1. 胺液吸收/再生工藝概述
 
        要想滿(mǎn)足最終產(chǎn)品銷(xiāo)售規格要求以及符合環(huán)境排放限值，從工藝流和天然氣中除去硫化氫（H2S）和二氧化碳（CO2）為必要的質(zhì)量控制措施。

        這些酸性污染物一般采用可再生工藝從一烷醇胺和/或烷基烷醇胺的水混合物中除去。酸性工藝蒸汽和富胺（是指含有大量硫化氫和二氧化碳的胺）溶液的處理通常會(huì )因這些化合物的性質(zhì)導致腐蝕。腐蝕過(guò)程以及泄漏和故障隱患的加速可能會(huì )導致計劃外停產(chǎn)，最終對工廠(chǎng)收入造成嚴重影響。

        利用多級吸收塔中的稀胺水溶液，在進(jìn)氣壓力下，采用逆流反應吸收方式從氣流或液體工藝流中去除酸性氣體。碳氫化合物及其他非反應溶解氣體通過(guò)降低閃蒸罐中壓力，從胺水溶液中收集。根據胺溶液化學(xué)特性，在高溫下，通過(guò)逆流氣提法，從濃胺溶液中去除酸性氣體。這就是胺再生步驟。用來(lái)加熱和酸性氣體稀釋的汽提蒸汽在低壓下操作多工位再生器與濃胺接觸。再沸器通過(guò)汽提部分下方再生器塔底部給料，從而減少水用量。酸性氣體與塔頂回流槽中的冷凝水分離。濃胺/稀胺換熱器將胺再生塔能耗降到最低。再循環(huán)返回到吸收塔頂部之前，通過(guò)濃/稀胺換熱器、稀胺冷卻器及過(guò)濾系統從再生器底部抽取熱/稀溶液。
 
    2. 胺液裝置內部腐蝕問(wèn)題概覽
 
        液胺系統受蒸汽相、胺溶液中、再生器回流中二氧化碳和硫化氫以及胺溶液中胺降解產(chǎn)物腐蝕威脅。在各個(gè)煉油廠(chǎng)中，液胺系統也面臨天然氣和合成氣中一般沒(méi)有發(fā)現的幾種元素的腐蝕威脅，如氨氣、氫氰酸以及有機酸，這些元素將在煉油廠(chǎng)液胺系統周邊各點(diǎn)聚集。

        評估胺液裝置腐蝕隱患需要使用幾個(gè)關(guān)鍵變量，因此如果沒(méi)有在線(xiàn)監測，腐蝕預測將變得非常復雜：

        • 酸性氣體加載；

        • 速度和壁剪應力；

        • 溫度；

        • 雜質(zhì)及熱穩定胺鹽；

        • 二氧化碳-硫化氫比；

        • 胺液類(lèi)型選擇
 

 圖1：展現出高風(fēng)險腐蝕區域的胺液裝置工藝流程圖
 

        上文中圖1顯示為給定氨酸氣體裝載和速度時(shí)碳鋼腐蝕率預計變化。

        圖2中簡(jiǎn)化工藝流程圖展示了極有可能造成腐蝕和結垢的各個(gè)區域示意圖：
 

圖2：展現出高風(fēng)險腐蝕區域的胺液裝置工藝流程圖
 

        如圖中所示，胺液設備中腐蝕可以分為兩種類(lèi)型：

        • 二氧化碳和硫化氫通過(guò)一層薄液膜與鐵反應造成的碳鋼濕酸性氣體腐蝕；

        • 出現胺液時(shí)造成的碳鋼胺液腐蝕。

        非隔熱胺吸收塔會(huì )出現水蒸汽冷凝。由于與二氧化碳一同出現的硫化氫非常少，因此可能形成碳酸，最終導致碳鋼腐蝕加速，尤其是吸收塔底部的蒸汽空間。

 
        工藝流中的沉淀物（比如鐵基腐蝕產(chǎn)物）可侵蝕出口噴嘴，并在閃蒸罐中聚集，最終導致垢下腐蝕風(fēng)險增加。

        稀/濃胺換熱器中，由于濃胺流背壓不足，導致水溶液沸騰和/或酸性氣體汽提出現兩相胺流。在板框式及和管殼式稀/濃胺換熱器中出現快速金屬表面變薄和過(guò)度振動(dòng)。逆流設計最大程度地回收熱量，但是也造成了腐蝕后果。為了防止結垢，通過(guò)管側加入濃胺溶液時(shí)，與如果將稀胺溶液布置在管側時(shí)相比，在殼頂部形成泡泡的可能比較大。不可冷凝的氣體，比如空氣和碳氫化合物，會(huì )在殼中聚集，阻止胺溶液打濕金屬表面。在酸性氣體只有二氧化碳或者再生胺溶液含量非常低時(shí)，尚未被胺溶液打濕的碳鋼表面在水蒸汽冷凝區域容易遭受碳酸腐蝕。

