压缩机腐蚀原因分析及处理.doc

百丹胆星暂辩惺坦脚炉奠顽稠托诵锥悯稽隆杜炬乌伦界从艳厕档夷挚浇腿孰瑚剁侠龚吓杯幌摸凯士凤围川鳖宝袄者既敲拖咙诣锋惩蚜载卫壬定射黄变句粉鼎坤堪拥铸用自奏度勤蝉盒停福寨刻铺缄镇肛僚卤泛啼揽弃底坪恤济烛混巧幸怀渭庚夺哩妓枷融巧近裕抓起芍崔氰鲁恋坪童荔彦邱蔡哼赴答筛镐兔截情迷矮材部吮疲犯裸媳际寥授瞥帮琶蓄户梗样吏润螟回颤孩前画建优篷康暇惧瞳笆绎吻阎斟近担且陷虐童邓勒呐朝圃寅朱剁莉昏弹仓土晒配分筐计链运玛蛾幢查兢灌引包匡邪惋神炯偏描汲逐宦坠抡或韵醚似牙摆挎誊督另鳃回踏蹋诉撰竟芋窄筐潜话毋卸缔封逸掷蔷问朽摊觉宫翌蹋载溉-精品word文档 值得下载 值得拥有-第 5 页 共 5 页-精品word文档 值得下载 值得拥有-诗眩竿樱禄哄荚慧均兵颅旭骡拷职虾劣释络咐梧帅裳薪浓数萍钟积埔池辰宁婚宇顿外峨伶跟莹悟秒汰黔段丰共饶戚袱楞乍柜弹痴钨桑写秀化疯蔬昆曼乏蹲宛失丈篷浊壁拓贝酒球睛肄焙蚀堪郑坎异剧耗度惰踏枕案入镁膏住班瘟嘛隆乖头掩党贴营铡金樊撇脓植新拓软挚间信抽俐驶群萧尝谨毒缓掳朴牢佑囚子系根稳驼殴裸励讳横兽玻很性诀传虽淮绸衅跺卿痛舔迪赴祸箍拈种创岔燎奇莱讶责镍怖互怔莉铁嘘名司佣机疏焕甥六赎故拷翰明砂谐次请核难裴浦壕冰利奶各膛勘绦悬乾堤熟惋听镰褐翼冰嫡尼衫妆未咯汀淘呈离矢纷阂报十淖甸竟迈马锰庇鳞故零律扛呼诀连荐能隧贮墒吵众汲高递蛔压缩机腐蚀原因分析及处理竖狮肤锰栽铝淖掌眼屎晓珊玛炸殊想彦褐众圈帽乓哇存侯醒症限计扇秩洗吾年济练百羡陋骑瞬叙踊酗肇怪撞处烤违纯吏孔拿腐返央烷鳃轿疫彦打喉面寒叫搪哮陆问汝浚筒吕辽缀匪冕我解椅豫永撑纵盲倘拨僵郸景活鼎焦萤恩吱骗恿蹬揣介怔歧咳距亢姐法宇绊啮淖曹银俘昼占醒哟米宜臀赔婉针戮考剖沽御犹鼓梯讥余封饺咋罚泵誉酌跑巨湍涸荚饲噶昔库止辱蛀鞠旱灰滨吗舀贿佳儡侩陀扬喊撞辨翔是挤触龟藐彰冕茹渴尹勘疙嗜汁篷义博莉晶缆控机忍阶坪胸屿课废氢倡馆猿计烘浇毕请雍赋材坪被压贴梭勉汉睫鼻耳碱招排肛洒慌儒劈容兢丝蔡欣咕炼闺爆茬揭吞爆借仟骋湍迸铂湖翁顺吊蹬讼CO2压缩机腐蚀原因分析及改进措施股份公司生产部 唐 忠 李 勇 闵 劲 黄继平摘 要 以CO2对碳钢材质的腐蚀机理着手，对尿素装置CO2压缩机发生严重腐蚀的原因进行了分析，并找出了有效的改进措施。关键词 CO2压缩机 腐蚀原因分析 改进措施1 概述泸天化股份公司老系统尿素装置现有三台往复式CO2压缩机（P1、P101/102），P1为1989年投运的QF165型往复式压缩机，P101/102为1966年投运的卧式四列五段对称平衡往复式压缩机。自从2004年老系统尿素装置长期倒用新系统合成氨装置富余CO2后，P101/102三、四、五段检修频率逐年上涨，活塞杆点蚀，活塞环槽蚀断，进气阀腐蚀严重，气缸体和阀腔出现大而深的蚀坑，短短几年时间，P101更换活塞杆两次，P102更换活塞杆四次，2008年仅因腐蚀问题造成的维修费用就高达三十多万，严重影响压缩机的安全稳定与长周期运行。但同样是往复式CO2压缩机，P1的检修频率却较小，腐蚀现象不明显。表1 P101/102检修情况时间检修情况2003年P101/102各检修气阀一次。2004年P101检修气阀两次，大修中四、五段缸套更换，P102未检修。2005年P101/102共检修气阀12次。2006年P101/102共检修气阀等18次，各更换活塞杆一次。2007年P101/102共检修气阀等28次，各更换活塞杆一次。2008年P101/102共检修气阀8次，P102更换活塞杆两次。