浅谈硫磺回收装置腐蚀分析与防腐蚀措施

2020-01-14李晖中海油东方石化有限责任公司海南东方572600

化工管理 2020年12期

李晖（中海油东方石化有限责任公司，海南东方572600）

硫磺回收装置每年大概产硫磺25000炖，其需要对煤制氢装置、脱硫装置、含硫污水处理装置中的酸气进行处理，这个过程中及其容易产生腐蚀。在本文中，笔者分析了克劳斯硫磺回收装置的各种腐蚀现象，希望能为炼油的硫磺回收设备防腐蚀工作带来一些有用的参考依据。

1 硫酸回收装置为什么会产生腐蚀

在炼化企业中，硫磺回收装置是非常重要的一种设备，其作用在于对不同装置以及各个阶段产生的化学物质进行安全处理。在温度很高的情况下，如果具有各种功能的催化剂，那么硫化氢会转变为单质硫。由于硫磺回收非常复杂，各种来源以及成分的尾气会形成不同的酸性气体，容易形成对设备的腐蚀。由于生产技术以及生产流程的差异，也导致了装置内产生各种各样的化学反应，这些反应包括了低温反应、应力反应、高温反应，其中的生成物容易对设备产生一定的腐蚀。所以笔者分析了腐蚀的种类，也提出了防腐蚀的各种措施[1]。

2 腐蚀的种类

2.1 硫化氢腐蚀

在硫磺回收过程中的气体，容易产生硫化氢、二氧化碳等化学物质，形成了腐蚀的现象。其中的氢进入钢材中，导致钢材产生氢鼓泡、氢脆的问题，甚至有些裂痕形成。在硫磺回收装置的酸气管道、酸水压送灌、硫冷凝冷却器内部，很容易产生腐蚀现象。进行检修的过程中，非常容易发现其中的腐蚀现象，一般呈点状、颜色为黑色或者白色[2]。而且装置中热换器管束接头的焊接形式是胀接，管子和管板连接位置因为产生了残余应力，而且在硫化氢以及二氧化碳的影响下，会形成腐蚀和裂痕。

2.2 露点腐蚀

在硫磺的回收反应过程中，容易产生很多水蒸气和很多二氧化硫。这些二氧化硫会逐渐转化为三氧化硫，而且和水蒸气进行结合，形成腐蚀性很强的硫酸。在水蒸气含量超过10%时，硫酸露点会不断的产生变化，而且腐蚀速率也会随着温度的降低而不断增加。如果温度为70℃左右，有50%的硫酸，那么腐蚀的速率会非常高。而在装置中，硫酸冷却器管程出口端属于最容易产生这种腐蚀的区域，如果实际处理量比设计值更低，那么便能导致真实温度低于露点温度。一旦硫磺冷却器管程出口温度没有达到150°，则过程气非常容易产生露点腐蚀。此外，在一定的温度和湿度下，装置所排放的硫化物、二氧化碳、氮氧化物会产生极大的腐蚀，导致防腐蚀层脱落[3]。

2.3 高温硫化腐蚀

在装置的主燃烧炉中，酸气以及空气会燃烧，温度升高至1200℃左右。而且在这个过程中容易产生二氧化碳、二氧化硫、硫蒸气，一旦装置中的金属温度达到300℃，那么其中的碳钢材料会形成高温硫化腐蚀，而且腐蚀随着温度的升高而进行扩展。此外，如果碳钢的表面温度越来越高，那么材料的机械性能会减少，导致钢材失去承压能力。同时主燃烧炉的各级再热炉配风、酸气配风，导致了氧气过量，最终使得反应器中的液硫燃烧，形成机器的腐蚀。

2.4 化学腐蚀

装置中的尾气含有太多的二氧化硫，加氢还原的效率逐渐降低。而且加氢氧化剂的钝化，导致了二氧化硫随着加氢反应穿过而且进入急冷塔中，其中的冷却水PH 值不断降低。如果没有得到合理的处理，急冷塔循环冷却系统就容易产生化学腐蚀。二氧化硫还会渗透胺液气体，腐蚀其中的管道以及设备[4]。同时，二氧化硫穿透现象也会对装置产生一定的腐蚀，最终导致胺液失去作用。由于尾气在燃烧的过程中，容易产生氧化氮以及二氧化硫，形成酸性腐蚀物质。尤其是在多雨的季节，哪怕排出的尾气里仅有少量的二氧化硫，也容易在装置区域产生酸雨。一般情况下，化学腐蚀产生于急冷塔以及酸水空冷器、后冷气、酸水管道等位置。尾气烟囱以及灼烧炉也会形成硝酸、硫酸腐蚀。

3 放腐蚀的措施

3.1 工艺方面的措施

第一是开停工方面的保护。在设备停工之后，其中的管线不能有酸性物质，这些物质包括了残硫、过程气等等。如果不需要打开检查的管线以及设备，则要通过氮气吹扫而且充满氮气，促使其被密封起来，避免系统的湿空气渗透冷凝，而且温度也要维持在系统压力相对的露点中。在检修设备时，必须要采用惰性气体吹扫设备，扫除其中的酸性物质。

第二是对操作过程的控制，必须根据一定的工艺指标来进行操作。同时做好仪表维护，促使硫化氢以及二氧化硫在其中合理运行，进行配风，提高硫的转化效率。避免产生更多的二氧化硫，防止形成低温二氧化硫露点腐蚀以及低温三氧化硫露点腐蚀[5]。按照尾气停工的情况来充氮，促使系统维持微正压状态。最后也要和开工设备进行隔离，避免氧气和水、过程气混合，产生腐蚀现象。

3.2 设备方面的措施

第一是外部保温。必须针对硫磺回收装置进行保温，其中的壳体内部衬里能减少设壁温现象，避免高温硫腐蚀。然而设备壁温不能太低，要高于露点腐蚀温度，这样能减少低温露点腐蚀的产生。第二是设备选材。设备中的主燃烧炉废热锅炉以及焚烧炉蒸汽过热器换热管产生了高温硫腐蚀，所以需要选择合适的材料，保证壳体不会产生高温硫腐蚀、低温露点腐蚀，常见的有Q245R。而反应器内件一般采用O22G17Ni2Mo2 材质；制硫炉、焚烧炉的隔热采用高铝水泥浇注料；尾气焚烧炉烟囱需采用ND钢，并涂刷耐酸涂料；冷凝器换热管材质需要选择ND钢，耐腐蚀，防止裂开[6]。

3.3 防腐结构设计

在对反应器进行设计的过程中，要防止采用高应力集中的形式。同时也要安装隔热耐磨衬里以及隔热防雨罩，而且还要在燃烧炉中安装隔热耐火衬里。这样一来，便能避免产生露点腐蚀。不管在哪种情况下，燃烧炉炉壁温度都必须大于二氧化硫的露点腐蚀，温度范围控制在160℃到280℃之间。而且要在炉壁上面要安装防护罩，防护罩的温度为180℃，避免因为环境温度变化导致壁炉的腐蚀。对于容易产生低温露点腐蚀的设备，比如液硫储罐、捕集器等，必须使其处于露点温度以上，防止产生露点腐蚀的现象。