硫磺回收裝置的腐蝕與防護(hù)

楊斌(中石化股份天津分公司煉油部, 天津 300270)

0 引言

硫磺回收裝置在生產(chǎn)的過程中，由于原料和產(chǎn)物的性質(zhì)，會(huì)產(chǎn)生多種腐蝕類型的腐蝕，對(duì)裝置的安全生產(chǎn)和設(shè)備的維護(hù)都有一定的危害，因此針對(duì)這些腐蝕必須有合理的防護(hù)措施才能保證整個(gè)裝置的良好運(yùn)行。

1 硫磺裝置的腐蝕發(fā)生因素分析

1.1 硫磺原料氣的腐蝕因素

硫磺原料氣在燃燒后產(chǎn)生高溫過程氣，氣體中成分主要為H2S、SO2水蒸氣等，當(dāng)溫度高于310℃時(shí)，就會(huì)對(duì)碳鋼產(chǎn)生高溫硫化腐蝕。由于H2S與鐵產(chǎn)生反應(yīng)，生成硫化亞鐵，而單質(zhì)硫與鐵也會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的反應(yīng)。這種腐蝕現(xiàn)象多發(fā)生于酸性氣的燃燒過程中，一般發(fā)生在燃燒爐內(nèi)構(gòu)件(如燃燒火嘴、酸性氣入口等）、廢熱鍋爐出入口、尾氣焚燒爐入口等。由于高溫硫化腐蝕主要影響因素為溫度，因此要求生產(chǎn)過程中嚴(yán)禁超溫，同時(shí)要控制好系統(tǒng)的氣風(fēng)比，保證裝置的H2S/ SO2比值以及其他反饋設(shè)備運(yùn)行正常，嚴(yán)格控制系統(tǒng)氧含量。

1.2 硫磺過程氣的腐蝕因素

硫磺過程氣是露點(diǎn)腐蝕的主要介質(zhì)，多發(fā)生在處理硫磺尾氣的低溫范圍內(nèi)。在過程氣中，存有水分及SO2，生成亞硫酸蒸汽，如果溫度在露點(diǎn)溫度以下，就會(huì)產(chǎn)生濃度極高的亞硫酸，對(duì)碳鋼設(shè)備造成腐蝕。燃燒爐、轉(zhuǎn)化器、煙囪等設(shè)備襯里是為保護(hù)設(shè)備防止殼體腐蝕而準(zhǔn)備的，當(dāng)襯里出現(xiàn)脫落、裂縫時(shí)，過程氣將會(huì)進(jìn)到襯里內(nèi)層與設(shè)備發(fā)生直接接觸，產(chǎn)生局部腐蝕。此時(shí)進(jìn)入襯里內(nèi)層的SO2因?yàn)闇囟鹊投淠a(chǎn)生露點(diǎn)腐蝕，同時(shí)部分SO2氧化成SO3，在遇到水后形成硫酸蒸汽，而硫酸蒸汽能在比SO2露點(diǎn)溫度更高的情況下冷凝，進(jìn)而對(duì)設(shè)備造成嚴(yán)重腐蝕。此類腐蝕的防護(hù)需要嚴(yán)格控制裝備各設(shè)備的溫度，確保各設(shè)備在設(shè)計(jì)的工藝參數(shù)范圍內(nèi)運(yùn)行，同時(shí)要保證在開工前或停工后對(duì)有襯里的設(shè)備仔細(xì)檢查，保證襯里的完整性，防止因?yàn)橐r里自身質(zhì)量問題造成設(shè)備的腐蝕。

1.3 酸性介質(zhì)及積水等腐蝕因素

硫磺回收裝置原料氣至燃燒爐前管線等位置，尤其是低點(diǎn)容易積存酸性水，碳鋼材料在這種環(huán)境下，會(huì)產(chǎn)生腐蝕和局部穿孔，生成硫化亞鐵，同時(shí)腐蝕過程可產(chǎn)生氫，滲入鋼材內(nèi)部導(dǎo)致氫脆及氫鼓泡，管線及設(shè)備的焊縫處會(huì)因此發(fā)生硫化物的應(yīng)力腐蝕而開裂；急冷部設(shè)備和管線的材質(zhì)產(chǎn)生不同程度局部腐蝕穿孔和點(diǎn)蝕，從而造成局部坑蝕和管線壁厚不均勻，進(jìn)而造成泄漏。造成此類腐蝕的主要影響因素是SO2濃度、溫度以及管線和設(shè)備的材質(zhì)。因此在過程氣進(jìn)入尾氣部分時(shí)，必須盡可能的降低SO2濃度，或者在尾氣加氫部分，保證H2在線分析儀的正常運(yùn)行，通過加氫反應(yīng)，將SO2轉(zhuǎn)化為H2S；溫度的升高會(huì)加劇此類腐蝕的嚴(yán)重程度；其次整個(gè)硫磺回收裝置的介質(zhì)呈酸性，合理的選用耐腐蝕材質(zhì)的管線和設(shè)備將能很大程度上減輕腐蝕，對(duì)整個(gè)裝置安全平穩(wěn)生產(chǎn)有很重要的影響。

