淺談硫磺回收裝置腐蝕分析與防腐蝕措施

李暉（中海油東方石化有限責任公司，海南 東方572600）

硫磺回收裝置每年大概產(chǎn)硫磺25000燉，其需要對煤制氫裝置、脫硫裝置、含硫污水處理裝置中的酸氣進行處理，這個過程中及其容易產(chǎn)生腐蝕。在本文中，筆者分析了克勞斯硫磺回收裝置的各種腐蝕現(xiàn)象，希望能為煉油的硫磺回收設(shè)備防腐蝕工作帶來一些有用的參考依據(jù)。

1 硫酸回收裝置為什么會產(chǎn)生腐蝕

在煉化企業(yè)中，硫磺回收裝置是非常重要的一種設(shè)備，其作用在于對不同裝置以及各個階段產(chǎn)生的化學物質(zhì)進行安全處理。在溫度很高的情況下，如果具有各種功能的催化劑，那么硫化氫會轉(zhuǎn)變?yōu)閱钨|(zhì)硫。由于硫磺回收非常復雜，各種來源以及成分的尾氣會形成不同的酸性氣體，容易形成對設(shè)備的腐蝕。由于生產(chǎn)技術(shù)以及生產(chǎn)流程的差異，也導致了裝置內(nèi)產(chǎn)生各種各樣的化學反應(yīng)，這些反應(yīng)包括了低溫反應(yīng)、應(yīng)力反應(yīng)、高溫反應(yīng)，其中的生成物容易對設(shè)備產(chǎn)生一定的腐蝕。所以筆者分析了腐蝕的種類，也提出了防腐蝕的各種措施[1]。

2 腐蝕的種類

2.1 硫化氫腐蝕

在硫磺回收過程中的氣體，容易產(chǎn)生硫化氫、二氧化碳等化學物質(zhì)，形成了腐蝕的現(xiàn)象。其中的氫進入鋼材中，導致鋼材產(chǎn)生氫鼓泡、氫脆的問題，甚至有些裂痕形成。在硫磺回收裝置的酸氣管道、酸水壓送灌、硫冷凝冷卻器內(nèi)部，很容易產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。進行檢修的過程中，非常容易發(fā)現(xiàn)其中的腐蝕現(xiàn)象，一般呈點狀、顏色為黑色或者白色[2]。而且裝置中熱換器管束接頭的焊接形式是脹接，管子和管板連接位置因為產(chǎn)生了殘余應(yīng)力，而且在硫化氫以及二氧化碳的影響下，會形成腐蝕和裂痕。

2.2 露點腐蝕

在硫磺的回收反應(yīng)過程中，容易產(chǎn)生很多水蒸氣和很多二氧化硫。這些二氧化硫會逐漸轉(zhuǎn)化為三氧化硫，而且和水蒸氣進行結(jié)合，形成腐蝕性很強的硫酸。在水蒸氣含量超過10%時，硫酸露點會不斷的產(chǎn)生變化，而且腐蝕速率也會隨著溫度的降低而不斷增加。如果溫度為70℃左右，有50%的硫酸，那么腐蝕的速率會非常高。而在裝置中，硫酸冷卻器管程出口端屬于最容易產(chǎn)生這種腐蝕的區(qū)域，如果實際處理量比設(shè)計值更低，那么便能導致真實溫度低于露點溫度。一旦硫磺冷卻器管程出口溫度沒有達到150°，則過程氣非常容易產(chǎn)生露點腐蝕。此外，在一定的溫度和濕度下，裝置所排放的硫化物、二氧化碳、氮氧化物會產(chǎn)生極大的腐蝕，導致防腐蝕層脫落[3]。

2.3 高溫硫化腐蝕

在裝置的主燃燒爐中，酸氣以及空氣會燃燒，溫度升高至1200℃左右。而且在這個過程中容易產(chǎn)生二氧化碳、二氧化硫、硫蒸氣，一旦裝置中的金屬溫度達到300℃，那么其中的碳鋼材料會形成高溫硫化腐蝕，而且腐蝕隨著溫度的升高而進行擴展。此外，如果碳鋼的表面溫度越來越高，那么材料的機械性能會減少，導致鋼材失去承壓能力。同時主燃燒爐的各級再熱爐配風、酸氣配風，導致了氧氣過量，最終使得反應(yīng)器中的液硫燃燒，形成機器的腐蝕。

