碳鋼在含熱穩(wěn)定性鹽的N-甲基二乙醇胺介質(zhì)中的腐蝕行為研究.pdf

1、N-甲基二乙醇胺(MDEA)在使用過程中發(fā)生降解作用生成熱穩(wěn)定性鹽(HSS)，HSS的生成與積累是導致碳鋼設(shè)備腐蝕加劇的重要原因。本文采用陽極極化曲線法、Tafel曲線法、EIS法等電化學手段，結(jié)合SEM和EDS法等現(xiàn)代表面分析技術(shù)以及掛片實驗法，在研究底液濃度、各單一HSS陰離子對碳鋼的腐蝕性，溶液溫度、配對陽離子對HSS溶液腐蝕性影響的基礎(chǔ)上，進一步研究了文獻尚未見報道的多組分混合HSS體系對碳鋼的腐蝕行為、溶解氧對HSS溶液腐蝕性

2、的影響以及在含HSS的MDEA介質(zhì)中碳鋼的腐蝕反應控制過程等問題。為監(jiān)測、控制實際生產(chǎn)過程的腐蝕問題提供了理論分析和實驗依據(jù)。 第1章：對醇胺法脫除酸性氣體的情況進行概述，指出MDEA具有的優(yōu)良性能；但由于MDEA的降解，HSS的生成，設(shè)備的腐蝕加劇。對已有關(guān)于醇胺介質(zhì)對碳鋼的腐蝕性研究進行評述；闡述本文用到的陽極極化曲線、Tafel曲線、電化學阻抗譜以及失重法的基本原理；然后提出本文的技術(shù)路線和創(chuàng)新意義。 第2章：應用

3、陽極極化曲線法、EIS法及掛片法就MDEA濃度對碳鋼的腐蝕性的影響規(guī)律進行研究，結(jié)果表明：MDEA濃度變化對碳鋼的腐蝕性的影響規(guī)律因溶液中HSS的含量不同而異。 (1)在MDEA底液及含少量HSS(3000 mg/L CH3COOH)的各濃度MDEA試液中，隨著MDEA濃度的上升溶液對碳鋼的腐蝕性呈先上升后下降的趨勢，腐蝕性極大值出現(xiàn)在MDEA溶液濃度為30％處。 (2)在HSS含量高的溶液(含HSS陰離子總濃度為135

4、00 mg/L的HSS模擬溶液)中，隨著MDEA濃度的上升溶液的腐蝕性單調(diào)下降。 第3章：采用陽極極化曲線法和EIS法來評價不同HSS陰離子對碳鋼的腐蝕性。采用陽極極化曲線法、EIS法研究各單一 HSS陰離子的配對陽離子(MDEAH+和Na+)對溶液腐蝕性的影響，同時采用EIS法以及掛片法研究多組分HSS陰離子混合體系中配對陽離子(MDEAH+和Na+)對溶液腐蝕性的影響。 結(jié)果表明： (1)常溫下，常見HSS陰

5、離子中Cl-的腐蝕性最強，可導致碳鋼發(fā)生孔蝕；溶液腐蝕性隨Cl-濃度的增加明顯增強。 (2)常見HSS陰離子中，甲酸根、乙酸根、丙酸根、硫酸根以及草酸根的腐蝕性較弱，溶液腐蝕性隨該幾種陰離子濃度的增加緩慢遞增。 (3)配對陽離子為Na+(對束縛胺采取加堿中和的處理方法)時溶液的pH值較高，有利于碳鋼的鈍化，在一定程度上可降低溶液的腐蝕性。 第4章：以含有多種混合HSS的MDEA體系為研究介質(zhì)，采用Tafel曲線法

6、、陽極極化曲線法、掛片法、SEM、EDS和EIS法等多種手段探索碳鋼在其中的腐蝕發(fā)展過程和腐蝕速率控制步驟。結(jié)果表明： (1)由于HSS模擬溶液的pn值相對較低且含有大量可作為配體的陰離子，故其對碳鋼的腐蝕性比底液的大得多，HSS模擬溶液中少量Cl-的引入可以導致碳鋼發(fā)生顯著的孔蝕作用。 (2)碳鋼在30％MDEA底液中，腐蝕反應的陰極過程和陽極過程均為電化學反應與擴散傳質(zhì)混合控制；HSS的生成沒有改變陰極過程的控制步驟

7、，但陽極過程轉(zhuǎn)為電化學反應控制。 (3)碳鋼在HSS模擬溶液中，陽極極化電位由低到高所得的EIS出現(xiàn)感抗、負阻抗以及Warburg阻抗響應等特征，表明相應的孔蝕、由活化狀態(tài)向鈍化狀態(tài)過渡以及進入鈍化狀態(tài)的趨勢。預示著在生產(chǎn)體系中，采取適當?shù)年枠O保護措施可以降低設(shè)備的受腐蝕程度。 第5章：以含有多種混合HSS的MDEA體系為研究介質(zhì)，采用EIS、Tafel曲線、SEM等手段研究溶解氧和溶液溫度對碳鋼的腐蝕行為的影響。結(jié)果表