硫磺回收裝置工藝設(shè)備腐蝕成因與防護(hù)措施

王孟軍

內(nèi)蒙古鄂爾多斯市烏審旗圖克中天合創(chuàng)化工工業(yè)園區(qū)中天合創(chuàng)化工分公司甲醇部

硫磺回收裝置工藝設(shè)備腐蝕成因與防護(hù)措施

王孟軍

內(nèi)蒙古鄂爾多斯市烏審旗圖克中天合創(chuàng)化工工業(yè)園區(qū)中天合創(chuàng)化工分公司甲醇部

硫磺回收裝置屬于末端裝置，由于原料復(fù)雜，設(shè)備腐蝕不僅有化學(xué)腐蝕還有電化學(xué)腐蝕，還可能多種腐蝕同時(shí)存在，因此硫磺裝置的設(shè)備腐蝕較嚴(yán)重，不但會(huì)造成設(shè)備壽命縮短、非計(jì)劃停工，甚至?xí)l(fā)生人身傷亡事故。腐蝕問(wèn)題雖不可避免，但其危害仍是可以控制和消除的。裝置技術(shù)人員應(yīng)了解腐蝕機(jī)理、腐蝕類型，從合理選材、工藝操作、設(shè)備設(shè)計(jì)制造等諸多方面采取綜合措施，從而確保裝置的安全平穩(wěn)長(zhǎng)周期運(yùn)行?；诖吮疚姆治隽肆蚧腔厥昭b置工藝設(shè)備腐蝕成因與防護(hù)措施。

硫磺回收裝置工藝；設(shè)備腐蝕；成因；防護(hù)措施

1 、裝置概括

硫磺回收裝置是中天合創(chuàng)鄂爾多斯煤炭深加工示范項(xiàng)目的配套項(xiàng)目，回收處理項(xiàng)目包括低溫甲醇洗單元來(lái)的酸性氣、一氧化碳變換單元來(lái)的酸性氣以及氣化單元酸性氣分離器來(lái)的酸性氣中的硫，實(shí)現(xiàn)尾氣達(dá)標(biāo)排放，屬于環(huán)保裝置。

2 、硫磺回收裝置工藝過(guò)程

Claus制硫總的反應(yīng)可以表示為：

Claus系統(tǒng)是由硫化氫與氧氣部分燃燒的熱反應(yīng)段及兩級(jí)常規(guī)Claus催化反應(yīng)段組成，兩級(jí)Claus反應(yīng)后，硫回收率可達(dá)93～95%。

Claus制硫總的反應(yīng)可以表示為：

在反應(yīng)爐內(nèi)，反應(yīng)(1)是部分燃燒法的主要反應(yīng)，反應(yīng)比率隨爐溫變化而變化，爐溫越高平衡轉(zhuǎn)化率越高；除反應(yīng)(1)外，還進(jìn)行以下主反應(yīng)：

采用分流法時(shí)，反應(yīng)爐內(nèi)的主反應(yīng)是反應(yīng)(2)，進(jìn)入反應(yīng)爐的H2S幾乎全部生成SO2。在轉(zhuǎn)化器中發(fā)生以下主反應(yīng)：

由于酸性氣中存在烴類，反應(yīng)爐內(nèi)還發(fā)生烴類的分解反應(yīng)。

在轉(zhuǎn)化器中除反應(yīng)(3)外，在300℃以上還發(fā)生 CS2和 COS的水解反應(yīng)：

來(lái)自低溫甲醇洗單元的酸性氣和氣化單元的高閃氣分別進(jìn)入酸性氣分液罐261V01和261V03經(jīng)脫液后，經(jīng)蒸汽預(yù)熱器(中低壓1.3MPa)預(yù)熱后，分兩系列進(jìn)入制硫燃燒爐(261H01)的火嘴；根據(jù)制硫反應(yīng)需氧量，通過(guò)比值調(diào)節(jié)嚴(yán)格控制進(jìn)爐氧氣量，經(jīng)燃燒，將酸性氣中的氨和烴類等有機(jī)物全部分解。在制硫燃燒爐內(nèi)約65%(v)的H2S進(jìn)行高溫克勞斯反應(yīng)轉(zhuǎn)化為硫，余下的H2S中有1/3轉(zhuǎn)化為S02，燃燒時(shí)所需純氧氣由空分裝置供給。制硫燃燒爐(261H01)的配風(fēng)量是關(guān)鍵，為此，在制硫尾氣管道上安裝了一臺(tái)H2S/SO2在線比值分析儀，隨機(jī)分析尾氣中H2S/SO2比率，并通過(guò)反饋信號(hào)調(diào)節(jié)供風(fēng)管道上的微調(diào)閥，使過(guò)程氣中的H2S/SO2比率始終趨近2：1，從而獲得最高的Claus轉(zhuǎn)化率。

