Q/SH 0751-2019 含硫天然气净化装置腐蚀控制技术规范

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  • 一个全面管理装置材料防腐、工艺防腐、 腐蚀案例等防腐蚀工作和相关数据的管 理平台,在该系统平台上进行数据分析 装置防腐蚀策略

    4.1含硫天然气净化装置涉及脱硫(碳)、脱水、硫黄回收、尾气处理及酸性水汽提单元,应考虑但 不限于以下腐蚀环境: a) 湿H2S/CO2; 富胺液; 富甘醇; d) 硫酸露点; e 高温硫蒸气; 高温氧气; g)氯化物。 4.2脱硫单元应考虑天然气中酸性气体(H2S、CO2)的腐蚀 4.2.1液相中H2S在极低的浓度下就会产生腐蚀,还可导致硫化物应力开裂(SSC)等,应按照NACE MR0175选择材料。 4.2.2气相中CO2分压小于0.021MPa时,不需要进行腐蚀控制;CO2分压在0.021MPa~0.21MPa之 间,需要采取腐蚀控制措施,如控制pH值或注入缓蚀剂,也可选用耐腐蚀金属材料;CO2分压大于 0.21MPa时,应在设计和操作时采取防腐蚀措施。 4.3根据天然气组分及物性特点、天然气净化工艺、环境条件等,同时应进行可靠性和经济性的综合 评估,确定含硫天然气净化装置腐蚀控制技术方案。 4.4应采取防腐材料选择、工艺防腐、腐蚀监测和检测、腐蚀案例统计分析等综合防腐蚀措施,建立 净化装置防腐蚀信息化管理系统,及时开展腐蚀数据分析和腐蚀规律预测,适时修订装置防腐蚀策略 具体措施如下: 选用正确的材料; b)采用合理的工艺防腐措施; 采取腐蚀在线监测措施,并合理分析监测数据: d) 采取腐蚀离线检测措施,并及时统计分析检测数据; e) 建立腐蚀事故事件案例库,并及时统计分析; 建立净化装置防腐蚀信息化管理系统,实现技术改进与规范管理相结合。 4.5应制定并实施装置停工期间的保护措施。

    5.2.1吸收塔和水解反应器等高压设备(壳体)全部选用碳钢+316L复合板或堆焊 5.2.2采用级间冷却装置时,中间胺液冷却器(壳体)材料为碳钢(正火),考虑腐蚀裕量,并进行 焊后消除应力热处理。 5.2.3胺液再生塔上部及塔顶回流罐选用碳钢+316L复合板或堆焊。 5.2.4胺液再生塔底重沸器(壳体)为碳钢(正火),考虑腐蚀裕量,并进行焊后消除应力热处理, 管束应选用不锈钢材料。 5.2.5贫富胺液换热器(壳体)可以选用碳钢城市轨道标准规范范本,管束应选用不锈钢材料。 5.2.6贫胺液后冷器(壳体)材料为碳钢(正火),考虑腐蚀裕量,并进行焊后消除应力热处理。 5.2.7富胺液闪蒸罐、闪蒸汽吸收塔(壳体)选用碳钢+316L复合板,闪蒸罐内构件、闪蒸汽吸收塔 真料选用316L。 5.2.8天然气进装置至吸收塔、富胺液进再生塔、再生塔底重沸器气相返回、酸性气自再生塔至塔顶 回流罐等重点腐蚀部位选用不锈钢或不锈钢复合管。 5.2.9针对天然气中硫化氢含量小于10%(体积分数)的天然气净化处理装置,设备主体和管道材料 可以选用碳钢,但应满足湿硫化氢腐蚀、碱腐蚀等的控制要求。

    5.3.2脱水塔(壳体)下部选用碳钢+316L复合板或堆焊,内构件选用不锈钢。 5.3.3甘醇再生塔(壳体)选用不锈钢复合板或不锈钢材料,塔中填料及内件选用不锈钢材料,塔顶 管线选用不锈钢材料。 5.3.4甘醇闪蒸罐、甘醇再生塔顶部气相挥发线至尾气焚烧炉宜选用不锈钢材料。 5.3.5贫富甘醇换热器、甘醇重沸器选用不锈钢管束

