Monitoring of Corrosion Rate Using Molecular Absorption Spectroscopy in Gas Treatment Plant

Abstract

ABSTRACT: Ionic iron forms as byproducts of corrosion reactions in some petroleum gas treatment plant is an important way to understand how corrosion process acts over absorption of highly acid gases to produce clean gas. Corrosion is an important problem to solve due to lack of production, no programmed main equipment shutdown and loss of investment. In KAR group, Erbil, Iraq is operating Gas Treatment Complex with the presence of this problem. In the present thesis with experimental nature of field level evaluation design have the object to monitor and follow up corrosion rate using molecular absorption spectroscopy occurring in the Gas Treatment Plant (GTP) in Khurmala Oil and Gas Field, KAR Group Company, Iraq. Purpose of this study was to measure the concentration of iron dissolved on liquids phases and relates this with the corrosion rate occurring in metallurgical being attacked by hydrogen sulfide (H2S) and carbon dioxide (CO2) in order to help to control deterioration produced by this kind of corrosion. The methodology have four parts: a) developing standard analytical method for determination of iron content in rich methylediethanolamine (MDEA) solvent including calibration, b) implementation of sampling schedule for taking enough data for developing relationship between iron concentration in amine streams and its corrosion rate, c) develop mathematical relationship between iron content and corrosion rate, d) establish routine analysis of iron content and prediction of corrosion rate as a routine analysis of quality control. Iron determination based on molecular absorption spectroscopy is a reliable and high reproducible method with accuracy of 97.05% and precision of 99.92% with a standard deviation of 0.08% and analytical error less than 3%. Overall corrosion rate in GTP is of 15.35 mpy at 80 MMSCFD and 0.41 mol H2S/mol MDEA loading compared this average 2 months corrosion rate with international corrosion rate standards this system can be classified as high corrosion rate system but on control conditions (between borderline level 3 to 4). Some actions need to be applied to reduce corrosion rate. It is recommended to maintain this procedure to estimate routine corrosion rate in absence of no destructive tests in GTP.

ÖZET: Bazı petrol gazı arıtma tesislerinde korozyon reaksiyonlarının yan ürünleri olarak ortaya çıkan iyonik demir formları, temiz gaz üretmek için yüksek asitli gazların emilmesi üzerine korozyon işleminin nasıl bir rol oynadığını anlamak için önemli bir yoldur. Korozyon, üretim eksikliği, programlanmayan ana ekipmanın çalışmasının durması ve yatırım kaybı nedeniyle çözülmesi gereken önemli bir problemdir. Irak’ta Erbil şehrinde bulunan KAR grubu da bu problemin varlığında Gaz Arıtma Kompleksinde faaliyet gösteriyor. Alan düzeyinde değerlendirme tasarımının deneysel niteliği ile burada sunulan tezde, Irak'ta KAR Grup Şirketinde Khurmala Petrol ve Gaz Sahasında bulunan Gaz Arıtma Tesisinde (GTP) moleküler absorpsiyon spektroskopisini kullanarak korozyon hızının izlemesi ve takip edilmesi hedeflenmiştir. Bu çalışmanın amacı, sıvı fazlarda çözünmüş olan demirin konsantrasyonunu ölçmek ve bu tür bir korozyondan kaynaklanan bozulmanın kontrol altına alınmasına yardımcı olmak için hidrojen sülfür (H2S) ve karbon dioksit (CO2) tarafından saldırıya uğramış metalurjik ortamda meydana gelen korozyon hızıyla bunu ilişkilendirmektir. Metodoloji dört kısma ayrılır: a) kalibrasyon içeren zengin metildietanolamin (MDEA) çözücüsündeki demir içeriğinin tayini için standart analitik yöntem geliştirilmesi, b) amin akışlarındaki demir konsantrasyonu ile korozyon hızı arasındaki ilişkiyi geliştirmek amacıyla yeterli veri almak için örnekleme programının uygulanması, c) Demir içeriği ve korozyon hızı arasındaki matematiksel ilişkiyi geliştirilmesi, d) kalite kontrolünün rutin bir analizi olarak demir içeriğinin rutin analizinin yapılması ve korozyon hızının tahmin edilmesi. Moleküler absorpsiyon spektroskopisine dayanan demir tayini, %97,05 doğruluk, %99,92 kesinlik, %0,08 standart sapma ve %3’ten az analitik hata ile güvenilir ve yüksek tekrarlanabilirliğe sahip bir yöntemdir. GTP’deki genel korozyon hızı, 80 MMSCFD’de ve 0,41 mol H2S/mol MDEA yüklemesi durumunda 15,35 mpy’dir. Burada ortalama 2 aylık korozyon hızı uluslararası korozyon hızı standartlarıyla karşılaştırıldığında bu sistem, kontrol koşulları altında (sınır seviyesi 3 ile 4 arasında) yüksek korozyon hızlı sistem olarak sınıflandırılabilir. Korozyon hızını azaltmak için bazı işlemlerin yapılması gerekir. GTP’de tahrip edici testler yapılmadan rutin korozyon hızını belirlemek için bu prosedürün sürdürülmesi önerilir.