堿洗脫硫工藝設備腐蝕分析

趙云暉 魏宏元 田艷偉 李青燕 李佳明

摘 要：第二凈化廠堿洗脫硫裝置自建成運行到第一次停車檢修已有10多月的時間，在檢修期間，發現其內部有不同程度的腐蝕現象，本文就其工藝原理、運行工況及腐蝕情況進行腐蝕分析，并提出相關運行建議。

關鍵詞：堿洗; 酸性氣體;設備腐蝕

一、堿洗裝置簡介

（一）流程簡介

焚燒后的含硫煙氣經焚燒爐汽包初步降溫至260℃左后，從洗滌塔下部進入，在微酸環境下洗去其中的微量三氧化硫、煙塵，后經洗滌塔冷卻的含硫煙氣自脫硫吸收塔底部進入，在塔中與來自塔上部進入、噴淋而下的NaOH溶液逆向接觸被吸收酸性組分，再由塔頂排入大氣。

NaOH溶液由泵打至洗滌塔、脫硫吸收塔的塔頂循環液進口和管混合器上游，用以調節洗滌塔內溶液pH值、脫硫吸收塔內和氧化前的亞硫酸鈉富液pH值，保證洗滌塔不被酸腐蝕，使二氧化硫吸收完全、吸收后的亞硫酸鈉溶液達到最佳氧化的堿度環境。pH值8-9的亞硫酸鈉溶液經氧化加熱器加熱后達到65℃以上進入氧化罐與空氣接觸生成硫酸鈉溶液，之后過濾儲存至后續流程。

（二）工藝特點

1、采用氫氧化鈉或碳酸鈉溶液作脫硫劑，脫硫塔結構設計獨特，氣液接觸充分，脫硫效率接近100%，排放煙氣中二氧化硫濃度不超過50mg/Nm3，滿足國家及地方政府環保排放標準;

2、該技術成熟可靠，自動化程度較高;

3、工藝過程簡單，操作方便;

4、工作環境友好，脫硫廢液集中至下游進行提鹽處理，無二次污染。

二、堿洗裝置腐蝕情況

該堿洗脫硫裝置自建成運行至第一次檢修拆人孔檢查已有10個月的時間，以下是該裝置各個設備的運行與腐蝕情況：

（一）洗滌塔

1、工況

洗滌塔主要目的為洗除煙氣中的煙塵和三氧化二硫，降低煙氣溫度，設備內部pH值控制較低，其運行工況見下表：

2、腐蝕現狀

（1）洗滌塔底部沉積有較多黃色雜質，焚燒后尾氣進口管線底部及內壁附著部分雜質。

（2）洗滌塔底部及內壁存在大量點狀凹坑，其中液面范圍（40～70%）內數量最多，底部人孔處有一處坑蝕，人孔蓋有較多點狀凹坑，凹坑深度最大約2.5mm。

（3）洗滌溶液分布管及捕霧絲網下部隔板中心位置腐蝕嚴重，捕霧絲網部分破損，內壁微小點狀凹坑較多，頂部一根角鋼因一端螺栓腐蝕掉落。

（二）脫硫吸收塔腐蝕現狀

底部附著少量雜質，內壁較多微小點狀凹坑，較洗滌塔輕微，塔底溫變測溫桿腐蝕穿孔;溶液分布管、捕霧網隔板腐蝕較洗滌塔輕微，中上部塔內壁及人孔附著一層腐蝕產物，易剝落;填料有輕微銹跡;頂部塔壁、煙囪內壁腐蝕較重，附著大量垢物。

（三）氧化罐

1、工況

氧化罐主要目的為將脫硫吸收塔來的亞硫酸鈉溶液與空氣接觸氧化成硫酸鈉溶液，其運行工況見下表：

2、腐蝕現狀

氧化罐底部有少量掉落填料，填料表面有點狀凹坑，部分凹坑已腐蝕穿透;內壁附著少量白色鹽結晶粉末，鹽腐蝕較重，存在大面積腐蝕點、坑。

三、裝置腐蝕分析

（一）點蝕

由于硫磺回收尾氣在焚燒后產生有少量SO3，同時氧化罐內亞硫酸鈉溶液經氧化轉化為硫酸鈉，在溶液環境下均會產生強酸根，因此此類腐蝕在洗滌塔及氧化罐內情況較多，具體腐蝕機理如下：

設備內壁表面不平整或破損后，其與鄰近完好金屬表面構成“小陽極、大陰極”的局部電池，破損處為陽極面積小，四周平整處為陰極面積大。

陽極反應為：Fe→Fe2++3e，

Cr→Cr3++2e

Ni→Ni2++2e

陰極反應為：1/2O2+H2O+2e→2OH-

同時發生化學反應：Fe +SO3+ H2O→FeSO4 +H2

Fe +SO2+ H2O→FeSO3 +H2

破損處附近產生的Fe（OH）2、Fe（OH）3在附近聚集降低了溶液流動速度，減緩陽離子因溶液流動使其聚集于附近，隨著孔內金屬離子濃度增加，SO42+ 和SO3 2+逐漸向孔內遷移，發生化學反應：

Fe2++SO4 2+→FeSO4

FeSO4 +2H2O→Fe（OH）2+2H2SO4

Fe2++SO3 2+→FeSO3

FeSO3 +2H2O→Fe（OH）2+2H2SO3

生成的弱酸對設備對環境pH影響較小，而生成的強酸（硫酸）使酸性急劇增加，導致金屬更大程度上的溶解，Fe（OH）2在破損空口處氧化為Fe（OH）3的疏松沉淀，隨著硫酸根不斷向孔內遷移，破損內處內pH值下降，腐蝕環境惡化，使點蝕加速進行。因此點蝕在洗滌塔底氣液交界處分布較多。

（二）電化學腐蝕

從脫硫吸收塔、氧化罐內腐蝕情況來看，由于設備內介質為鹽溶液，通過尾氣流動帶動溶液液滴附著于設備內表面，其電導較高，為不銹鋼中的鐵和外部氧氣電子傳遞提供了便利，形成原電池，并通過電極反應對設備本體進行腐蝕。

四、一些建議

從上述腐蝕分析可以看出，堿洗脫硫裝置設備腐蝕的主要腐蝕形式為電化學腐蝕、化學腐蝕等，可以從以下幾個方面入手減緩堿洗脫硫設備的腐蝕速率，避免設備局部嚴重腐蝕，防止因設備腐蝕而導致裝置停車現象。

（1）合理控制上游焚燒爐溫度及供風，控制焚燒后尾氣氧含量在3%以內，同時避免高溫使二氧化硫過氧化生成三氧化硫強酸氣體。

（2）平穩控制裝置補堿量，避免因補堿斷續導致設備局部臨時pH值過低的情況出現。

（3）保證設備內溶液循環量，檢修期間對設備內壁凹凸不平整處進行打磨平整處理，保證表面溶液流通順暢，減少點蝕成核條件。

（4）對設備內壁進行防腐，選用耐酸、耐溶液、耐高溫性的涂料進行內防腐，隔絕腐蝕介質與設備本體的接觸機會。

參考文獻：

[1]李曉亮，氣體脫硫裝置設備腐蝕原因分析及防護對策.化工管理，2016，17：20.

[2]劉燕敦，硫磺回收裝置工藝設備腐蝕原因分析及防護對策.石油化工設備技術，2010，04：43-48.