硫磺回收装置急冷水腐蚀泄漏分析及对策

王晓辉

摘要：随着装置的长期运行，硫磺回收装置的系统腐蚀日益严重，影响到了装置的正常生产，甚至威胁到整个生产，所以，本文将研究的重点放在硫磺回收装置的腐蚀分析与防护问题上，力求进行深入的探究和分析，以保证硫磺回收装置环保、安全、长周期平稳运行，为回收周期平稳运行创造必要条件。

关键词：急冷水;腐蚀

引言

文章介绍了某公司硫磺回收装置运行期间，尾气急冷塔的循环急冷水线弯头出现了腐蚀穿孔泄漏，分析了故障原因并制定改进措施，经更换弯头后，迅速恢复了生产的全过程。

一、硫磺回收装置的腐蚀类型

（一）低温湿硫化氢腐蚀

低温湿硫化氢腐蚀是指温度低于230℃的H2S-H2O环境中，硫化氢与腐蚀介质（如NH3、水等）共同形成腐蚀环境，在装置的低温部位造成严重的腐蚀。硫磺回收装置原料酸性气中含有80%多的硫化氢及一定浓度的水蒸汽，反应后的过程气中水蒸汽也不可避免，所以装置系统中低温硫化氢腐蚀大量存在，只是不同部位，腐蚀的强弱不同而已。

（二）高温硫腐蚀

在设备高温部位（240～425℃）会出现高温硫的均匀腐蚀。实际腐蚀过程为系统中的硫化氢和元素硫与钢材表面直接作用产生腐蚀，在375～425℃的高温环境中，按Fe+H2S→FeS+H2进行反应，元素硫（S）按Fe+S→FeS进行反应，其腐蚀比H2S的腐蚀还剧烈。在制硫炉内，高温（≥800℃）作用下，发生高温克劳斯反应，就有65%左右的单质硫生成，所以在这后续的流程一直到加氢反应器入口，一直有未反应的硫化氢及未冷凝回收的单质硫存在，因此高温硫腐蚀在硫磺回收装置大部分系统中存在，其主要集中在制硫炉、余热锅炉、反应器及各级冷凝冷却器入口等部位。

（三）硫磺过程气的露点腐蚀

在过程气中存在着SO2和水份，并且会发生反应形成亚硫酸蒸汽，若系统中温度小于对应的露点温度，高浓度的亚硫酸就会生成，腐蚀碳钢设备。为了保护设备，防止出现设备壳体腐蚀的现象，通常在反应器、制硫炉和烟囱等设备设计了保护衬里，若衬里发生脱落或裂缝现象，过程气就会进入衬里的内部直接接触设备，最终形成局部的腐蚀现象。在这时衬里内部的亚硫酸蒸汽由于低温而产生冷凝，造成漏点腐蚀，与此同时，有一部分SO2还会氧化成为SO3，当SO3和水相遇时就会生成硫酸蒸汽，对比亚硫酸蒸汽，由于硫酸蒸汽可以在更高的漏点温度下冷凝，因此可以造成设备的严重腐蚀。

二、急冷水循环运行存在问题

C-201介质为急冷水，介质温度一般控制在30～45℃，操作压力范围在0.4～0.6MPa，通过热交换吸收尾气中的硫化氢、以及少量二氧化碳。由于硫化氢溶于水呈酸性水，因此，为典型的低温湿硫化氢腐蚀环境。而硫化氢（H2S）溶于水中后电离呈酸性，金属在H2S水溶液中发生电化学反应，金属部位发生阳极反应产生FeS，引起设备或管道壁减薄的腐蚀。H2S腐蚀是均匀腐蚀，产生大量的腐蚀产物，这些产物在金属表面形成一层保护膜，但由于膜的脆性，随着厚度的加大和流体的冲刷，这层保护膜可能就会脱落，因此新的金属表面重新暴露在腐蚀介质中。

