淺談硫磺回收裝置腐蝕分析與防腐蝕措施

李暉（中海油東方石化有限責任公司，海南 東方572600）

硫磺回收裝置每年大概產硫磺25000燉，其需要對煤制氫裝置、脫硫裝置、含硫污水處理裝置中的酸氣進行處理，這個過程中及其容易產生腐蝕。在本文中，筆者分析了克勞斯硫磺回收裝置的各種腐蝕現象，希望能為煉油的硫磺回收設備防腐蝕工作帶來一些有用的參考依據。

1 硫酸回收裝置為什么會產生腐蝕

在煉化企業中，硫磺回收裝置是非常重要的一種設備，其作用在于對不同裝置以及各個階段產生的化學物質進行安全處理。在溫度很高的情況下，如果具有各種功能的催化劑，那么硫化氫會轉變為單質硫。由于硫磺回收非常復雜，各種來源以及成分的尾氣會形成不同的酸性氣體，容易形成對設備的腐蝕。由于生產技術以及生產流程的差異，也導致了裝置內產生各種各樣的化學反應，這些反應包括了低溫反應、應力反應、高溫反應，其中的生成物容易對設備產生一定的腐蝕。所以筆者分析了腐蝕的種類，也提出了防腐蝕的各種措施[1]。

2 腐蝕的種類

2.1 硫化氫腐蝕

在硫磺回收過程中的氣體，容易產生硫化氫、二氧化碳等化學物質，形成了腐蝕的現象。其中的氫進入鋼材中，導致鋼材產生氫鼓泡、氫脆的問題，甚至有些裂痕形成。在硫磺回收裝置的酸氣管道、酸水壓送灌、硫冷凝冷卻器內部，很容易產生腐蝕現象。進行檢修的過程中，非常容易發現其中的腐蝕現象，一般呈點狀、顏色為黑色或者白色[2]。而且裝置中熱換器管束接頭的焊接形式是脹接，管子和管板連接位置因為產生了殘余應力，而且在硫化氫以及二氧化碳的影響下，會形成腐蝕和裂痕。

2.2 露點腐蝕

在硫磺的回收反應過程中，容易產生很多水蒸氣和很多二氧化硫。這些二氧化硫會逐漸轉化為三氧化硫，而且和水蒸氣進行結合，形成腐蝕性很強的硫酸。在水蒸氣含量超過10%時，硫酸露點會不斷的產生變化，而且腐蝕速率也會隨著溫度的降低而不斷增加。如果溫度為70℃左右，有50%的硫酸，那么腐蝕的速率會非常高。而在裝置中，硫酸冷卻器管程出口端屬于最容易產生這種腐蝕的區域，如果實際處理量比設計值更低，那么便能導致真實溫度低于露點溫度。一旦硫磺冷卻器管程出口溫度沒有達到150°，則過程氣非常容易產生露點腐蝕。此外，在一定的溫度和濕度下，裝置所排放的硫化物、二氧化碳、氮氧化物會產生極大的腐蝕，導致防腐蝕層脫落[3]。

2.3 高溫硫化腐蝕

在裝置的主燃燒爐中，酸氣以及空氣會燃燒，溫度升高至1200℃左右。而且在這個過程中容易產生二氧化碳、二氧化硫、硫蒸氣，一旦裝置中的金屬溫度達到300℃，那么其中的碳鋼材料會形成高溫硫化腐蝕，而且腐蝕隨著溫度的升高而進行擴展。此外，如果碳鋼的表面溫度越來越高，那么材料的機械性能會減少，導致鋼材失去承壓能力。同時主燃燒爐的各級再熱爐配風、酸氣配風，導致了氧氣過量，最終使得反應器中的液硫燃燒，形成機器的腐蝕。

