對硫磺回收裝置尾氣處理單元腐蝕處理的幾點分析

譚強

摘要：本文首先分析了對硫磺回收裝置尾氣處理單元腐蝕原因，對低溫H2S腐蝕、高溫硫腐蝕、露點腐蝕等的腐蝕機理進行了闡述，同時闡述了硫磺回收裝置尾氣處理單元腐蝕防護措施，從工藝流程上分析，從升級材質、腐蝕監測入手控制，保證裝置長周期穩定運行，僅供參考。

關鍵詞：硫磺回收裝置;尾氣處理單元;腐蝕現象;防護措施

1 對硫磺回收裝置尾氣處理單元腐蝕處理分析

硫磺回收裝置尾氣處理單元，在制硫階段產生的尾氣中含有大量的二氧化碳、二氧化硫、H₂S等有毒、有害氣體，且H₂S在裝置通入氫氣后，會進行反應物還原，在高溫下，氣體會進入到尾氣冷卻塔內，通過與冷水接觸，會增加水內的酸性，加劇裝置部件腐蝕，硫磺回收裝置尾氣處理單元腐蝕處理如下。

1.1低溫H₂S腐蝕

硫磺回收裝置尾氣處理單元，采用的是克勞斯硫回收工藝，基于其原理上能夠發現，制硫尾氣內含有少量的有害物質，包括：二氧化硫、H₂S等。通過換熱尾氣后，借助催化劑的作用，硫及硫化物能夠開展加氫反應，以此還原成H₂S。經過反應之后，感溫氣體會進入到尾氣急冷塔內，通過與冷水接觸，會形成H₂S、H₂O腐蝕環境，如下圖1所示。

在H₂S反應式中可得知，濕H₂S對碳鋼設備會產生均勻腐蝕與硫化物應力腐蝕。通過檢修發現尾氣內的腐蝕均為均勻腐蝕，且腐蝕產物為片狀。H₂S通過與金屬產生腐蝕反應，會生成FeS，腐蝕產物會在金屬表面形成保護膜。基于膜的脆性，隨著其厚度的不斷增加，一旦受到流體沖刷，將會導致腐蝕保護膜脫落，進而加劇介質腐蝕。

1.2高溫硫腐蝕

高溫硫腐蝕一般發生在240℃高溫環境中的，介質內的H₂S與鐵直接反應，會生成硫化鐵。新生成的硫活性較強，能夠與鐵形成強烈反應。硫化鐵腐蝕一般發生在尾氣加熱器、廢熱鍋爐內等。高溫硫腐蝕反應式：

Fe+H₂S?FeS+H₂

Fe+SFeS

1.2露點腐蝕

若含硫的氣體內燃燒，經過化合物分解，與氧氣結合會生成二氧化硫氣體，部分二氧化硫受到灰分、金屬氧化物的影響，在催化作用下，會生成三氧化硫。酸雨的形成就是三氧化硫與燃燒氣體內水蒸氣結合，酸雨在溫度低于露點的金屬表面凝結，會腐蝕金屬物質。

露點腐蝕化學式：S+SO₂

2SO₂+2SO₃

SO₃+H₂OH₂SO₄

2 硫磺回收裝置尾氣處理單元工藝流程

硫磺回收裝置尾氣處理單元工藝流程如下圖2所示，

硫磺回收裝置尾氣處理單元制硫尾氣進入到加熱器、高溫煙氣中，會在其中進行換熱，且溫度會上升到300℃，與氫氣混合，在催化劑作用下，加速氫、水解反應，以此促使尾氣內的二氧化硫、COS等氣體還原，并水解成H₂S。反應之后的高溫氣體，此階段氣體為330℃，在氣體進入到蒸汽發生器后，會逐步飽和。尾氣溫度下降到170℃后，尾氣會迅速進入到冷卻塔下部，通過與急冷水逆流接觸，塔底的氣體會被迅速抽出，經過冷卻之后，在40℃下開展循環使用。

從尾氣吸收塔中頂出來的凈化尾氣，會進入到爐內燃燒，在700℃高溫環境下，凈化尾氣內殘留的硫化物，會生成二氧化硫，剩余的氫氣燃燒，會生成水與二氧化碳。

3 硫磺回收裝置尾氣處理單元腐蝕防護措施

基于上述對硫磺回收裝置尾氣處理單元工作流程的分析，在硫磺回收裝置尾氣處理單元腐蝕處理基礎上，硫磺回收裝置尾氣處理單元腐蝕防護措施主要如下。

3.1 升級材質

不同材料其化學成分與組織特點、防腐蝕性能各不相同，材料在使用中耐藥性直接決定著設備使用壽命、設備運行的可靠性。就實際情況而言，部分材料難以滿足當前材質需求，只有借助定點測厚、材質分析，適當開展材料升級，選擇可靠性較強的材質，才可從源頭降低腐蝕隱患。比如：筆者所在企業，綜合考慮H₂S、H₂O環境腐蝕問題，在大修期間，選擇304不銹鋼為冷水管線。在設計階段，綜合考慮運行周期問題，定期更新尾氣加熱器。

3.2 腐蝕監測

在設備運行階段，為強化腐蝕狀態的監測，應當強化監測技術的應用，為裝置的安全運行保駕護航。目前，常用的監測方式包括：定點測厚、腐蝕介質監測、掛片監測。為提升硫磺回收裝置尾氣處理單元腐蝕防護水平，應當對H₂S、H₂O環境進行分析，積極開展定點測厚、在線監測等。為降低設備腐蝕度，可在冷水內注入NH₃，實現水中pH值的調節。就急冷塔水質，一般要求水的pH值在6.5-8.5范圍內，且鐵離子質量濃度要在1.5mg/L以內。通過開展定點測厚監測，分析介質、鐵離子含量，以此明確腐蝕原因。

基于腐蝕本身的特殊性與復雜性，為保障腐蝕措施的有效，需要明確監測技術的優缺點，強化各類監測技術的應用。為強化工藝防腐蝕控制，切實降低pH值浮動，需要改善設備內部的酸性環境，以此減少腐蝕速度。

4結束語

綜上所述，硫磺回收裝置尾氣處理單元，在制硫階段產生的尾氣中含有大量的二氧化碳、二氧化硫、H₂S等有毒、有害氣體，且H₂S在裝置通入氫氣后，會進行反應物還原，在高溫下，氣體會進入到尾氣冷卻塔內，通過與冷水接觸，會增加水內的酸性，加劇裝置部件腐蝕。在實際工作階段，應當積極開展防腐工藝控制，引入各類先進技術，最大程度避免突發性腐蝕泄露事故的發生。

參考文獻

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