    5.4硫黄回收及尾气处理单元

    5.4.1反应炉壳体材料为碳钢,交货状态为正火,并进行焊后消除应力热处理。 5.4.2转化器及加氢反应器材料为碳钢,交货状态为正火,并进行焊后消除应力热处理。容器内件材 料均选用不锈钢。 5.4.3硫冷凝器材料为碳钢,交货状态为正火,并进行焊后消除应力热处理。末级硫冷凝器过程气出 口处需设置不锈钢除沫器,并应考虑除沫器的可更换性。 5.4.4加氢进料燃烧炉壳体材料为碳钢,交货状态为正火。 5.4.5楚烧炉壳体材料为碳钢,交货状态为正火。 5.4.6 急冷塔壳体选用碳钢+304L复合钢板,其内件及填料均选用不锈钢材料。 5.4.7尾气吸收塔及部分容器选用抗硫化氢腐蚀用钢,并进行焊后热处理。 5.4.8烟外筒为钢筋砼结构。当烟肉内筒为钢内筒时,部分选用钛钢复合板,内衬龟甲网耐腐蚀隔 热衬里:当烟肉内筒为混凝土时,内置保温耐酸砖及衬里结构

    5.5.1酸性水缓冲罐材料为碳钢(正火),考虑腐蚀裕量,并进行焊后消除应力热处理。 5.5.2酸性水汽提塔(壳体)选用不锈钢复合板,其内构件和填料材料为304L。 5.5.3酸性水汽提塔进料/产品换热器、酸性水汽提塔塔底重沸器管束选用不锈钢材料。 5.5.4酸性水汽提塔进料、塔底重沸器气相返回等重点腐蚀部位管道材料为碳钢(正火),考虑腐蚀 裕量,并进行焊后消除应力热处理。

    1.1含硫天然气净化装置应采取下列工艺措施

    a) 规范工艺操作; b) 腐蚀性介质的采样分析; c) 工艺介质处理质量监控; d) 使用缓蚀剂。 6.1.2 醇胺溶液和甘醇溶液储罐应设置氮气保护。 6.1.3停工后设备和管线应设置氮气保护。

    6. 2. 1脱硫单元

    6.2.1.1应严格控制醇胺溶液浓度,防止溶液浓度过高引起的腐蚀。 6.2.1.2溶液的酸气负荷应根据吸收塔的操作条件、原料气组成计算确定。当选用碳钢设备时,酸气 负荷不宜超过0.6mol酸气/molMDEA。 6.2.1.3贫胺液进入吸收塔温度控制在33℃~39℃。 6.2.1.4再生塔进料温度应控制在85℃~95℃。 6.2.1.5控制胺液再生温度,再生塔底重沸器的操作温度在117℃~123℃,重沸器采用低压蒸汽进行 加热。 6.2.1.7 原料气过滤器液位应严格控制在≤30%、压差控制在≤100kPa。当过滤器压差超过100kPa时