2.4 化學腐蝕

裝置中的尾氣含有太多的二氧化硫，加氫還原的效率逐漸降低。而且加氫氧化劑的鈍化，導致了二氧化硫隨著加氫反應穿過而且進入急冷塔中，其中的冷卻水PH 值不斷降低。如果沒有得到合理的處理，急冷塔循環冷卻系統就容易產生化學腐蝕。二氧化硫還會滲透胺液氣體，腐蝕其中的管道以及設備[4]。同時，二氧化硫穿透現象也會對裝置產生一定的腐蝕，最終導致胺液失去作用。由于尾氣在燃燒的過程中，容易產生氧化氮以及二氧化硫，形成酸性腐蝕物質。尤其是在多雨的季節，哪怕排出的尾氣里僅有少量的二氧化硫，也容易在裝置區域產生酸雨。一般情況下，化學腐蝕產生于急冷塔以及酸水空冷器、后冷氣、酸水管道等位置。尾氣煙囪以及灼燒爐也會形成硝酸、硫酸腐蝕。

3 放腐蝕的措施

3.1 工藝方面的措施

第一是開停工方面的保護。在設備停工之后，其中的管線不能有酸性物質，這些物質包括了殘硫、過程氣等等。如果不需要打開檢查的管線以及設備，則要通過氮氣吹掃而且充滿氮氣，促使其被密封起來，避免系統的濕空氣滲透冷凝，而且溫度也要維持在系統壓力相對的露點中。在檢修設備時，必須要采用惰性氣體吹掃設備，掃除其中的酸性物質。

第二是對操作過程的控制，必須根據一定的工藝指標來進行操作。同時做好儀表維護，促使硫化氫以及二氧化硫在其中合理運行，進行配風，提高硫的轉化效率。避免產生更多的二氧化硫，防止形成低溫二氧化硫露點腐蝕以及低溫三氧化硫露點腐蝕[5]。按照尾氣停工的情況來充氮，促使系統維持微正壓狀態。最后也要和開工設備進行隔離，避免氧氣和水、過程氣混合，產生腐蝕現象。

3.2 設備方面的措施

第一是外部保溫。必須針對硫磺回收裝置進行保溫，其中的殼體內部襯里能減少設壁溫現象，避免高溫硫腐蝕。然而設備壁溫不能太低，要高于露點腐蝕溫度，這樣能減少低溫露點腐蝕的產生。第二是設備選材。設備中的主燃燒爐廢熱鍋爐以及焚燒爐蒸汽過熱器換熱管產生了高溫硫腐蝕，所以需要選擇合適的材料，保證殼體不會產生高溫硫腐蝕、低溫露點腐蝕，常見的有Q245R。而反應器內件一般采用O22G17Ni2Mo2 材質；制硫爐、焚燒爐的隔熱采用高鋁水泥澆注料；尾氣焚燒爐煙囪需采用ND鋼，并涂刷耐酸涂料；冷凝器換熱管材質需要選擇ND鋼，耐腐蝕，防止裂開[6]。

3.3 防腐結構設計

在對反應器進行設計的過程中，要防止采用高應力集中的形式。同時也要安裝隔熱耐磨襯里以及隔熱防雨罩，而且還要在燃燒爐中安裝隔熱耐火襯里。這樣一來，便能避免產生露點腐蝕。不管在哪種情況下，燃燒爐爐壁溫度都必須大于二氧化硫的露點腐蝕，溫度范圍控制在160℃到280℃之間。而且要在爐壁上面要安裝防護罩，防護罩的溫度為180℃，避免因為環境溫度變化導致壁爐的腐蝕。對于容易產生低溫露點腐蝕的設備，比如液硫儲罐、捕集器等，必須使其處于露點溫度以上，防止產生露點腐蝕的現象。

4 結語

綜上所述，硫磺回收裝置及其容易產生各種腐蝕，影響設備的運行。為此，可采取工藝措施、設備措施，或者進行防腐蝕設計。總之，只有合理控制工藝參數，定期對設備進行維護保養，選用合適的材料，這樣才能從根本上防止產生腐蝕，促使設備更加穩定、安全的運行。