天然气乙二醇脱水装置缓蚀剂的研究与应用
2017-03-15刘墨文
刘墨文
（大庆石化公司化工三厂，黑龙江大庆163714）
天然气乙二醇脱水装置缓蚀剂的研究与应用
刘墨文
（大庆石化公司化工三厂，黑龙江大庆163714）
针对天然气乙二醇脱水装置的设备腐蚀问题，采用了缓蚀剂抑制腐蚀的方法，分别考察了甲基二乙醇胺、乙醇胺和三乙醇胺的防腐蚀效果，得出了3种缓蚀剂在常温下的最佳配比浓度，确定了缓蚀效果最佳的缓蚀剂。
天然气；缓蚀剂；乙二醇；腐蚀速度；缓蚀效率
由于输送和使用上的规定，天然气在生产中一定要脱除水分及酸性组分［1］。乙二醇是天然气脱水过程中常用的脱水剂，但乙二醇脱水装置在使用过程中容易产生设备腐蚀，影响设备运转周期。因此，缓解乙二醇脱水装置腐蚀成为了急需解决的问题［2］。
乙二醇脱水装置的腐蚀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气体，如CO2和H2S等而引起的。
腐蚀反应过程：
阳极反应：Fe-2e→Fe2+
阴极反应：2H++2e→H2
Fe与溶液中H2S反应：
xFe+yH2S→FexSy十2yH+
式中 FexSy是结构不同的铁的硫化物的通式［3］。
鉴于乙二醇脱水装置的腐蚀主要为硫化氢所致，该实验采用了缓蚀剂抑制腐蚀的方法，分别考察了甲基二乙醇胺（MDEA）、乙醇胺（MEA）和三乙醇胺（TEA）的防腐蚀效果。
1 实验部分
1.1 实验方法
利用静态挂片实验和失重法［4］，根据腐蚀前后试样重量的变化来测定腐蚀速度，找出最佳缓蚀剂和浓度配比，并以此判断材料的耐腐蚀性能，间接测评出所采用防腐措施的缓蚀效果［5］。
1.2 分析方法
腐蚀速度的计算公式为：
式中 R—腐蚀速度，g/（m2·h）；m—试验前挂片质量，g；mt—试验后挂片质量，g；S—挂片的总面积，m2；t—试验时间，h。
缓蚀效率的计算公式为：
式中 Z—缓蚀效率；R0—未加缓蚀剂时腐蚀速度，g/（m2·h）；R—加缓蚀剂后腐蚀速度，g/（m2·h）。
2 实验结果
2.1 甲基二乙醇胺缓蚀效果分析
2.1.1 甲基二乙醇胺最佳配比浓度的确定 考察了在一定时间里不同甲基二乙醇浓度配比下试样的腐蚀速率，结果见图1。
图1 甲基二乙醇胺浓度与腐蚀速率的关系
由图1可以看出，10 d时的最佳初始浓度是0.08 mL甲基二乙醇胺/800 mL乙二醇溶液；20 d和35 d时最佳浓度是0.09 mL甲基二乙醇胺/800 mL乙二醇溶液。随着时间的增加，缓蚀剂会被消耗，所以基本可以认为，初始浓度为0.08 mL甲基二乙醇胺/800 mL乙二醇溶液为甲基二乙醇胺的最佳浓度［6～10］。
图2 腐蚀速率随时间变化
2.1.2 甲基二乙醇胺的乙二醇溶液与原液腐蚀情况比较 考察了甲基二乙醇胺的乙二醇溶液与原液腐蚀速率随时间的变化情况，结果见图2。由图2可见，甲基二乙醇胺（最佳浓度）中挂片的腐蚀速率最初20 d比原液中腐蚀速率增长的快，20 d后有所下降，但始终是比原液的腐蚀速率低，但到了50 d时，甲基二乙醇胺溶液对挂片的腐速率反而高于原液，所以，在40 d左右应该添加缓蚀剂［11～16］。
2.2 乙醇胺缓蚀效果分析
2.2.1 乙醇胺最佳配比浓度的确定 考察了不同的乙醇胺浓度下缓蚀效率随时间的变化情况，结果见图3。
图3 乙醇胺缓蚀效率随时间的变化
由图3可以看出，乙醇胺作为缓蚀剂的最佳浓度是0.1 mL乙醇胺/800 mL乙二醇。
2.2.2 乙醇胺溶液与原液腐蚀情况比较 乙醇胺溶液与原液腐蚀速率随时间变化对比情况见图4。
图4 乙醇胺腐蚀速率与原液腐蚀速率比较
由图4可以看出，乙醇胺的腐蚀速率始终低于原液。其腐蚀速率在10 d到20 d之间增加缓慢，20 d后腐蚀速率开始增加快，所以在20 d时补充乙醇胺可以达到理想的缓蚀效果。
2.3 三乙醇胺缓蚀效果分析
2.3.1 三乙醇胺最佳配比浓度的确定 考察了不同浓度三乙醇胺溶液缓蚀效率随时间的变化情况，比较结果见图5。
图5 不同浓度三乙醇胺缓蚀效率比较
由图5可以看出，三乙醇胺作为缓蚀剂的最佳浓度是0.4 mL三乙醇胺/800 ml乙二醇，其缓蚀效率在50 d的实验过程中始终保持在40%以上，50 d时缓蚀效率高达100%，这种现象有待进一步考证，但总体来说，三乙醇胺对该实验而言，不失为一种有效的缓蚀剂。
2.3.2 加入三乙醇胺的溶液与原液腐蚀情况对比分析 三乙醇胺溶液与原液腐蚀速率随时间的变化情况见图6。
图6 三乙醇胺溶液与原液腐蚀速率比较
由图6可以看出，加入三乙醇胺缓蚀剂的乙二醇溶液对挂片的腐蚀速率全程低于原液中的腐蚀速率，最高腐蚀速率只有不到0.01，说明乙二醇是比较理想的缓蚀剂。
3 结论
（1）腐蚀速率和缓蚀效率与加入的缓蚀剂浓度之间没有明显的规律。
（2）采用甲基二乙醇胺做为缓蚀剂，常温下最佳的配比浓度是每800 mL乙二醇脱水剂中加入0.08 mL甲基二乙醇胺。
（3）采用乙醇胺作为缓蚀剂，常温下最佳的配比浓度为每800 mL乙二醇脱水剂中加入0.1 mL的乙醇胺。
（4）采用三乙醇胺作为缓蚀剂，常温下最佳的配比浓度为每800 mL乙二醇脱水剂中加入0.4 mL的三乙醇胺。
（5）综合以上各种缓蚀剂的缓蚀效果得出结论：单纯的三乙醇胺，在每800 mL乙二醇脱水剂中加入0.4 mL三乙醇胺的浓度配比下，作为缓蚀剂的缓蚀效果最好。
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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
刘墨文，男，工程师，2006年毕业于辽宁石油化工大学化学工程与工艺专业，现从事化工装置的生产和管理工作。