    应及时对原料过滤器滤芯进行更换。 6.2.1.8贫胺液需进行连续过滤,胺液过滤量不小于总循环量的1/3,过滤器压差≤100kPa。

    6.2.2.1甘醇溶液应进行机械过滤及活性炭

    6.2.2.1甘醇溶液应进行机械过滤及活性炭

    6.2.3硫黄回收及尾气处理单元

    6.2.3.1硫黄回收装置在线分析仪按照SY/T0011设置, 6.2.3.2正常工况下,需严格控制硫黄回收系统各点温度在露点温度以上,克劳斯炉废热锅炉管程出 口温度宜在250℃~320℃,一、二级硫冷却器管程出口温度控制在155℃~175℃,三级硫冷却器管程出 口温度控制在135℃~145℃。 6.2.3.3还原吸收法尾气处理装置出余热锅炉的过程气,宜采用急冷塔直接水冷,冷却水可循环使用 其pH值应控制在6~8。 6.2.3.4控制焚烧炉的温度在600℃~700℃。 6.2.3.5脱盐除氧水水质按照GB/T1576执行, 6.2.3.6 固定管板换热器前后温差严格按照GB/T151执行。 6.2.3.7硫黄回收装置反应炉外壁温度控制在200℃~315℃。 6.2.3.8克劳斯反应炉合理配风,保证过尾气H2S/SO2在2:1~4:1。 6.2.3.9控制一级反应器过程气入口气相温度213℃~231℃,一级反应器床层温度280℃~325℃;控 制二级反应器过程气入口气相温度(212土1)℃,二级反应器床层温度210℃~230℃。 6.2.3.10控制液硫池温度140℃~150℃,液硫中HzS脱除至≤10ppm。

    6.2.3.1硫黄回收装置在线分析仪按照SY/T0011设置, 6.2.3.2正常工况下,需严格控制硫黄回收系统各点温度在露点温度以上,克劳斯炉废热锅炉管程出 口温度宜在250℃~320℃,一、二级硫冷却器管程出口温度控制在155℃~175℃,三级硫冷却器管程出 口温度控制在135℃~145℃。 6.2.3.3还原吸收法尾气处理装置出余热锅炉的过程气,宜采用急冷塔直接水冷,冷却水可循环使用 其pH值应控制在6~8。 6.2.3.4控制焚烧炉的温度在600℃~700℃。 6.2.3.5脱盐除氧水水质按照GB/T1576执行, 6.2.3.6 固定管板换热器前后温差严格按照GB/T151执行。 6.2.3.7硫黄回收装置反应炉外壁温度控制在200℃~315℃。 6.2.3.8克劳斯反应炉合理配风,保证过尾气H2S/SO2在2:1~4:1。 6.2.3.9控制一级反应器过程气入口气相温度213℃~231℃,一级反应器床层温度280℃~325℃;控 制二级反应器过程气入口气相温度(212土1)℃,二级反应器床层温度210℃230℃。 6.2.3.10控制液硫池温度140℃~150℃,液硫中HS脱除至≤10ppm。

    6.2.4酸性水汽提单元

    性水汽提后净化水主要指标按照Q/SH0628.2 工后,应做好设备、管线隔离防护,并充氮气

    6.3腐蚀性介质的采样分析

    3.1.1腐蚀性介质的采样分析,至少包括: a) 原料气:1次/周; b) 富胺液:1次/周; c) 贫胺液:1次/2日; d) 富甘醇:1次/周; e) 酸性水:按需取样; f) 过程气:按需取样。

    6.3.1.1腐蚀性介质的采样分析,至少包括:

    6. 3. 1. 1 腐蚀性介质的采样分析,至少包括: a) 原料气:1次/周; b) 富胺液:1次/周; c) 贫胺液:1次/2日; d) 富甘醇:1次/周; e) 酸性水:按需取样; 过积气。按需取样

    6.3.1.2天然气净化厂气体及溶液分析方法应符合SY/T6537的相关

    原料气中腐蚀性杂质含量的测定,至少包括: a)硫化氢; b)二氧化碳; C)甲烷:

    胺液中腐蚀性杂质含量的测定,至少包括: a)贫胺液:H2S、SO2热稳定性盐、氯离子、颜色;富胺液:H2S、SO2; )胺液配制水的水质分析。

    甘醇中腐蚀性杂质含量的测定,至少包括: a)水; b)甘醇浓度

    酸性水腐蚀性介质分析,包括: a)再生塔汽提净化水分析,包括氨氮、硫化物、COD、电导率; b)急冷塔底酸性水分析,包括pH值、铁离子。

    过程气腐蚀性介质分析,包括: a) 氢气; b) 氧气; c) 羰基硫; d) 硫化氢; e) 一氧化碳; f) 二氧化碳; g) 二氧化硫。

    6.4工艺介质处理质量的监控

    工艺介质处理质量的监控,至少包括: a 胺液再生系统; b) 甘醇再生系统: c) 尾气处理系统; 6.4.1 胺液再生系统 6. 4. 1. 1 胺液再生系统介质处理措施,至少包括: a) 设置胺液过滤设施及胺液净化设施; b 加注阻泡剂: c)胺液补充系统应进行氮气密封。 6.4.1.2热稳定盐大于等于1%时,应进行胺液净化操作

