閃蒸槽腐蝕原因分析及應(yīng)對措施

河南心連心化肥有限公司 楊國洞 張 林 周 翔

閃蒸槽腐蝕原因分析及應(yīng)對措施

河南心連心化肥有限公司 楊國洞 張 林 周 翔

閃蒸槽是脫硫系統(tǒng)中的一個重要設(shè)備。栲膠溶液在脫硫塔中和變換氣充分逆流接觸，吸收硫化氫的栲膠溶液同時溶解有變換氣成分（以二氧化碳為主），而栲膠溶液中變換氣過多不僅會造成原料氣的浪費，也會改變栲膠溶液的成分，使栲膠溶液降低效率或部分失效；同時在栲膠溶液中發(fā)生的一系列反應(yīng)，會嚴(yán)重腐蝕管道和設(shè)備，所以必須將脫硫塔出來的栲膠溶液中的變換氣脫除。閃蒸槽的作用就是脫除栲膠溶液中的變換氣。其原理是通過溶液系統(tǒng)的壓力降，降低氣體在溶液中的溶解度，從而將氣體解析出去。由于液體由高壓急劇下降變成低壓，在閃蒸的過程中會產(chǎn)生比較強的沖刷現(xiàn)象，會進一步腐蝕設(shè)備。如果設(shè)備由于腐蝕發(fā)生破裂，將會造成巨大的損失，甚至可能易發(fā)火災(zāi)和爆炸事故。本文，筆者以河南心連心化肥有限公司為例，對閃蒸槽的腐蝕原因進行分析，并提出了相應(yīng)的解決措施，以期對同行有所參考。

一、閃蒸槽腐蝕部位測量和數(shù)據(jù)分析

閃蒸槽經(jīng)過1年多的運行，為了進一步分了解其運行情況，筆者所在單位對下屬二廠的2#閃蒸槽以及三廠的1#、2#閃蒸槽進行了容器壁測厚工作，測厚點位置（選擇理論上受腐蝕最嚴(yán)重區(qū)域）如圖1所示，所測數(shù)據(jù)見表1。

表1 閃蒸槽容器壁厚測量數(shù)據(jù)

由表1數(shù)據(jù)可知，5點、8點、16點、18點，尤其是5點的厚度相對較小。

二、腐蝕原因分析

1.設(shè)備內(nèi)部防腐層出現(xiàn)脫落未及時發(fā)現(xiàn)加以防護。

2.二廠1#閃蒸槽（Φ3 600 mm×26 mm×10 430 mm）與2#閃蒸槽（Φ2 000 mm×12 mm×6 000 mm）的體積比約為4.75∶1，機械沖刷和化學(xué)腐蝕都會對2#閃蒸槽造成更強的腐蝕、破壞作用，特別是防腐層脫落后，其腐蝕速率明顯加快。

3.從結(jié)構(gòu)上分析。閃蒸槽進口管至槽內(nèi)只連接了1個彎頭，中間沒有任何分布器，造成脫硫阻力不穩(wěn)，從而導(dǎo)致閃蒸槽壓力不穩(wěn)，進液管液體對設(shè)備的沖刷為連續(xù)不規(guī)律的脈動沖刷，加之彎頭口徑一定，其噴刷范圍落在一定區(qū)域，由于長期沖刷，導(dǎo)致局部區(qū)域厚度驟減，形成局部腐蝕。如5點、6點所在區(qū)域即是如此。

4.2011年，2#閃蒸槽底部封頭，以導(dǎo)淋管焊接處為圓心，直徑1 m范圍的圓內(nèi)區(qū)域出現(xiàn)大面積防腐層脫落。后經(jīng)測厚后，對底部封頭進行了大面積補焊，并對設(shè)備進行了整體防腐，從現(xiàn)在測得數(shù)據(jù)看，目前并無新問題（19點至24點）。

5.從脫硫溶液組分分析有以下幾種原因。

（1）磨損腐蝕。主要是由溶液中的固體顆粒沖刷引起的，如副產(chǎn)物高時溶液中的結(jié)晶體、懸浮硫高時溶液中的固體硫顆粒等。

（2）化學(xué)腐蝕。由于脫硫液中存在FeCl4–及Fe（CNS）4

–，它們易與鐵進行下列反應(yīng)：

所以脫硫液的水質(zhì)一定要好，用脫鹽水。此外，脫硫系統(tǒng)還會發(fā)生如下副反應(yīng)：

此反應(yīng)產(chǎn)生大量H+，剛好提供給下一反應(yīng)：過剩的H+會與溶液中Na2CO3和NaHCO3發(fā)生中和反應(yīng)，此時溶液的堿度會迅速下降。由溶液生成的副產(chǎn)物和硫化物，在相對壓力較高條件下，溶液選擇吸收CO2比H2S強，所以溶液的pH會更低一些，有時小于8.0，基本都在8.5以下，此時，還會造成CO2腐蝕，反應(yīng)如下：