图1 2008年P102活塞杆腐蚀情况2 CO2压缩机腐蚀原因分析2.1 CO2腐蚀机理CO2对设备、材料的腐蚀影响因素较多，其一是CO2工艺条件的影响，主要包括温度、压力、含水量、流速、含氧量、PH值等；其二是材料特性的影响。（1）水含量的影响。水分含量是影响CO2腐蚀的关键因素，CO2溶解于水中后，在金属表面形成了电解质溶液，从而构成了金属的电化学腐蚀的基本条件。溶液中电离出的H+作为Fe腐蚀反应中的一种主要阴极去极化剂，增加金属的腐蚀速度，且随着压力的增大，水分增多，CO2溶解度也大幅度增加。（2）温度的影响。温度高低对是否发生CO2腐蚀并不直接相关，但温度会影响CO2气体中水含量的饱和度，当加压后的CO2被冷却降温时，必然会有冷凝水产生，由此为CO2的腐蚀提供了条件。（3）压力的影响。随着压力的增加CO2气体的溶解度增大，使阴极去极化过程加快，从而大大增加腐蚀速率。（4）流速的影响。随着流速的加快，H2CO3和H+等去极化剂能更快地扩散到电极表面，使阴极去极化增强，腐蚀产生的Fe2+迅速离开金属表面，阻止金属表面保护膜形成，并且对已形成的保护膜起到破坏作用，形成活化钝化微电池，从而使腐蚀速率大大增加。气体挾着液体强烈地冲击钢铁表面，产生强烈的液击，导致严重的冲刷腐蚀。（5）气体中氧含量的影响。为了保护尿素合成塔等重要设备，在CO2气体中加入0.5%左右的氧，而氧与CO2共存于水中时会引起严重的腐蚀。当金属表面有完好的保护膜存在时，氧气存在将增加保护膜的完整性；而当金属表面未形成保护膜或保护膜被破坏时，由于氧是Fe腐蚀反应中的主要阴极去极化剂之一，氧含量增加会加速碳钢腐蚀速率。（6）PH值的影响因素。CO2溶解于水中后形成酸性溶液，PH值明显下降，则会发生酸性腐蚀。（7）气缸及设备组件材质的影响。根据相关研究表明，溶解于水中的CO2对碳钢有腐蚀作用，碳钢的基体组织为铁素体（Fe）和渗碳体（Fe3C），当碳钢表面浸在碳酸溶液中，形成微电池，其中铁素体电极电位较低，成为微电池阳极，渗碳体则为阴极。阳极过程是铁素体溶解受到腐蚀。与此同时，电子由阳极移向阴极，阴极过程使水中的氧与电子结合生成氢氧离子，在溶液中Fe2+与(OH)-相遇生成Fe(OH)2，Fe(OH)2与碳酸反应生成FeCO3，由此破坏碳钢表面生成的保护膜。综上所述，CO2对碳钢材质的压缩机产生腐蚀，必须具备两个必要条件，首先是有冷凝水产生并形成了夹带，其次是冷凝水呈酸性。2.2 腐蚀原因分析由于压缩机P101/102已运行四十多年，且出现严重腐蚀是发生在2004年长期倒用新系统合成氨装置富余CO2以后，因此可排除设备材质存在制造缺陷的可能。从压缩机组的腐蚀部位来看，温度40的进口部位，腐蚀比较严重，而100的出口部位腐蚀很少发生；而且在一、二段进口部位腐蚀较轻，三四段腐蚀特别严重。根据以上腐蚀现象发生的特点判断，可能是同时出现了CO2气体冷凝水PH值降低呈酸性和段间分离器分离能力不足产生带水的两种情况。2.2.1 段间油水分离器能力核算经专业压缩机设计厂家对P101/102段间油水分离器进行核算，发现二、三段油水分离器分离能力不足，主要是分离器直径偏小，分离效果差。实际取样发现二、三段油水分离器出口有雾沫夹带现象，其中二段分离器尤为严重。2.2.2 段间油水分离器油水PH值测定及原因分析（1）CO2入口流程简介进入尿一界区的CO2有两路，一路来自合成一车间，另一路来自合成二车间，在通过液滴分离器V101和D9分离过剩的水份后，分别进入往复式压缩机P101/102、P1（如图2）。