2 針對(duì)裝置的腐蝕防護(hù)手段

上文所列的幾種類型的腐蝕是硫磺回收裝置比較常見、對(duì)設(shè)備和生產(chǎn)影響比較大的腐蝕，對(duì)于整個(gè)裝置的安全生產(chǎn)，同樣還要防護(hù)其他類型的腐蝕，通過工藝、設(shè)備等多方面內(nèi)容，綜合考量，盡可能降低腐蝕對(duì)裝置的影響。

2.1 工藝防腐

控制酸性氣中的烴含量，防止由于烴含量突增，造成燃燒爐超溫以及影響硫磺質(zhì)量，導(dǎo)致耐火襯里的損壞，進(jìn)而腐蝕設(shè)備。精細(xì)操作，嚴(yán)格按照工藝參數(shù)指標(biāo)控制溫度，在滿足工藝條件的前提下，盡量將溫度控制在下限范圍，雖然不能完全避免高溫硫腐蝕，但是可以完全避免露點(diǎn)腐蝕。對(duì)過程氣所經(jīng)過的反應(yīng)器、水冷器及管線等外壁加保溫層，防止由于設(shè)備或管線外壁溫度低造成低溫露點(diǎn)腐蝕。在裝置開停工過程中，做好充分準(zhǔn)備，對(duì)催化劑開工預(yù)硫化及停工鈍化過程嚴(yán)格按照計(jì)劃進(jìn)行，防止生產(chǎn)中由于催化劑問題導(dǎo)致SO2含量超標(biāo)進(jìn)而腐蝕設(shè)備。根據(jù)系統(tǒng)生產(chǎn)量合理控制氣風(fēng)比，既要防止出現(xiàn)空氣不足產(chǎn)生黑硫磺，更要防止空氣過量燃燒使催化劑失活，造成急冷塔堵塞和尾氣設(shè)備的腐蝕。在設(shè)備檢修時(shí)，應(yīng)用惰性氣體吹掃設(shè)備，保證酸性氣及其他腐蝕介質(zhì)完全排除。對(duì)其他不需要打開的設(shè)備和管線用氮?dú)鉀_壓密封，保證設(shè)備和管線的保溫正常，防止內(nèi)部的水蒸氣對(duì)設(shè)備和管線造成露點(diǎn)腐蝕。

2.2 設(shè)計(jì)防腐

根據(jù)裝置中設(shè)備和管線所走介質(zhì)的不同，盡可能選擇耐腐蝕的材質(zhì)，尤其是酸性氣與酸性水所涉及的設(shè)備管線，避免由于腐蝕而產(chǎn)生泄漏?？筛鶕?jù)具體情況，對(duì)設(shè)備加裝陽極保護(hù)。燃燒爐的生產(chǎn)溫度很高，為防止高溫硫化腐蝕，必須選用耐火襯里。廢熱鍋爐的入口暴露在高溫過程氣下，也需要用耐火材料保護(hù)，避免高溫氣體直接接觸設(shè)備材質(zhì)。對(duì)于容易產(chǎn)生腐蝕泄漏的部位，要按計(jì)劃做定點(diǎn)測(cè)厚，對(duì)有隱患的部分及時(shí)做出處理，在條件允許的情況下，安裝在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，以便及時(shí)了解腐蝕情況，迅速排除隱患。

[1]王凱,劉文彬,楊劍鋒.硫磺回收裝置的腐蝕與防護(hù)[J].化學(xué)工程師,2015，(02).

[2]王俊艷.硫磺回收裝置設(shè)施腐蝕及防護(hù)措施的研究[J].化工科技市場(chǎng),2010，(11).