3 、硫磺回收裝置工藝設(shè)備腐蝕成因

3.1 高溫硫腐蝕

制硫爐出來(lái)的高溫過(guò)程氣中含有H2S，SO2，COS，CS2、硫蒸氣和水蒸氣等腐蝕性物質(zhì)，這些物質(zhì)常以復(fù)合形式在制硫爐內(nèi)構(gòu)件、高溫?fù)胶祥y、廢熱鍋爐、反應(yīng)器內(nèi)構(gòu)件和尾氣焚燒爐等位置發(fā)生高溫硫腐蝕，溫度越高，高溫硫腐蝕越嚴(yán)重。

圖1 至圖3 是某企業(yè)硫磺回收裝置制硫爐由于高溫硫腐蝕造成。

從圖1 至圖3 可看出，火嘴扇葉氧化腐蝕嚴(yán)重，燒嘴出口處襯里部分破損嚴(yán)重，導(dǎo)致襯里破損處密封法蘭腐蝕損壞、高溫氧化腐蝕減薄嚴(yán)重，火嘴出口法蘭密封面氧化腐蝕嚴(yán)重，表面呈灰黑色，減薄嚴(yán)重，焊縫局部。

3.2 硫化氫腐蝕

硫化氫的腐蝕作用破壞力極強(qiáng)。硫化氫腐蝕對(duì)于能源企業(yè)業(yè)的影響力很大，硫化氫的腐蝕可能會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度極高的鋼材合金產(chǎn)品產(chǎn)生裂痕，出現(xiàn)開(kāi)裂的現(xiàn)象。在這種情況下，如果不做出及時(shí)的防護(hù)措施，采取有效手段進(jìn)行處理，十分有可能出現(xiàn)設(shè)備泄露等現(xiàn)象，造成不可挽回的后果，破壞整個(gè)硫磺回收的工作過(guò)程。

圖1 制硫爐燒嘴翅片

圖2 燒嘴出口處襯里破損

圖3 燒嘴出口處法蘭密封面氧化減薄

4 、防護(hù)措施

4.1 加強(qiáng)溫度控制

加強(qiáng)對(duì)溫度的控制是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它能大大降低裝置與設(shè)備腐蝕的可能性。降低溫度一般需要在工作過(guò)程之前進(jìn)行操作控制，盡可能的把溫度控制在操作范圍之下。一般情況下，溫度的變化范圍很大，這就需要運(yùn)用科學(xué)的方法來(lái)降低溫度。

4.2 改善除氧水質(zhì)

硫磺回收裝置工藝設(shè)備的作業(yè)過(guò)程中，需要用到除氧水質(zhì)。然而，除氧水質(zhì)中如果含有過(guò)多的氯離子，那么就會(huì)很容易對(duì)其表面的鈍化膜造成侵蝕現(xiàn)象，也很有可能出現(xiàn)腐蝕的裂痕。另外，硫磺回收裝置應(yīng)該嚴(yán)格控制水分質(zhì)量的硬度，盡可能的減少水垢的產(chǎn)生。除氧水質(zhì)的改善有利于降低水質(zhì)的酸堿程度，減少水質(zhì)中的氯離子，從而降低硫磺回收裝置腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生概率。

4.3 規(guī)范操作手段

在硫磺回收裝置的操作過(guò)程中，要求工作人員具有專業(yè)的知識(shí)水平和素養(yǎng)，嚴(yán)格按照要求和規(guī)范進(jìn)行流程操作，將需要用到的化學(xué)成分、水分、酸堿度和外部環(huán)境等等因素控制在合理范圍之內(nèi)。操作的規(guī)范程度越高，設(shè)備腐蝕發(fā)生的可能性就越小?；て髽I(yè)要選用高質(zhì)量且經(jīng)營(yíng)執(zhí)照來(lái)源于正規(guī)工廠的機(jī)器設(shè)備，并且對(duì)工作人員進(jìn)行崗前專業(yè)技能水平的培訓(xùn)，培訓(xùn)成績(jī)合格后方可上崗。

總之，做好預(yù)防硫磺回收裝置的設(shè)備腐蝕情況是保證生產(chǎn)過(guò)程的安全，平穩(wěn)的必要條件，因此進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)其的研究非常有必要。

[1]肖生科，廖忠陶，劉強(qiáng).硫磺回收裝置優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)策略[J].石油煉制與化工，2010，04：22-26.

[2]陳章勇，劉吉祥.硫磺回收裝置中的異形廢熱鍋爐設(shè)計(jì)[J].中氮肥，2010，05：38-41.

[3]朱曉航.硫酸裝置關(guān)鍵設(shè)備腐蝕機(jī)制與防護(hù)對(duì)策[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2010.