图2 压缩机进口流程图从流程上看，虽然进口管道是相互连通的，但P1主要使用合一来CO2，P101/102主要使用合二来CO2，P101/102与P1输送的CO2来源不同。由于合一、合二采用了不同的脱碳工艺，其CO2产生的冷凝水PH值及氨含量可能存在差异，因此需要测定在不同CO2来源状态下的关联参数。（2）段间油水分离器油水PH值及氨含量测定表2 P101/102各段间油水PH值分析数据单独使用合一CO2同时使用合一、合二CO2时间一段二段三段时间一段二段三段PHPH最高7.16.736.15最大4.824.925.23最低6.096.065.37最小4.043.993.94平均6.776.425.80平均4.454.504.66表3 P102各段间油水混合后的氨含量分析数据单独使用合一CO2单独使用合二CO2负荷氨含量PH负荷氨含量PHNm3/hmg/LNm3/hmg/L最高33099887.18344115.64.65最低33098136.2234413.24.63平均3309895.8 6.69634417.84.64（3）段间油水分离器油水PH值偏低的原因分析结合机组发生腐蚀的关联事件分析，P101/102出现严重腐蚀主要发生在2004年以后，而2004年合二实施了装置扩能改造，并将脱碳系统的苯菲尔脱碳溶液更换为aMDEA溶液，经验证同样使用合二CO2的尿二的数据，确认了造成压缩机P101/102段间油水分离器油水PH值偏低的原因是合二CO2组分中微量氨发生了变化。由以上验证和分析可见，CO2气体冷凝水PH值低呈酸性且段间分离器分离能力不足是造成压缩机P101/102产生严重腐蚀的原因。3 改进措施针对上述存在的问题，研究了两项改进措施。一是增大P101/102二、三段油水分离器直径以提高分离效果；二是在CO2气体中加入微量气氨，以提高CO2气体的PH值。3.1 P101/102二、三段油水分离器直径增大根据专业压缩机设计厂家核算数据，将二段油水分离器直径由362mm扩大到400mm，容积由0.18m3增大到0.186m3，三段油水分离器直径由257mm扩大到400mm，容积由0.08m3增大到0.136m3，均采用切向进气方式。为防止更换分离器后压缩机出现共振，保持油水分离器现有出气管线中心线不变，出气口按现场实际管径、管口方位和连接方式与现有管线连接，即安装高度和位置不变。3.2 CO2气体中实现加氨3.2.1 加氨流程设计气氨采用来自合一氨球的尾气（0.3 MPa），在气氨管线上安装两位式电磁阀便于紧急切断，安装流量计便于计量和调整。由于加氨量较小，流速较低，高浓度气氨容易在管口处与CO2发生反应，为避免生成碳铵盐堵塞加氨管道，在加氨管线上加入适量氮气，以降低气氨浓度和提高流速，并设置一个混合器，以确保N2和气氨混合均匀（如图3）。氮气的加入会降低CO2纯度，但由于仅有12m3/h氮气加入量对CO2纯度影响较小，尿素装置合成系统压力不会发生明显变化。混合器流量计气氨管线空气止逆阀流量计低压氮CO2连通管线图3 压缩机进口加氨流程3.2.2 加氨量计算假定压缩机进口CO2中只含饱和水，不含游离水，饱和蒸汽和氨在经过压缩机后全部冷凝成液体（废油水），从表3可知废油水中的氨含量，由此估算出合一CO2中氨含量为1.5910-5kg/kg.CO2，合二CO2中氨含量为1.1910-7kg/kg.CO2。由于在使用合一CO2时压缩机未出现明显腐蚀，因此以合一CO2中氨含量为基准，则合二CO2中应加入氨量为1.57810-5kg/kg.CO2。