بررسی رفتار خوردگی فولاد کربنی و فولاد زنگ نزن 316 در محلول aMDEA مورد استفاده در فرایند جذب/دفع دی‌اکسید کربن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان

2 واحد تحقیق و توسعه، شرکت پالایش نفت اصفهان

3 دانشکده علوم پایه بخش شیمی، دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

یکی از چالش‌های مطرح در واحد شیرین‌سازی گاز در پالایشگاه‌ها، خوردگی اجزاء در محلول آمین در چرخش در طی فرایند حذف CO2 است. از این‌رو در پژوهش حاضر، آزمون‌های الکتروشیمیایی (پلاریزاسیون تافل و طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی) جهت بررسی رفتار خوردگی فولادهای کربنی و زنگ نزن 316 در محلول‌ متیل دی‌اتانول آمین فعال شده با پپرازین موجود در فرایند جذب/دفع CO2 واحد تولید هیدروژن پالایشگاه اصفهان شامل جذب‌کننده (Rich)، ریژنراتور (Lean) و نیز محلول تازه ساخته شده، به‌کار گرفته شدند. آزمون ها در دمای ثابت 65 درجه سانتی‌گراد انجام شدند. در غیاب CO2، رفتار پاسیو برای هر دو فولاد کربنی و زنگ نزن 316 مشاهده شد. کمترین مقاومت به خوردگی این فولادها در محلول Rich مشاهده شد که به‌دلیل کمترین مقدار pH و بیشترین مقدار هدایت ویژه این محلول در مقایسه با محلول‌های Lean و تازه ساخته شده بود. با دمش گاز CO2 در دمای 65 درجه سانتی‌گراد، خوردگی فولاد کربنی به‌صورت اکتیو در آمد درحالی‌که رفتار پاسیو فولاد زنگ نزن 316 حفظ شد. هر دو فولاد مقاومت به خوردگی کمتری را در محلول Rich ارائه دادند. 

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Evaluation of the Corrosion Performance of Carbon Steel and 316 Stainless Steel in aMDEA Solution Uused in the CO2 Absorption/Desorption Process

نویسندگان [English]

  • F. Adel-Mehraban 1
  • R. Saeidi 1
  • M. Moradmand 2
  • M. Zhiani 3
  • K. Raeissi 1
1 Department of Materials Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan 84156-83111, Iran
2 R&D Center, Isfahan Oil Refinery Co., Isfahan, Iran
3 Department of Chemistry, Tarbiat Modares University, P.O. Box 14115-111, Tehran, Iran
چکیده [English]

One of the major challenges in natural gas sweetening plants is the corrosion of components in amine solution during the CO2 removal process. In this study, electrochemical tests (Tafel polarization and electrochemical impedance spectroscopy) were employed to evaluate the corrosion performance of carbon steel and stainless steel 316 in the aMDEA solution present in the CO2 absorption/desorption process of hydrogen generation unit in Isfahan refinery, including the absorber (rich) and regenerator (lean), as well as freshly made solution. The tests were performed at a constant temperature of 65 °C. Passive behavior was observed for both carbon and 316 stainless steels in the absence of CO2. The lowest corrosion resistance of these steels was observed in the rich solution due to the lowest pH and the highest specific conductivity compared to the lean and freshly made solutions. The carbon steel corroded actively by the purging of CO2 at a temperature of 65 °C while the passive behavior of 316 stainless steel was maintained. Both steels exhibited lower corrosion resistance in the rich solution.

کلیدواژه‌ها [English]

  • aMDEA solution
  • Corrosion
  • Passivation
  • Carbon steel
  • 304 stainless steel

