天然气外输离心式压缩机系统腐蚀产物的分析

陈兆龙

（胜利油田油气集输总厂，山东 东营 257000）

一、概述

油气集输总厂东营压气站承担着胜利油田石油伴生气增压外输的主要任务，其天然气压缩系统由离心压缩机组和配套的工艺管线、冷却器、分离器等组成，自投运以来，离心式压缩机系统就一直受到天然气中微量H2S和CO2的腐蚀威胁。历次停车检修时均发现机组转子、定子、密封及附属换热器、分离器腐蚀严重，在工艺管路及机组内部，有大量坚硬的腐蚀产物附着在管线内壁，增大了管道阻力；大量腐蚀产物积聚在叶轮流道及迷宫密封梳齿上，梳齿填满后与转子接触，对转子产生摩擦切割作用，磨出沟槽，如2008年压缩机解体后发现转子磨损有5mm的沟槽，返厂维修后恢复性能，维修费用约30万元。影响了机组的正常运行，造成很大的经济损失。

二、腐蚀产物分析

1.管线内壁腐蚀产物组成分析

针对以上问题，对管线内壁腐蚀产物垢块取样（2009年3月） 进行EDS（能谱） 分析（表1）。

表1 管线内壁垢块EDS分析 %

分析结果：（1） 腐蚀产物组成成分如下。含硫的铁盐、含氧的铁的化合物、吡啶、苯胺衍生物的亚铁盐、锌盐。（2）形成该产物的原因如下：H2S与管线材料中的铁发生反应；有机分子电离基团和材料表面的活化铁反应；以上两反应的相互作用。

2.压缩机隔板、入口取样分析

分别在压缩机组二级隔板、五级隔板、四级叶轮、五级叶轮、三段入口、四段入口取样，进行元素分析。EDS（能谱） 分析见表2。

表2 压缩机隔板、入口EDS分析 %

分析结果：（1）离心机内取出的物质，含量最高的元素为C。其来源一是有机物，二是碳酸盐。经普化分析，可基本排除碳酸盐的可能性。（2）离心机内取出的物质，Fe:S＜1，说明S还存在除FeS之外的形式。（3） 管线内取出的物质，Fe:S＞1，说明Fe还存在除FeS之外的形式，考虑化学环境，最可能是氧化铁。（4）三段入口样品S含量很低，说明S在通过三段管线进入高压机后才大量析出。

三、分析结论

关于杂质：高压机内大部分杂质是腐蚀产物及焦油。经工艺分离器分离掉颗粒大的矿物质和有机物，还有一部分小颗粒物质进入高压机流程；另外，部分残渣来自脱落的油漆。

关于硫：硫来自天然气中，与铁作用腐蚀后生成硫化铁，硫化铁在适宜条件下析出硫单质。流程的各个部位出现的硫是长期的积累。

关于腐蚀：（1）腐蚀现象在冷凝器和管线中体现得比较明显，三、四段入口管线腐蚀情况相当。（2）压缩机转子、定子均为不锈钢，不易被硫腐蚀，因此下一步的工作重点还是防止管道和分离器被硫腐蚀。

四、预防措施

第一，增强压缩机系统入口分离器的作用，如采用多级分类，定期检查清理分离器滤网等，减少天然气内的杂质进入系统。第二，定期解体检修离心式压缩机，对压缩机内部转子、隔板、密封进行彻底清理，对转子叶轮内部的结垢采取火碱烧煮后再清理，发现转子有磨损，及时更换备件使用。第三，定期清理压缩机工艺管线系统的腐蚀产物，防止更多的硫化物进入机组，堵塞流道。第四，研制适用于天然气外输系统的缓蚀剂，防止硫化物对系统的腐蚀。

[1]曹楚南.腐蚀电化学原理[M].北京：化工出版社，1987.

[2]间宫富士雄.缓蚀剂及其应用技术[M].北京：国防工业出版社，1984.