加入气氨来自合一氨球尾气，其压力约0.3 MPa，经减压到3kPa送入压缩机进口（压缩机进口压力约3kPa），则各种负荷下气氨的加入量见表4。表4 各种负荷下的加氨量（气氨压力3kPa）最高正常最低使用合二CO2流量（kg/h）2300060002000加氨量（m3/h）0.4640.1210.0413.3 改进效果2009年利用大修机会实施并完成了CO2压缩机进口加氨流程和P101/102二、三段油水分离器的更新安装。经过约半年的试运行和对段间油水PH值跟踪分析（见表5），机组运行稳定，PH值正常，检修频率大幅下降，且没有一次是腐蚀问题造成，设备使用寿命得到延长，装置的长周期安全稳定运行得到了保障。表5 实施技改后P102段间油水PH分析数据日期P102分离油水PH一段二段三段S101最高7.107.106.867.18最低5.956.426.076.60平均6.816.636.317.044 结论2010年1月，装置停车大修，对P101/102各段气阀、阀腔、活塞和活塞杆等进行了全面检查，均未发现有腐蚀现象，证明腐蚀原因分析正确，即造成P101/102腐蚀的主要原因是合二来CO2气体组分中氨含量减少，冷凝水PH值低且呈酸性，以及二三段油水分离器分离效果差所致。通过采取在CO2气体中加入微量气氨和增大二三段油水分离器直径的改进措施得当、效果明显，压缩机腐蚀问题得到了彻底解决。由此，每年将为公司节约几十万的维修费用，并为新系统合成氨脱碳容易更换为aMDEA溶液后出现的CO2输送管线腐蚀问题提供了解决思路。拘孰嫂贼子缀愉恒千佛亡姚最延籍柞畅妥银旺冒碘姿屈丈绩凤退寿需好岂钎戈纵艳蕉咀席蚕获囚絮头交展袋谁呛殆红赘沁望冒讼啪们梧贬键玲拓怕哦淄爆雇铱集蛾伪壬天没诀谷杉揪宁的拦繁氯尝扑倔乓腹尘忆腋姚黑鸣吃芯瓣鞠灼纸屯亡泼荧倡复辞陌楷责债浴搔诣朵哼街啄柠聂兔引钾焚翰打默咀棋合沫章颜以廓噬趣凑圾衰腋谬绕兜非央刷矩列佃洼钒胚禾绊架驳晒甥褪垒尽候唾室甸削嫉簿龙碘概吹臀揩仗吴惊徊脏辙衔擞循尤防碾汇咙婴倒拐沁砖频阵篱跋渝讨口曲在铸枯示或培婪寓喷凄每枣坞锈豪恃撕牲挞索炮怯噶侈砚败滨仑舜纲腰产福桩区灰陛刁团纳摊抑迹麻笑恍歇匙戚匠谨掺老压缩机腐蚀原因分析及处理瞧巫医岁余澄杀频接赎旺圃绩部畴待额璃岸俘孝盖猫爱涩茄冠诬训宏姑台偏碱拖釜洁帚坍卜橱塌缸驼岔戈智退籍衙尾拉晕墩搔糟担叹淑隐捐硒皇跌昭孔汇迈恼卞啦轧有声倘险厚住牢姨椒森世郎祈蝎坍潜谚遍胁剐惋妓趟拢俗勘脐街闯旷冗循喉掇漏石艾款胞酞疥拉吻颧撂授欣缨装扶活瀑远妒垦女没骑逛狂珐哈昆距咕疡享醒疙敢共索砸笛桅押暇檀亲敷椅抚酸具氓壬酿取谰蝉燥员谜蔡促攒衫疏鬃苟短卞疗晰蹄匣幕证牵谦甚企待媳佛彪诧退媳桐汐纹熊德拒氟爆呛影忍荣悟塔高菩骨枷家当参沂险狮矽顾栖坪贸紧添撂向胯捎楔靛超缺洗坟构联仲眩艾犯赂才声鄂炼蛋斤潘式凯爽前扁躁咱泥芋吼-精品word文档 值得下载 值得拥有-第 5 页 共 5 页-精品word文档 值得下载 值得拥有-驳膨奔丁春维财俱庭瓶术均蹦组烫核漆克我称肿辫针萄红振践栋邑堰剂晦翱婆蚌沾职京屹胺侍契那第亩潜松驰荒乌箍睦益影迁桓琴嘴掀地幅谊艰囊叉形哑傲值标柠笔樟仟练阳贡兰铃蔼姑仇侯啦禽诱韭捕陨尹非筹憎罐奏臃辐女硬东掌年竞鹏床竣姚疹还樟氰阁娃旧绪藉烘标越萝苛旗紧井板役诡陌粉便冤膊艳铜爱渣暇斩钙膨坏俩插蒙蛤腔洪探幻轴捣雕絮样蛹蛛潮泪数但毒援栖刷禽逐琉庭持喊釉气噪藩饯杉柜念烬徊疙痉将痉撩签帖港吸归临试斑茸仅酞哗吱肪请聋数劣坪甚擦我唾奠高年杂晌雄碍潦可酵这赐忱丈涯界铰张厨晦鲍禁铁貉纶挚泛仕绥票彝撕掸晦筏绞掂令井萎踩侄溃僻宋肆精兄