6.電化學(xué)腐蝕。脫硫溶液為電解質(zhì)溶液，溶液流動處和靜止處由于濃度的差別會形成濃差電池而造成電化學(xué)腐蝕。容器封頭或水平管道的底都會有少量硫膏及結(jié)晶產(chǎn)物沉淀，因此，也會發(fā)生類似的腐蝕現(xiàn)象。

從三廠測厚數(shù)據(jù)可知，25點、26點為1#筒體壁厚，27點為1#底部封頭厚度；28點、29點位2#筒體壁厚，30點為2#底部封頭厚度。筒體厚度均比較均勻，由于2個閃蒸槽大小一致，故所受腐蝕情況基本一致。

三、解決措施

脫硫設(shè)備腐蝕的發(fā)生是不可避免的，只是腐蝕程度輕重、腐蝕部位不同而已。對腐蝕區(qū)域進行科學(xué)監(jiān)測和分析，對腐蝕部位進行科學(xué)防腐處理是非常重要的。具體措施如下。

1.加強設(shè)備防腐工作。一般采用的防腐方法為噴環(huán)氧樹脂再涂防腐。每次大修都應(yīng)檢查防腐層，并對脫落損傷部分要及時修補，在修補和防腐過程中要有專人負(fù)責(zé)，以確保修補和防腐的質(zhì)量和效果。

2.在配制系統(tǒng)栲膠溶液或向系統(tǒng)補水時，必須使用脫鹽水，嚴(yán)禁使用一次水或其他含有金屬離子（比如Fe3+）的水。

3.對溶液組分進行詳細(xì)分析。特別是對SO42–和HS–這樣易產(chǎn)生腐蝕的化學(xué)介質(zhì)，要嚴(yán)格控制其含量，使其含量在腐蝕效應(yīng)以下。當(dāng)含量高時必須采取有效的措施，以降低溶液中SO42–和HS–含量，同時有效控制溶液中懸浮硫及其他固體顆粒含量，減少對設(shè)備、管道的沖刷。

4.定期對設(shè)備進行測厚檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

5.生產(chǎn)過程中，應(yīng)盡量使管內(nèi)溶液保持流動狀態(tài)，對于難以實現(xiàn)溶液流動的區(qū)域或位置應(yīng)采用不銹鋼材質(zhì)。

6.加強工藝管理，嚴(yán)格執(zhí)行化工工藝指標(biāo)，嚴(yán)禁超壓現(xiàn)象；保持合理液位。

7.針對下封頭的普遍腐蝕現(xiàn)象，在確保安全和不堵塞管道的前提下，可把出液管線改為直接從槽封頭開孔向下彎出，避免形成溶液局部濃度差和硫磺、腐蝕解質(zhì)的結(jié)晶物沉淀。

8.針對溶液的電化學(xué)腐蝕性，要依據(jù)其原理，及時分析溶液中的各組分和溶液的電位大小，根據(jù)組分和電位變化，適時加入物質(zhì)調(diào)整組分及電位大小，有效減少腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。

9.針對溶液的電化學(xué)腐蝕性，要依據(jù)其原理，及時分析溶液中的各組份和溶液的電位大小。根據(jù)組份和電位變化，適時加入合適的物質(zhì)來調(diào)整組分及電位大小，有效減緩腐蝕速度

10.在腐蝕因素中，副鹽的產(chǎn)生引起的腐蝕也要引起足夠的重視。在吸收塔內(nèi)未被氧化的HS–，進入噴射器再生槽被空氣氧化，是生成硫代硫酸鈉等副鹽的主要原因。所以在生產(chǎn)過程中，維持適宜的溶液組成和足夠的反應(yīng)時間是降低進入噴射器再生槽富液中HS–的濃度的主要措施，可以顯著降低副鹽的生產(chǎn)，從而減少對設(shè)備及管道的腐蝕。