Amine Corrosion
胺液腐蝕
胺液腐蝕外觀型態是局部型的減薄(出自Paper No. 08419,
NACE International)
機制簡介:
根據API 571的定義，胺液腐蝕不是由胺本身引起的，而是溶解酸性氣體(CO2 和 H2S)引起的，酸性氣體溶於胺液會和鐵反應，腐蝕外觀型態是局部型的減薄。
影響材料:
主要受影響材質: 碳鋼。300系列和其他不鏽鋼對胺液腐蝕有抗性。
材料選用可參考:
CORROSION AND MATERIALS SELECTION FOR AMINE SERVICE
重點摘要:
碳鋼在酸性環境中，會進行下列不可逆的反應，這反應的快慢由環境的酸性物質(pH)、溫度、導電度決定。
Fe + 2H+ à H2 + Fe2+
胺液腐蝕的酸性來源可分為CO2和H2S，又分別產出下列的反應:
Fe + H2CO3 à FeCO3 + H2
Fe + H2S à FeS + H2
一般來說，碳鋼和硫化氫反應產生硫化鐵，大部分硫化鐵對碳鋼而言是一層保護膜，但是，有些雜質會破壞硫化鐵保護層，像是FeCO3、HCN、S、NH3，在API 945有規定H2S / CO2 > 1/20，這種環境在硫磺工場的尾氣胺液吸收塔可以觀察到，基本上，濕式CO2腐蝕對我們現行狀況不太會注意，NH3建議控制在2~3 wt%以下，通常會在再生塔的迴流槽做purge，HCN偏弱酸可加苛性鹼去抑制。
熱穩定胺鹽 (HSAS)、胺降解產物(例如bicine、草酸鹽和甲酸鹽)，會降低pH，增加導電度，會加快腐蝕速率，有些熱穩定鹽會和螯合劑(再生塔的抗蝕劑)反應，導致保護層容易剝落。生成熱穩定性鹽的原因大概有兩種，一個是氧氣，另一個是熱降解。通常在歲修期間會加氮氣來隔絕氧氣。多半熱降解的原因是因為操作不良，DIPA超過150℃(或者140℃)就一定會降解，此時，透過新鮮胺液大量置換是最快的補救方式，各工場的胺液系統設計不同，有些工場會加裝Amine Reclaiming，或者加中和劑去除熱穩定性鹽。
腐蝕環境對胺液腐蝕的影響
在腐蝕環境中，加速腐蝕的環境有下列影響因子:
1. 胺液種類
1. 腐蝕速率從高到低: MEA、DGA、DIPA、DEA、MDEA。
1) MEA：monoethanolamine單乙醇胺
2) DGA：diglycolamine二甘醇胺
3) DIPA：diisopropylamine二異丙醇胺
4) DEA：diethanolamine二乙醇胺
5) MEDA：methyl diethanolamine甲基二乙醇胺
2. Amine loading (moles acid gas/mole amine)、胺液濃度
1. Rich amine loading越大，腐蝕速率會越快。
2. 貧胺溶液含有少量H2S，有助於保持穩定的硫化鐵膜。如果沒有足夠的 H2S來維持硫化鐵保護膜，在過度氣提的貧胺液會發生加快腐蝕。
3. 當固定酸氣進料量，胺液的濃度上升，Rich loading會下降，可以適時調整所需的胺液濃度，因為胺液濃度上升，氣提所需要的能量就要越多。
3. 溫度，高溫環境
1. 再生塔的再沸器，再生塔溫度高的地方容易發生胺腐蝕。
當再沸器過度再生>5%，(在API 945建議貧胺液的硫化氫100~800ppm，主要依照胺液種類決定)，再沸器的蒸汽管出口、再沸器的底部可能會出現酸氣腐蝕。
2. 貧富胺液換熱器、”熱”貧富胺液管線、氣提塔頂部出口管線。
4. 流速、擾流、紊流
1. 因為管壁內的焊道不平整，容易形成擾流，所以焊道也容易減薄。
2. 流速越快、紊流大的地方會破壞保護層的穩定，容易減薄的地方，像是: 胺液泵、泵的進出口管線。
5. 壓降大的地方
1. 驟沸槽、富胺液下游的減壓閥。
文獻:
1. API 571
2. R. B. Nielsen, K R. Lewis, John G. McCullough, D. A. Hansen, CONTROLLING CORROSION IN AMINE TREATING PLANTS,
Fluor Daniel, Inc., Proton Technology, Ltd.
3. Mark A. Moore, Majed. M. Qarni & Graham R. Lobley, CORROSION
PROBLEMS IN GAS TREAT SYSTEMS, Paper No. 08419, NACE International
4. S. Rennie, CORROSION AND MATERIALS SELECTION FOR AMINE SERVICE, Woodside
Energy Ltd