2.4 化學腐蝕

裝置中的尾氣含有太多的二氧化硫，加氫還原的效率逐漸降低。而且加氫氧化劑的鈍化，導致了二氧化硫隨著加氫反應(yīng)穿過而且進入急冷塔中，其中的冷卻水PH 值不斷降低。如果沒有得到合理的處理，急冷塔循環(huán)冷卻系統(tǒng)就容易產(chǎn)生化學腐蝕。二氧化硫還會滲透胺液氣體，腐蝕其中的管道以及設(shè)備[4]。同時，二氧化硫穿透現(xiàn)象也會對裝置產(chǎn)生一定的腐蝕，最終導致胺液失去作用。由于尾氣在燃燒的過程中，容易產(chǎn)生氧化氮以及二氧化硫，形成酸性腐蝕物質(zhì)。尤其是在多雨的季節(jié)，哪怕排出的尾氣里僅有少量的二氧化硫，也容易在裝置區(qū)域產(chǎn)生酸雨。一般情況下，化學腐蝕產(chǎn)生于急冷塔以及酸水空冷器、后冷氣、酸水管道等位置。尾氣煙囪以及灼燒爐也會形成硝酸、硫酸腐蝕。

3 放腐蝕的措施

3.1 工藝方面的措施

第一是開停工方面的保護。在設(shè)備停工之后，其中的管線不能有酸性物質(zhì)，這些物質(zhì)包括了殘硫、過程氣等等。如果不需要打開檢查的管線以及設(shè)備，則要通過氮氣吹掃而且充滿氮氣，促使其被密封起來，避免系統(tǒng)的濕空氣滲透冷凝，而且溫度也要維持在系統(tǒng)壓力相對的露點中。在檢修設(shè)備時，必須要采用惰性氣體吹掃設(shè)備，掃除其中的酸性物質(zhì)。

第二是對操作過程的控制，必須根據(jù)一定的工藝指標來進行操作。同時做好儀表維護，促使硫化氫以及二氧化硫在其中合理運行，進行配風，提高硫的轉(zhuǎn)化效率。避免產(chǎn)生更多的二氧化硫，防止形成低溫二氧化硫露點腐蝕以及低溫三氧化硫露點腐蝕[5]。按照尾氣停工的情況來充氮，促使系統(tǒng)維持微正壓狀態(tài)。最后也要和開工設(shè)備進行隔離，避免氧氣和水、過程氣混合，產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。

3.2 設(shè)備方面的措施

第一是外部保溫。必須針對硫磺回收裝置進行保溫，其中的殼體內(nèi)部襯里能減少設(shè)壁溫現(xiàn)象，避免高溫硫腐蝕。然而設(shè)備壁溫不能太低，要高于露點腐蝕溫度，這樣能減少低溫露點腐蝕的產(chǎn)生。第二是設(shè)備選材。設(shè)備中的主燃燒爐廢熱鍋爐以及焚燒爐蒸汽過熱器換熱管產(chǎn)生了高溫硫腐蝕，所以需要選擇合適的材料，保證殼體不會產(chǎn)生高溫硫腐蝕、低溫露點腐蝕，常見的有Q245R。而反應(yīng)器內(nèi)件一般采用O22G17Ni2Mo2 材質(zhì)；制硫爐、焚燒爐的隔熱采用高鋁水泥澆注料；尾氣焚燒爐煙囪需采用ND鋼，并涂刷耐酸涂料；冷凝器換熱管材質(zhì)需要選擇ND鋼，耐腐蝕，防止裂開[6]。

3.3 防腐結(jié)構(gòu)設(shè)計

在對反應(yīng)器進行設(shè)計的過程中，要防止采用高應(yīng)力集中的形式。同時也要安裝隔熱耐磨襯里以及隔熱防雨罩，而且還要在燃燒爐中安裝隔熱耐火襯里。這樣一來，便能避免產(chǎn)生露點腐蝕。不管在哪種情況下，燃燒爐爐壁溫度都必須大于二氧化硫的露點腐蝕，溫度范圍控制在160℃到280℃之間。而且要在爐壁上面要安裝防護罩，防護罩的溫度為180℃，避免因為環(huán)境溫度變化導致壁爐的腐蝕。對于容易產(chǎn)生低溫露點腐蝕的設(shè)備，比如液硫儲罐、捕集器等，必須使其處于露點溫度以上，防止產(chǎn)生露點腐蝕的現(xiàn)象。

4 結(jié)語

綜上所述，硫磺回收裝置及其容易產(chǎn)生各種腐蝕，影響設(shè)備的運行。為此，可采取工藝措施、設(shè)備措施，或者進行防腐蝕設(shè)計?？傊?，只有合理控制工藝參數(shù)，定期對設(shè)備進行維護保養(yǎng)，選用合適的材料，這樣才能從根本上防止產(chǎn)生腐蝕，促使設(shè)備更加穩(wěn)定、安全的運行。