硫磺回收裝置急冷水腐蝕泄漏分析及對(duì)策

王曉輝

摘要：隨著裝置的長(zhǎng)期運(yùn)行，硫磺回收裝置的系統(tǒng)腐蝕日益嚴(yán)重，影響到了裝置的正常生產(chǎn)，甚至威脅到整個(gè)生產(chǎn)，所以，本文將研究的重點(diǎn)放在硫磺回收裝置的腐蝕分析與防護(hù)問題上，力求進(jìn)行深入的探究和分析，以保證硫磺回收裝置環(huán)保、安全、長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行，為回收周期平穩(wěn)運(yùn)行創(chuàng)造必要條件。

關(guān)鍵詞：急冷水;腐蝕

引言

文章介紹了某公司硫磺回收裝置運(yùn)行期間，尾氣急冷塔的循環(huán)急冷水線彎頭出現(xiàn)了腐蝕穿孔泄漏，分析了故障原因并制定改進(jìn)措施，經(jīng)更換彎頭后，迅速恢復(fù)了生產(chǎn)的全過程。

一、硫磺回收裝置的腐蝕類型

（一）低溫濕硫化氫腐蝕

低溫濕硫化氫腐蝕是指溫度低于230℃的H2S-H2O環(huán)境中，硫化氫與腐蝕介質(zhì)（如NH3、水等）共同形成腐蝕環(huán)境，在裝置的低溫部位造成嚴(yán)重的腐蝕。硫磺回收裝置原料酸性氣中含有80%多的硫化氫及一定濃度的水蒸汽，反應(yīng)后的過程氣中水蒸汽也不可避免，所以裝置系統(tǒng)中低溫硫化氫腐蝕大量存在，只是不同部位，腐蝕的強(qiáng)弱不同而已。

（二）高溫硫腐蝕

在設(shè)備高溫部位（240～425℃）會(huì)出現(xiàn)高溫硫的均勻腐蝕。實(shí)際腐蝕過程為系統(tǒng)中的硫化氫和元素硫與鋼材表面直接作用產(chǎn)生腐蝕，在375～425℃的高溫環(huán)境中，按Fe+H2S→FeS+H2進(jìn)行反應(yīng)，元素硫（S）按Fe+S→FeS進(jìn)行反應(yīng)，其腐蝕比H2S的腐蝕還劇烈。在制硫爐內(nèi)，高溫（≥800℃）作用下，發(fā)生高溫克勞斯反應(yīng)，就有65%左右的單質(zhì)硫生成，所以在這后續(xù)的流程一直到加氫反應(yīng)器入口，一直有未反應(yīng)的硫化氫及未冷凝回收的單質(zhì)硫存在，因此高溫硫腐蝕在硫磺回收裝置大部分系統(tǒng)中存在，其主要集中在制硫爐、余熱鍋爐、反應(yīng)器及各級(jí)冷凝冷卻器入口等部位。

（三）硫磺過程氣的露點(diǎn)腐蝕

在過程氣中存在著SO2和水份，并且會(huì)發(fā)生反應(yīng)形成亞硫酸蒸汽，若系統(tǒng)中溫度小于對(duì)應(yīng)的露點(diǎn)溫度，高濃度的亞硫酸就會(huì)生成，腐蝕碳鋼設(shè)備。為了保護(hù)設(shè)備，防止出現(xiàn)設(shè)備殼體腐蝕的現(xiàn)象，通常在反應(yīng)器、制硫爐和煙囪等設(shè)備設(shè)計(jì)了保護(hù)襯里，若襯里發(fā)生脫落或裂縫現(xiàn)象，過程氣就會(huì)進(jìn)入襯里的內(nèi)部直接接觸設(shè)備，最終形成局部的腐蝕現(xiàn)象。在這時(shí)襯里內(nèi)部的亞硫酸蒸汽由于低溫而產(chǎn)生冷凝，造成漏點(diǎn)腐蝕，與此同時(shí)，有一部分SO2還會(huì)氧化成為SO3，當(dāng)SO3和水相遇時(shí)就會(huì)生成硫酸蒸汽，對(duì)比亞硫酸蒸汽，由于硫酸蒸汽可以在更高的漏點(diǎn)溫度下冷凝，因此可以造成設(shè)備的嚴(yán)重腐蝕。

二、急冷水循環(huán)運(yùn)行存在問題

C-201介質(zhì)為急冷水，介質(zhì)溫度一般控制在30～45℃，操作壓力范圍在0.4～0.6MPa，通過熱交換吸收尾氣中的硫化氫、以及少量二氧化碳。由于硫化氫溶于水呈酸性水，因此，為典型的低溫濕硫化氫腐蝕環(huán)境。而硫化氫（H2S）溶于水中后電離呈酸性，金屬在H2S水溶液中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，金屬部位發(fā)生陽極反應(yīng)產(chǎn)生FeS，引起設(shè)備或管道壁減薄的腐蝕。H2S腐蝕是均勻腐蝕，產(chǎn)生大量的腐蝕產(chǎn)物，這些產(chǎn)物在金屬表面形成一層保護(hù)膜，但由于膜的脆性，隨著厚度的加大和流體的沖刷，這層保護(hù)膜可能就會(huì)脫落，因此新的金屬表面重新暴露在腐蝕介質(zhì)中。

三、改進(jìn)措施

（一）合理的工藝設(shè)計(jì)