مراجع

  1. Kittel J, Gonzalez S. Corrosion in CO2 post-combustion capture with alkanolamines–a review. Oil & Gas Science and Technology–Revue d’IFP Energies nouvelles. 2014;69(5):915-29. https://doi. org/10.2516/ogst/2013161
  2. Panahi H, Eslami A, Golozar M. Effect of heat stable acids on corrosion and stress corrosion cracking initiation of 304 and 316 stainless steels in activated methyl diethanol amine (aMDEA) solution. Corrosion Engineering, Science and Technology. 2020;55(1):57-65. https://doi.org/10.1080/1478422X. 2019.1669762
  3. Park J, Seok Young L, Kim J, Yoon Y-S. Efficiency, Economic, Energy, and Safety (3ES) Analyses on Different Configurations of MDEA Absorption Process for Coke Oven Gas Desulfurization. Chemical Engineering Journal Advances. 2022;10: 100281. https://doi.org/10.1016/j.ceja.2022.100281
  4. Abkhiz V, Heydari I. Comparison of amine solutions performance for gas sweetening. Asia‐Pacific Journal of Chemical Engineering. 2014;9(5):656-62. https://doi.org/10.1002/apj.1795
  5. Chen G, Chen G, Peruzzini M, Zhang R, Barzagli F. Understanding the potential benefits of blended ternary amine systems for CO2 capture processes through 13C NMR speciation study and energy cost analysis. Separation and Purification Technology. 2022;291:120939. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2022.120939
  6. Zhang R, Liu R, Barzagli F, Sanku MG, Li Ce, Xiao M. CO2 absorption in blended amine solvent: Speciation, equilibrium solubility and excessive property. Chemical Engineering Journal. 2023;466: 143279. https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.143279
  7. Choubtashani S, Rashidi H. CO2 capture process intensification of water-lean methyl diethanolamine-piperazine solvent: Experiments and response surface modeling. Energy. 2023;267:126447. https://doi.org/ 10.1016/j.energy.2022.126447
  8. Hosseini-Ardali SM, Hazrati-Kalbibaki M, Fattahi M, Lezsovits F. Multi-objective optimization of post combustion CO2 capture using methyldiethanolamine (MDEA) and piperazine (PZ) bi-solvent. Energy. 2020;211:119035. https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.119035
  9. Tems R, Al-Zahrani A. Cost of corrosion in oil production and refining. Saudi Aramco Journal of Technology. 2006;2:14.
  10. Yu LCY, Sadeek S, Williams DR, Campbell KLS. Investigating the Corrosion Due to High Capacity and Uptake Promoter Amine Blends on Carbon Steel. Energy Procedia. 2017;114:1998-2008. https://doi. org/10.1016/j.egypro.2017.03.1334
  11. Zhao B, Sun Y, Yuan Y, Gao J, Wang S, Zhuo Y, et al. Study on corrosion in CO2 chemical absorption process using amine solution. Energy Procedia. 2011;4:93-100. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2011.01.028
  12. Campbell KLS, Zhao Y, Hall JJ, Williams DR. The effect of CO2-loaded amine solvents on the corrosion of a carbon steel stripper. International Journal of Greenhouse Gas Control. 2016;47:376-85. https://doi.org/10.1016/j.ijggc.2016.02.011
  13. Choi Y-S, Duan D, Nesic S, Vitse F, Bedell SA, Worley C. Effect of oxygen and heat stable salts on the corrosion of carbon steel in MDEA-based CO2 capture process. Corrosion. 2010;66(12):125004-10. https://doi.org/10.5006/1.3524834
  14. Xiang Y, Choi Y-S, Yang Y, Nešić S. Corrosion of carbon steel in MDEA-based CO2 capture plants under regenerator conditions: effects of O2 and heat-stable salts. Corrosion. 2015;71(1):30-7. https://doi. org/10.5006/1354
  15. Zhang N, Zeng D, Xiao G, Shang J, Liu Y, Long D, et al. Effect of Cl− accumulation on corrosion behavior of steels in H2S/CO2 methyldiethanolamine (MDEA) gas sweetening aqueous solution. Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2016;30:444-54. https://doi.org/10.1016/j.jngse.2016.02.055
  16. de Avila S.G, Logli M.A, Silva L.C., Fantini M.C.A. Incorporation of monoethanolamine (MEA) diethanolamine (DEA) and methyldiethanolamine (MDEA) in mesoporous silica: An alternative to CO2 capture”, Journal of Environmental Chemical Engineering. 2016;4:4514. https://doi.org/10.1016/ j.jece.2016.10.015
  17. Gunasekaran P. Corrosion Evaluation for Absorption-Based CO2 Capture Process Using Single and Blended Amines: Faculty of Graduate Studies and Research, University of Regina; 2012.
  18. Choi Y-S, Duan D, Jiang S, Nešić S. Mechanistic modeling of carbon steel corrosion in a methyldiethanolamine (MDEA)-based carbon dioxide capture process. Corrosion. 2013;69(6):551-9. https:// doi.org/10.5006/0695
  19. Zhao Y, Xie J, Zeng G, Zhang T, Xu D, Wang F. Pourbaix diagram for HP-13Cr stainless steel in the aggressive oilfield environment characterized by high temperature, high CO2 partial pressure and high salinity. Electrochimica Acta. 2019;293:116-27. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2018.08.156
مواد پیشرفته در مهندسی
دوره 42، شماره 3
آذر 1402
صفحه 1-15

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار

ارتقاء امنیت وب با وف ایرانی