素，占事故總數(shù)60%;FeS自燃其次，占總數(shù)25%;開工初期，裝置施工缺陷不容忽視，占總數(shù)15%。2)主要腐蝕類型:濕H2S腐蝕、胺液降解產(chǎn)物及熱穩(wěn)定性鹽引起的腐蝕、亞硫酸或硫酸露點(diǎn)腐蝕、高溫硫和氧化腐蝕等；主要腐蝕部位:胺液系統(tǒng)換熱器、二級、末級硫冷凝器和管線、硫磺冷卻器及脫氣管線、尾氣加氫后冷器和急冷水塔底抽出管線、硫磺儲(chǔ)存和運(yùn)輸系統(tǒng)等