合理的工藝設(shè)計(jì)，可以從源頭上避免或減緩系統(tǒng)腐蝕。根據(jù)裝置設(shè)備、管線不同的工作介質(zhì)，在設(shè)計(jì)時(shí)選擇不同的材質(zhì)，來減緩相關(guān)腐蝕。合理管線、設(shè)備布置，避免出現(xiàn)袋形管，防止出現(xiàn)低點(diǎn)、死點(diǎn)，因?yàn)檫@些部位非常容易積存酸性水，造成局部穿孔或者腐蝕現(xiàn)象。各設(shè)備合理梯度布置，比如，設(shè)計(jì)應(yīng)考慮一級(jí)冷凝冷卻器過程氣入口應(yīng)低于余熱鍋爐入口等，避免反應(yīng)生成的硫磺過多的在系統(tǒng)中留存;相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范與裝置實(shí)際生產(chǎn)相結(jié)合，合理設(shè)計(jì)各系統(tǒng)管線的流速，比如，實(shí)際運(yùn)行中，存在嚴(yán)重沖刷腐蝕的中壓蒸汽凝結(jié)水可以適當(dāng)降低流速，合理布管，減少彎頭;盡量避免中壓設(shè)備或管線直接通入低壓或低低壓設(shè)備或管線，比如XX煉廠硫磺回收裝置尾氣處理蒸汽發(fā)生器曾發(fā)生過因中壓蒸汽凝結(jié)水直接沖刷換熱管而爆管，導(dǎo)致尾氣處理系統(tǒng)停工檢修的事件。如上所述，因設(shè)計(jì)不合理而導(dǎo)致系統(tǒng)腐蝕的因素還很多，這需要我們周密考慮，從設(shè)計(jì)上、源頭上消除加劇系統(tǒng)腐蝕的細(xì)節(jié)。

（二）精細(xì)工藝操作

操作人員精心操作，根據(jù)工藝卡指標(biāo)嚴(yán)格控制各部位的溫度、壓力，雖然這種做法不一定可以完全防止高溫流腐蝕，但是可以對(duì)露點(diǎn)腐蝕進(jìn)行完全避免。嚴(yán)格控制制硫爐的配風(fēng)比，盡可能提高裝置硫磺收率，降低尾氣處理系統(tǒng)硫化氫、二氧化硫的含量，從而降低系統(tǒng)腐蝕，還要防止配風(fēng)過多，導(dǎo)致反應(yīng)器床層超溫而影響設(shè)備的正常運(yùn)行，同時(shí)，還要防止因?yàn)榭諝獾牟蛔愣鴮?dǎo)致床層積碳，進(jìn)而影響裝置的正常生產(chǎn)。對(duì)酸性氣中烴的含量進(jìn)行控制，避免因?yàn)闊N含量太高而導(dǎo)致制硫爐爐膛溫度超過正常范圍，損害耐火襯里，從而進(jìn)一步的對(duì)設(shè)備造成腐蝕。經(jīng)常檢查各設(shè)備、管線的伴熱及保溫，避免因?yàn)楣芫€或設(shè)備外壁的溫度太低而引起的低溫露點(diǎn)腐蝕。在裝置進(jìn)行開工或者停工時(shí)，嚴(yán)格按照開停工規(guī)程對(duì)催化劑進(jìn)行開工預(yù)硫化或者停工鈍化，避免在正常生產(chǎn)時(shí)因催化劑活性不夠而引起SO2的含量超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，從而進(jìn)一步的對(duì)設(shè)備造成腐蝕。在裝置停工過程中，確保停得穩(wěn)，吹得盡，以保證硫化氫、二氧化硫、單質(zhì)硫等腐蝕介質(zhì)盡可能少的在系統(tǒng)中留存，以降低裝置系統(tǒng)腐蝕?？梢杂玫?dú)鈦砦⒄龎罕Ｗo(hù)其他不需要再打開的管線和設(shè)備，以確保管線和設(shè)備保持干燥，無氧，避免產(chǎn)生露點(diǎn)腐蝕或硫酸、亞硫酸腐蝕。在保證正常的系統(tǒng)反應(yīng)條件下，合理控制反應(yīng)器入口溫度及系統(tǒng)伴熱溫度，可以降低系統(tǒng)蒸汽用量，從而降低蒸汽、凝結(jié)水對(duì)系統(tǒng)的沖刷腐蝕。

（三）加強(qiáng)裝置全生命周期管理

加強(qiáng)裝置全生命周期管理。在設(shè)計(jì)階段，從細(xì)節(jié)著眼，與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，進(jìn)行嚴(yán)格設(shè)計(jì)審查，從源頭上避免引起加劇腐蝕的因素。在設(shè)備、材料的采購環(huán)節(jié)，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行采購。加強(qiáng)施工質(zhì)量管理，細(xì)致到設(shè)備管線的防腐及保溫的高標(biāo)準(zhǔn)施工，便可以有效減緩大氣腐蝕、海邊鹽霧腐蝕等外部腐蝕。日常檢維修中，加強(qiáng)檢維修質(zhì)量管理，避免有毒有害介質(zhì)泄漏，可以有效降低裝置環(huán)境中的腐蝕性氣體含量，從而可以減緩腐蝕;裝置維護(hù)中，做到應(yīng)修必修，該防腐的地方及時(shí)進(jìn)行防腐，可以有效避免裝置異常腐蝕，保證裝置正常生產(chǎn)。

結(jié)語

在硫磺回收裝置的正常生產(chǎn)中，腐蝕無時(shí)不存在，無處不存在，因此裝置腐蝕管理與防腐也應(yīng)跟上，需要采取上述等諸多措施來進(jìn)行防護(hù)，以確保裝置環(huán)保、安全、長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行，從而為正常生產(chǎn)創(chuàng)造有利條件。

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