三、改进措施

（一）合理的工艺设计

合理的工艺设计，可以从源头上避免或减缓系统腐蚀。根据装置设备、管线不同的工作介质，在设计时选择不同的材质，来减缓相关腐蚀。合理管线、设备布置，避免出现袋形管，防止出现低点、死点，因为这些部位非常容易积存酸性水，造成局部穿孔或者腐蚀现象。各设备合理梯度布置，比如，设计应考虑一级冷凝冷却器过程气入口应低于余热锅炉入口等，避免反应生成的硫磺过多的在系统中留存;相关设计规范与装置实际生产相结合，合理设计各系统管线的流速，比如，实际运行中，存在严重冲刷腐蚀的中压蒸汽凝结水可以适当降低流速，合理布管，减少弯头;尽量避免中压设备或管线直接通入低压或低低压设备或管线，比如XX炼厂硫磺回收装置尾气处理蒸汽发生器曾发生过因中压蒸汽凝结水直接冲刷换热管而爆管，导致尾气处理系统停工检修的事件。如上所述，因设计不合理而导致系统腐蚀的因素还很多，这需要我们周密考虑，从设计上、源头上消除加剧系统腐蚀的细节。

（二）精细工艺操作

操作人员精心操作，根据工艺卡指标严格控制各部位的温度、压力，虽然这种做法不一定可以完全防止高温流腐蚀，但是可以对露点腐蚀进行完全避免。严格控制制硫炉的配风比，尽可能提高装置硫磺收率，降低尾气处理系统硫化氢、二氧化硫的含量，从而降低系统腐蚀，还要防止配风过多，导致反应器床层超温而影响设备的正常运行，同时，还要防止因为空气的不足而导致床层积碳，进而影响装置的正常生产。对酸性气中烃的含量进行控制，避免因为烃含量太高而导致制硫炉炉膛温度超过正常范围，损害耐火衬里，从而进一步的对设备造成腐蚀。经常检查各设备、管线的伴热及保温，避免因为管线或设备外壁的温度太低而引起的低温露点腐蚀。在装置进行开工或者停工时，严格按照开停工规程对催化剂进行开工预硫化或者停工钝化，避免在正常生产时因催化劑活性不够而引起SO2的含量超出标准范围，从而进一步的对设备造成腐蚀。在装置停工过程中，确保停得稳，吹得尽，以保证硫化氢、二氧化硫、单质硫等腐蚀介质尽可能少的在系统中留存，以降低装置系统腐蚀。可以用氮气来微正压保护其他不需要再打开的管线和设备，以确保管线和设备保持干燥，无氧，避免产生露点腐蚀或硫酸、亚硫酸腐蚀。在保证正常的系统反应条件下，合理控制反应器入口温度及系统伴热温度，可以降低系统蒸汽用量，从而降低蒸汽、凝结水对系统的冲刷腐蚀。

（三）加强装置全生命周期管理

加强装置全生命周期管理。在设计阶段，从细节着眼，与生产实际相结合，进行严格设计审查，从源头上避免引起加剧腐蚀的因素。在设备、材料的采购环节，严把质量关，严格按照设计要求进行采购。加强施工质量管理，细致到设备管线的防腐及保温的高标准施工，便可以有效减缓大气腐蚀、海边盐雾腐蚀等外部腐蚀。日常检维修中，加强检维修质量管理，避免有毒有害介质泄漏，可以有效降低装置环境中的腐蚀性气体含量，从而可以减缓腐蚀;装置维护中，做到应修必修，该防腐的地方及时进行防腐，可以有效避免装置异常腐蚀，保证装置正常生产。

结语

在硫磺回收装置的正常生产中，腐蚀无时不存在，无处不存在，因此装置腐蚀管理与防腐也应跟上，需要采取上述等诸多措施来进行防护，以确保装置环保、安全、长周期平稳运行，从而为正常生产创造有利条件。

参考文献：

[1]李洋.硫磺回收及尾气处理装置的腐蚀与防护[J].石油与天然气化工，2009，38（03）：217-220.

[2]杜志侠.污水罐的腐蚀分析与防护措施[J].石油化工腐蚀与防护，2009，26（05）：37-38+54.

[3]岑嶺，李洋，温崇荣，等.硫磺回收及尾气处理装置的腐蚀与防护[J].石油与天然气化工，2009，38（3）：217-221.

[4]苏海鹏，徐长朴，韩翠翠.基于LO-CAT工艺的硫磺回收装置规划与通风除尘设计综述[J].石油化工设备，2017，46（01）：44-52.

[5]赵国星，胡天友，何金龙，马枭，刘可.硫磺回收装置加氢还原尾气超重力脱硫工艺技术研究[J].石油与天然气化工，2016，45（05）：17-20.

[6]陆惟，覃越，郭麒麟，柴笑.CT6-4B硫磺回收催化剂在回收装置应用上的性能研究[J].当代化工研究，2016（03）：78-79.