硫磺回收装置腐蚀分析与防腐措施

王燕文

摘 要：本文针对硫磺回收装置的腐蚀问题，以石油行业为引，社会环境和人体健康以及行业进步为基础，探讨了硫磺回收装置腐蚀的主要原因，包括露点腐蚀、化学腐蚀等，经分析后在工艺、设备保护、防腐结构设计等方面提出了几种有针对性的防腐蚀措施。

关键词：硫磺回收装置;腐蚀;防腐措施

0 引言

机械时代，意味着各行各业都离不开原油，而随着我国经济发展快速，国内自产原油不足，但进口原油中大多是含硫原油，原油在加工过程中其中的硫转化为H2S，这种剧毒物质目前来说最常用的处理方式就是硫磺回收工艺，只是在加工过程之中，硫磺回收装置却被S严重腐蚀，成了这一工艺最大的缺陷，经过近些年的发展和需求，硫磺回收技术也获得了进步，只是硫腐蚀这一根本问题依旧存在。硫磺回收装置如图1所示。

1 硫磺回收技术存在的背景及重要意义

据资料显示，我国早期石油炼油生产企业的生产设备以及工艺都是按照加工含硫量低于0.5%的原油而设计建造的，但随着近些年国家快速发展，我国石油的需求量逐年增加，在2019年，我国原油对外依存度达到70.8%，而进口原油中的高硫原油占比较大，而原油硫含量的增大，对炼化企业带来安全隐患成倍增大，尤其是加工高硫原油可能会导致设备腐蚀加剧，造成着火爆炸等事故，不仅企业的損失增大，同时对人民的生命健康造成威胁。例如，2017年11月，某石化公司硫磺装置在做设备检修和换热器管束清洗作业时，发生硫化氢中毒事件，共造成3人死亡，6人受伤。目前，高硫劣质原油的炼化问题，以及如何安全、有效地控制石油产品中的硫含量，将是石油炼化行业面临的一大问题。硫磺回收装置工艺原理流程图如图2所示。

2 腐蚀原因分析

2.1 露点腐蚀

在利用克劳斯工艺回收H2S的过程中，不止会产生SO2，经过空气氧化后还会产生少量的SO3，这种气体在低温预冷之后化为水溶液H2SO4，也就是腐蚀性极强的硫酸，硫酸在低温下开始腐蚀，然而机器运作，内部环节出现高温之后，附着在设备金属层表面上的硫酸腐蚀速率却是成倍速增加。因此硫磺回收装置中最容易发生腐蚀的部位就是硫磺冷却出口的位置。

2.2 化学腐蚀

硫磺回收设备中SO2在一定量的时候，可利用加氢还原法将SO2还原，使酸性气体溶解掉，当原油中硫含量增高时，硫磺回收装置酸性气中的SO2含量就会增大，而从而造成加氢还原法过慢，无法全部将SO2全部还原。这也就导致其他没有及时还原的酸性气体挤到急冷塔中，一步隐患步步隐患，冷凝塔中的酸性溶液增加到一定程度，将会开始腐蚀设备的金属内壳。

2.3 硫化氢的腐蚀

在硫磺回收过程中，会出现H2S，H2S易溶解与水，形成低浓度酸性溶液SO2，而这种酸性溶液对板材、钢材都具有腐蚀作用。硫化氢的相对分子质量为34.08，密度为1.539kg/立方，在水温度达到30℃时，硫化氢的饱和度大约为3580mg/L。随着金属表面硫化铁的活性不同，腐蚀速率也随着pH的降低而增加，维修的时候，往往会看到设备内壁有不正常的凹凸表面，同时会有些许疏松的物质沉淀与设备内壁表面，设备内部空气流动性较大，继而会出现氧化物脱离，硫化氢与裸露出来的新一层金属接触，造成二次、甚至多次腐蚀。

2.4 高温硫化腐蚀

露点腐蚀属于低温腐蚀，具有一定的腐蚀性但并不是设备腐蚀的主要原因，硫磺回收装置在进行工作的时候，温度会升高，在高温之下会产生大量的CO2和SO2等有害物质，当温度达到300℃时，金属将与设备内部漂浮着的酸性气体发生反应，金属层加速腐蚀，材料温度升高，设备过早老化，对公司财务造成一定的损失。

3 防腐蚀的措施

3.1 工艺方面的防腐措施

在装置运行过程中，要通过H2S/SO2比值仪及时调整制硫炉的配风，及通过氢气分析仪调整氢气的注入量，控制好加氢反应器的反应，确保SO2全部被加氢还原成H2S，通过急冷塔及胺液吸收塔，将H2S脱除，确保尾气达标排放及设备腐蚀速率控制在合理范围内。许多设备在运行时做到了防腐维护工作，在停工后却没有将防腐维护工作做到位，装置停工后也要定期检查设备的管线，防止腐蚀物质的残留，使用密封的方式，通过氮气吹扫密封后，可以防止湿空气进入设备内部形成露点腐蚀。

3.2 设备方面的防腐措施

设备方面的防腐措施主要有两方面，第一是在设备的选材方面，第二是设备的外部保温。设备选材首选防腐蚀材料，适合壳体的Q245R等，高铝水泥浇注料是用于隔热的最佳材料，冷凝器换热管需要耐腐蚀、有韧性的材质，比如ND钢，在材料的基础上，也要做好防腐工艺，一般是采用在金属表面涂抹防腐蚀涂料来达成，有两地两面、一布三油、两布四油、三布五油等，在此基础上，设备也要定期维护，及时补漏。外部保温也是设备防腐过程中极为重要的一环，高温腐蚀往往是造成设备早衰的最大隐患，针对硫磺回收装置进行保温工作是必须要做的，较高壁温，才能有效防止露点腐蚀。

3.3 防腐结构设计

硫磺回收装置的防腐工作要多管齐下，但最基础的却是防腐结构的设计，要想避免产生露点腐蚀，在进行防腐设计之时要对反应器的设计划重点，以防止高应力集中的形式为主要设计目标。燃烧炉的温度如果小于SO2的露点腐蚀温度，就会产生露点腐蚀，所以燃烧炉在选型时，要保证在燃烧炉的合理处理量间，燃烧炉的壁温大于SO2的漏点温度。但凡是容易出现露点腐蚀的设备，其正常生产时的温度都要控制在露点腐蚀温度以上。

4 结束语

硫磺腐蚀装置存在腐蚀性问题由来已久，这一课题也是目前最需要解决的一大问题，其中腐蚀类型也比较繁多复杂，对于每一项可能出现的腐蚀问题，在做防腐蚀工作时都要采用最有效的防腐措施，有区别性的，针对性的对待，决不遗漏，才能有效减少设备腐蚀问题，从而减少因腐蚀问题引起的安全隐患，确保各项工作的顺利进行。

参考文献：

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