    6.4.1胺液再生系统

    6.4.1.1胺液再生系统介质处理措施,至少包括: a 设置胺液过滤设施及胺液净化设施; b)加注阻泡剂: c)胺液补充系统应进行氮气密封。 6.4.1.2热稳定盐大于等于1%时,应进行胺液净化操作。

    6.4.2甘醇再生系统

    6.4.2.1甘醇再生系统介质处理措施,至少包括: a)设置甘醇过滤设施; b)甘醇回收罐系统应进行氮气密封。

    6.4.3尾气处理系统

    6.4.3.1急冷水pH值控制在6~8。 6.4.3.2通过加氢反应炉合理配风,保证急冷塔顶H2含量应控制在1.8%~4.0%,加氢反应 的SO2含量应≤5ppm

    6.5.1腐蚀严重时,根据情况可以使用缓蚀剂: a) 富胺液系统加注缓蚀剂; 胺液再生塔顶系统加注缓蚀剂或者新鲜胺液以防止回流系统发生腐蚀; C) 吸收塔底出口富甘醇管线加注缓冲剂或中和剂。 6.5.2应控制缓蚀剂发泡等问题

    6.6.1装置在开停工过程中,应重点防护硫露点腐蚀,正常工况下,烟气排放温度应高于露点温度。 6.6.2硫黄、尾气单元停工时,应做好设备、管线隔离防护,并充氮气保护。 6.6.3余热锅炉、一级硫冷凝器、加氢反应器出口冷却器和尾气楚烧炉废热锅炉的入口都是易发生腐 蚀的关键部位,开停工过程中应加强监控。

    .1在装置腐蚀严重的部位应采取在线腐蚀监测措施,指导部位见附录B。 2应有效利用在线监测手段,合理分析监测数据: a 开工初期,及时投用监测手段,掌握装置操作波动时腐蚀波动状况,并采取相应措施,控制 腐蚀速率,杜绝腐蚀穿孔的发生; b) 装置平稳运行以后,积累数据并进行数据的合理分析,掌握一段时间内装置腐蚀波动严重部 位,以及腐蚀波动严重部位发展趋势,并与工艺操作控制、其他防腐措施相结合,确保控制 监测部位腐蚀速率在充许腐蚀速率之内 3建立监测数据库及计算机管理系统,及时进行腐蚀发展规律的统计分析和预测

    7.2.1在装置腐蚀严重的部位应采取离线检测措施,作为在线腐蚀监测措施的补充手段, 附录C。

    7.2.2定点定期测厚措施

    7.2.2.1测厚点布置基本原则

    第一次布置测厚点时,应在直管和弯管处设置较为全面的测厚点。以后测量时可根据实际减薄 有选择地布置测厚点。具体措施如下: a)在弯头处,选择外弯头进行测量:

    b)在水平直管段环向测量时应选择四个方向进行测量,如管径较小,可选择一个进行测量; 如遇控制阀或接管,应在阀前后端和接管处选择点进行测量; d 对于液位经常波动、易发生流、易冲刷和易积液的部位应多设置测厚点; e) 对于管线温度较高的部分应加大布点密度; f 经多次测量后,减薄不明显的部位可减少测厚点。 7.2.2.2前期准备: a) 宜设计一个可以反复拆装的活动保温套,满足工业管道定期定点测厚的要求,保温效果好、整 体密封性好、拆卸方便。 b) 测量前设备或管道外表面应保持平滑光洁。根据外表面温度选择相应的测厚仪及探头,当表面 温度小于50℃时选择使用常温测厚仪;当表面温度在50℃以上时应选用高温测厚仪; 7.2.3应有效利用离线检测措施,定点定期开展检测工作,并合理分析检测数据。 7.2.4建立检测数据库及计算机管理系统,并及时进行腐蚀发展规律的统计分析和预测。