        再生器入口另外一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題是兩相進(jìn)料模式，這可能造成進(jìn)料點(diǎn)對面容器壁的腐蝕以及造成蒸汽小液滴傳輸偏離再生器。

        再沸器進(jìn)給壓力是促使兩相流在再沸器適當工位的重要設計參數。不對稱(chēng)流動(dòng)條件以及流動(dòng)障礙（比如傳統侵入腐蝕監測）已被證實(shí)會(huì )造成高速蒸汽流擾動(dòng)上升，加快下流金屬表面的腐蝕。

        絕對流速、擾動(dòng)以及蒸汽速率也是塔頂冷器和收集器部分中發(fā)生的腐蝕和侵蝕控制關(guān)鍵。沖向下游金屬表面的蒸汽可能會(huì )造成設備壁腐蝕，硫化鐵鈍化層可輕易地被去除，使表面裸露被進(jìn)一步腐蝕。

        胺處理裝置中熱穩定性鹽也存在腐蝕隱患。熱穩定鹽是胺與強酸性化合物（如二氧化碳）反應后產(chǎn)生的反應產(chǎn)物。這些產(chǎn)物通常同補充水和進(jìn)氣流引入，或者在裝置內同其他污染物（比如氧氣、一氧化碳、氰化物和二氧化硫）發(fā)生化學(xué)反應生成。按照再生塔中使用的工藝條件，熱穩定性鹽不可再生，因此這些鹽聚集在整個(gè)工廠(chǎng)的胺中，從而造成嚴重腐蝕。腐蝕產(chǎn)物本身，硫化鐵以及碳酸鐵以固體微粒形式在循環(huán)胺中產(chǎn)生，能夠造成其他經(jīng)營(yíng)困難，比如泡沫、污垢和乳液。這在經(jīng)營(yíng)、產(chǎn)量、處理能力以及吸收能力方面會(huì )影響液胺裝置穩定性。
 
    3. 胺液裝置關(guān)閉的商業(yè)影響
 
        像酸性水汽提裝置那樣，胺液裝置是煉油廠(chǎng)遺忘的“老黃牛”之一——大多數情況下，當胺液吸收和再生系統能夠按照要求運行時(shí)，煉油廠(chǎng)經(jīng)營(yíng)者和工程師不需要太多注意和關(guān)注。但是，除非準備足夠的胺液處理冗余能力，胺液系統故障可能會(huì )成為經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的一個(gè)主要問(wèn)題——最后，在執行修理時(shí)，這可能會(huì )造成工廠(chǎng)全面停產(chǎn)。

        許多情況下，原工廠(chǎng)建設期間，資本成本會(huì )對產(chǎn)量擴展項目，尤其是煉油清潔燃料項目形成制約，最終造成大多數工廠(chǎng)胺設施缺少備用生產(chǎn)能力或冗余。有些工廠(chǎng)采用多條平衡的液胺再生輸送系統以確保液胺系統各個(gè)部分能夠關(guān)閉進(jìn)行一段時(shí)間的維護保養——但情況并非都如此——尤其是那些空間和重量極其有限的近海生產(chǎn)設施。煉油行業(yè)中，由成品石油、航空燃油及柴油更低硫含量規格要求促使氫化處理裝置的運營(yíng)難度不斷上升，從而增加了胺吸收和再生系統的壓力，最終硫化氫量會(huì )增加。某些情況下，原來(lái)設施是在更高加工率的情況下工作的，硫化氫裝載量超過(guò)原設計量，這成為從不斷上升的項目預算中保留資本的一種手段。

        反過(guò)來(lái)，這限制了煉油廠(chǎng)的靈活性，如果因胺液中釋放出來(lái)的硫化氫氣體導致風(fēng)險，不能存放大量胺液，那么煉油廠(chǎng)將不得不關(guān)閉胺液系統進(jìn)行修理。

        如果不能存放大量胺液，那么煉油廠(chǎng)將被迫通過(guò)下列方式限制胺液系統上的硫化氫載荷：

        • 改變進(jìn)料（將重型高硫原油改變?yōu)檩p型低硫和更加昂貴的進(jìn)料）；

        • 降低生產(chǎn)率（降低進(jìn)入天然氣加工平臺或岸上工廠(chǎng)的天然氣進(jìn)料率）；

        • 改變生產(chǎn)模式（向倉庫輸送高硫原氣油進(jìn)行后續加工，而不是輸送超低硫高價(jià)值柴油）。

        胺液系統停產(chǎn)期間，如果硫化氫產(chǎn)量比較低，也會(huì )對下游硫回收裝置的經(jīng)營(yíng)活動(dòng)造成困難，出現氣流量大范圍變化不穩定的現象，最終導致反應釜管道或液硫儲罐的浸如管被堵塞。

