化產設備及管道腐蝕原因和改進措施淺析

【摘要】 本文從脫硫系統的工藝流程以及我公司脫硫設備及煤氣管道使用情況角度出發，分析化產設備及管道腐蝕的原因，并且根據這些原因提出具體的解決措施。

【關鍵詞】 脫硫系統 腐蝕 不銹鋼熱噴涂 改進措施

1. 脫硫系統的工藝流程

預冷后的煤氣進入脫硫塔，與塔頂噴淋下來的脫硫液逆流接觸，以吸收每期內的H2S。被吸收了H2S的煤氣進入硫銨工序。這時，煤氣內的硫化氫含量低于200mg/m3。吸收了硫化氫的脫硫液，從塔底流出，被脫硫泵送入再生塔。同時自再生塔底部通入壓縮空氣，使溶液在塔內得以氧化再生。再生后的溶液，自塔頂經液位調節器自流回脫硫塔頂部循環使用。

在脫硫系統生產運行過程中，由于酸堿及鹽類的存在，往往造成管道的腐蝕、設備的腐蝕。

2. 造成煤氣管道腐蝕的原因

2.1脫硫系統使用的脫硫液成分復雜，含有NH3、HS-、NH4+、S2O42-、SCN-、CN-等，具有很強的腐蝕性。我公司煤氣管道的材質為普通碳鋼，管道內壁直接與煤氣中夾帶的脫硫液霧氣接觸，久而久之，造成腐蝕。

2.2酸氣腐蝕

2.2.1脫硫的主要目的是脫出煤氣中含有的H2S、HCN。這兩種物質可以直接造成對管道的腐蝕。這種腐蝕對普通碳鋼材質的煤氣管道來說，幾乎是無法避免的。在酸氣的濃度高，溫度高的位置，腐蝕的情況也就越為嚴重。H2S等酸氣與管道發生反應的原理如下：

2.2.2氨的腐蝕

我公司的濕法脫硫工藝是利用氨水在催化劑的作用下，對煤氣中的H2S、HCN進行吸收。氨在系統中以兩種狀態存在。一種是氣態的氨，另一種是液態的氨水。氣態的氨，特別是從蒸氨過來的濃氨氣，濃度約為12-18%，與管道接觸，直接發生化學反應。提高脫硫液中氨水的濃度，脫硫效果越好，還可以減少脫硫液的循環量。但是，氨水的濃度越高，在溫度升高的情況下，對管道的腐蝕速度也會增加。氨水的濃度大于10%（wt%）極易發生腐蝕，因此氨水的濃度不宜過高。

2.2.3、NH4+的腐蝕

脫硫液中存在多種離子，在H2S的吸收和氧化過程中，不可避免地會發生一些副反應，生成較為穩定的銨鹽。這些銨鹽在固態下對管道的腐蝕很小， 但在潮濕或溶解的狀態下，銨離子會與水中的OH-結合，使溶液呈酸性，進而導致管道的腐蝕。

3. 我公司脫硫設備及煤氣管道使用情況

3.1園區化產二車間脫硫系統2008年11月投用。2010年3月起，脫硫塔、再生塔壁板已出現腐蝕泄漏的現象。2011年4月檢修期間，檢查再生塔內部時，發現塔底局部已腐蝕很嚴重。

3.2老廠化產一車間硫銨至洗脫苯間煤氣管道底部自2009年開始，已出現腐蝕泄漏現象。現在整個管道多處發生腐蝕泄漏，尤以出硫銨捕霧器后最為嚴重。

4. 采取措施

4.1設備采取改善直接與脫硫液接觸的內表面結構形式。

4.1.1設備制作期間，對內表面采用重防腐措施。例如脫硫塔、再生塔、預冷塔。具體步驟如下：

（1）首先使用手工除銹對設備內表面進行粗除銹。

（2）對塔內壁進行第二步噴砂除銹。

（3）對塔內壁進行第一道底漆涂刷，厚度約為50um。

（4）底漆涂刷完畢，自然風干后再分別進行兩道中漆涂刷，漆膜厚度約為80um。

（5）最后進行三道面漆涂刷，漆膜厚度約為100um。

園區化產二車間的再生塔、脫硫塔均采取了重防腐措施，但是從使用效果來說，不是很好。

4.1.2、設備在制作時，選用復合材料不銹鋼材料的設備。例如，園區化產二車間正在進行的3#脫硫塔技改項目，就是選用的復合304材質的板材。這將會大大延長設備的使用壽命。

4.1.3、對現有已發現腐蝕的設備采取內壁不銹鋼噴涂技術延長設備使用壽命。

（1）不銹鋼噴涂工藝簡介

①金屬表面采用噴砂除銹處理。

a利用壓縮空氣將儲罐內的剛玉砂或氧化鋁砂，噴到需噴涂材料表面。

機體表面實施清潔及粗化處理。

b砂粒的粒度在0.5—2.0mm，要求砂粒必須清潔、干燥，不得有油污。

c噴砂后機體表面粗糙度達到R240—80微米。

d噴砂后應在4小時內完成噴涂，時間越短越好。

②噴涂

a第一層噴涂的材料為鋅鋁合金，噴涂厚度為50um。

b第二層噴涂的材料為不銹鋼—1Cr18Ni9Ti，涂層厚度為200um。

c第二層材料噴涂完畢之后，要對噴涂層進行外觀檢查；涂層與基體結合強度的檢查；檢查涂層的孔隙率。最后，選用與噴涂層具有同等效應的材料進行封孔（防腐材料進入到孔隙中并填滿）。

③封閉涂層

涂刷50um厚度的環氧陶瓷材料。

（2）不銹鋼噴涂與重防腐的性價比較

以園區脫硫塔、再生塔為例，進行熱噴涂與重防腐的比較：

從數據上看，進行一次熱噴涂的費用約是重防腐施工費用的3倍。但是熱噴涂的質保期是重防腐的5倍；熱噴涂后保證使用時間是重防腐的3倍多。不銹鋼噴涂性價比優于重防腐。

4.2避免煤氣管道腐蝕的措施

4.2.1管道安裝時，按照一定的坡度鋪設，在管道的最低點位置增加排液水封，定期排放。以避免煤氣中夾帶的酸霧留存在管道內造成腐蝕。

4.2.2管道不選用螺旋焊管，選用鋼板卷管，減少螺旋焊縫存在焊接缺陷造成的腐蝕。

4.2.3增加鋼板卷管的厚度，即增加管道的腐蝕厚度，延長管道耐腐蝕時間。

4.2.4加強管道施工期間，對焊縫焊接質量的控制。

①接口必須開坡口，焊接時，預留一定間隙。保證焊縫的厚度大于管道厚度，以提高焊縫的防腐蝕時間。

②鋼板卷管的直口安裝時，布置在水平位置以上，防止酸霧自焊接缺陷部位首先腐蝕。

老廠化產一車間的硫銨腐蝕管道，采取的就是以上措施。

管道與設備的腐蝕問題，是焦化廠普遍存在的現象。隨著新材料、新技術的不斷出現，選擇解決設備及管道腐蝕的方法也越來越多。我們最終能夠找到一種性價比最優的方案。

參考文獻：

[1] 張晶瑩 淺析化工機械設備腐蝕原因及防腐措施 化工技術與開發 2012年第03期.

[2] 羅道成 劉俊峰 焦化廠煤氣管道和設備腐蝕原因及預防 《煤化工》2007年第01期.