    3.1腐蚀案例库的建立

    企业应建立腐蚀案例库及其他腐蚀数据库,长期积累实际腐蚀案例及其相关数据和资料。腐蚀案例 库的内容,至少包括: a)序号; b) 案例名称: c) 装置名称; d 发生时间; e) 案例经过; f) 原因分析; 采取的措施及效果

    8.2腐蚀案例归纳分析

    9防腐蚀信息化管理系统

    9.1.1企业应针对H2S腐蚀严重、设备泄漏和失效风险概率高的特点,开发含硫天然气净化厂设备防 腐蚀信息化管理系统,进行H2S腐蚀规律预测,及时掌握设备H2S腐蚀和风险等级状况,并适时修订 腐蚀风险管理策略。

    a) 系统管理; b) 设备档案管理; 材料防腐管理; d)装置运行监控:

    e) 介质处理及药剂加注管理; f) 介质化验分析管理; g) 腐蚀监检测; h) 腐蚀失效案例: i) 设备防腐策略。

    e) 介质处理及药剂加注管理; f) 介质化验分析管理; g) 腐蚀监检测; h) 腐蚀失效案例: i) 设备防腐策略。

    9.2管理系统使用与维护

    企业应搞好管理系统的使用和维护工作,及时上传和更新各功能模块的相关数据,定期进行腐 顶测,适时修订腐蚀风险管理策略。

    附录A (规范性附录) 碳钢和低合金钢的静设备和工艺管道腐蚀裕量的选取

    附录A (规范性附录) 碳钢和低合金钢的静设备和工艺管道腐蚀裕量的选取

    附录B (资料性附录) 设备和管道在线腐蚀监测指导部位

    附录B (资料性附录) 设备和管道在线腐蚀监测

    Q/SH0751—2019设备和管道在线腐蚀监测指导部位(续)序号单元名称名称指导部位腐蚀原因天然气至水解反应15器前加热器出口弯头、直管段温度高,含水量多暖通空调设计、计算,腐蚀严重管线高温硫化腐蚀;硫蒸气、以多硫化氢H2S,二级硫冷器酸性气弯头、直管段和H2S形式存在溶解的H2S和SO2、水蒸气16硫黄回收入口管线单元等腐蚀介质引起的化学腐蚀和电化学腐蚀;停工过程中的低温SO2和SO;露点腐蚀高温硫化腐蚀;硫蒸气、以多硫化氢H2S末级硫冷器尾气出和H2S形式存在溶解的H2S和SO2、水蒸气17弯头、直管段口管线等腐蚀介质引起的化学腐蚀和电化学腐蚀;停工过程中的低温SO,和SO;露点腐蚀18急冷塔塔顶管线弯头、直管段尾气中含有的H2O,造成湿硫化氢腐蚀加氢反应后尾气的SO2、CO2气体,导致急19尾气处理急冷水泵出口管线管线的低洼承液处冷水pH值降低,酸腐蚀严重单元液硫至尾气焚烧炉20低洼承液处及弯头处腐蚀严重脱气管线酸性水汽提塔顶气酸性水气体后的酸性气中含有H2O,酸腐蚀21 弯头、直管段酸性水汽提管线和冲刷腐蚀单元酸性水汽提塔前换22 进料管线弯头、直管段酸性水中的湿硫化氢腐蚀热器13

    附录C (资料性附录) 设备和管道离线检测指导部位

    附录C (资料性附录) 设备和管道离线检测指导部位

    抗震标准规范范本设备和管道离线检测指导部位(续)

    设备和管道离线检测指导部位(续)

    设备和管道离线检测指导部位(续)

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