       沒(méi)有充足胺液能力的持續運營(yíng)將可能導致破壞設施氣體排放質(zhì)量限值，從而導致地方和/或國家監管機構對工廠(chǎng)經(jīng)營(yíng)發(fā)布執法命令和/或施加更加嚴格的監管。

        胺液系統停產(chǎn)對特定工廠(chǎng)造成的商業(yè)影響將取決于工廠(chǎng)類(lèi)型，工廠(chǎng)特定配置以及進(jìn)料質(zhì)量，但是通常都是很?chē)乐氐摹?br />
        在煉油廠(chǎng)內，假設胺液裝置停止工作5天進(jìn)行修理導致煉油廠(chǎng)產(chǎn)量平均減少10%，煉油毛利潤率為7美元/桶，日產(chǎn)量200,000桶的煉油廠(chǎng)的商業(yè)影響將達到70萬(wàn)美元，另外還有修理成本，比如對存在高腐蝕風(fēng)險的胺液裝置濃/稀胺換熱器管板更換需要30萬(wàn)美元。因此，預計胺液再生輸送系統計劃之外停止工作5天將導致煉油廠(chǎng)（即使備有冗余生產(chǎn)能力）100萬(wàn)美元以上的生產(chǎn)損失。

        對于一家5億標準立方英尺/日生產(chǎn)能力的大型天然氣加工廠(chǎng)，假使因計劃之外的液胺系統停產(chǎn)導致產(chǎn)量下降25%，按照天然氣主導銷(xiāo)售價(jià)格$3/MMBTU（2014年-2016年Henry Hub平均報價(jià)）來(lái)計算，那么如果停產(chǎn)5天，則該工廠(chǎng)的收入虧損將大約為40萬(wàn)美元，另外加上維修成本，最終所損失的機會(huì )價(jià)值能輕易地突破60萬(wàn)美元。
 
    4. 永感™傳感器建立了胺液裝置安全和可靠運行的信心

       永感™連續式壁厚測量傳感器設計用于各種工業(yè)環(huán)境，是用來(lái)監測胺液裝置最高風(fēng)險區域的理想產(chǎn)品。這些傳感器以無(wú)線(xiàn)方式與中央網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信，中央網(wǎng)關(guān)直接將數據傳送到整合或操作工程師辦公桌上，從而避免進(jìn)入裝置獲取或收集測量數據。

        有了監測數據，工程師就能可靠地判斷設備高風(fēng)險區域內是否發(fā)生腐蝕，從而幫助他們很好地按計劃停機檢修，管理好裝置完整性。這些數據在理解腐蝕率和進(jìn)料和工藝條件變化（尤其是因短期不穩定引起的變化）相互關(guān)系，將泄漏風(fēng)險降到最低以及更好地預測設備停機等各個(gè)方面極具價(jià)值。

        永感™系統支持防腐減腐策略?xún)?yōu)化，同時(shí)能夠發(fā)送相關(guān)數據，提供防腐合金冶煉學(xué)性能升級決策的理論證據支持。
 
    5. 胺液系統高風(fēng)險位置永感™ 解決方案

        下文圖3所示為胺液裝置可能用到的永感™腐蝕監測系統示意圖：
 

圖3：胺液裝置監測位置示意圖
 

        潛在監測位置如上文圖3所示。一般安裝會(huì )設置大約20個(gè)監測位置，每個(gè)位置設2-4個(gè)傳感器。

        耐高溫——可以提供三種波長(cháng)，即100毫米、300毫米以及500毫米的各種傳感器。對于胺液系統內大部分位置，能夠抵抗150?C （300?F）高溫的100米波長(cháng)傳感器比較合適?？拷偕胤衅鞯容^高溫度位置，一般需要使用能夠抵抗600?C (1100?F)高溫的標準300毫米波長(cháng)傳感器。
 

 圖4：放置在夾具總成上的100毫米短波傳感器
 

 
圖5：采用螺釘安裝方式的傳感器安裝情況
 

圖6：傳感器安裝使用的環(huán)氧膠安裝架

圖7：傳感器安裝使用的夾具總成
 

 

圖8：ET210傳感器。安裝時(shí)不需要侵入，不需要除去漆料，采用輕型固定環(huán)進(jìn)行磁性安裝。
 

 
圖9：ET210傳感器圓周布置方式

圖10：客戶(hù)液胺系統管道及儀表流程圖摘錄