硫磺回收裝置腐蝕分析與防腐蝕措施

胡江濤 朱榮磊 張琴瑤 謝武君 盧波（中原油田普光分公司天然氣凈化廠 四川 達州 636156）

隨著我國國民經濟的快速增長，國內原油需求量有了大幅度的增加，因此加大了進口原油的力度。但是進口原油中許多為含硫原油，且國內最近幾年在川東北開采的天然氣中，也含有大量的硫，從中回收的硫磺能滿足國內一半的市場需求，但加工過程中硫非常容易腐蝕設備和污染環境。迫于環境保護的需求，硫磺回收技術也得到了很快的發展，但是硫腐蝕問題仍然是一個急需解決的突出問題。本文就硫磺回收裝置的腐蝕原因進行了分析，并且提出了可行的防腐蝕措施，希望對硫磺回收防腐工作有一定的參考意義。

一、硫磺回收裝置腐蝕分析

1.高溫硫腐蝕

通常，高溫硫腐蝕主要發生在裝置的高溫部位，如酸性氣燃燒爐、廢熱鍋爐出口管線、廢熱鍋爐、反應器出口管線等等。易發生高溫硫腐蝕的含硫物質有硫化氫、二氧化硫、單質硫等等。當溫度處在高于220℃的高溫時，硫化氫能夠直接與碳鋼設備中的鐵發生化學反應，生成硫化鐵。在這樣的高溫環境中，硫化氫還能夠發生分解反應，從而生成活性硫與鐵發生劇烈的反應。高溫硫腐蝕對在線燃燒爐和尾氣焚燒爐的內部構件，如噴嘴、熱電偶等部位的腐蝕尤其嚴重。

2.低溫硫化氫腐蝕

低溫硫化氫腐蝕通常發生在裝置中溫度比較低的部位，例如原料氣管線、硫冷凝器出口、原料氣分液罐、再生塔頂油氣分液罐、冷卻水系統等等。這里的低溫通常指低于230℃。在低溫環境下，硫化氫與一些腐蝕介質，如HCl、NH3、乙醇胺、水等，能夠共同形成腐蝕環境，其腐蝕機理可以表示如下：

3.二氧化硫腐蝕

二氧化硫腐蝕的發生部位主要有過程氣管線、液流脫氣管線、尾氣管線、捕集氣、硫冷凝器的出口等等。過程氣中含有大量的二氧化硫和少量的三氧化硫，從而容易發生低溫三氧化硫露點腐蝕和低溫二氧化硫露點腐蝕的現象。在水與水蒸氣存在的條件下，二氧化硫能夠生產亞硫酸，從而引起硫冷凝器、尾氣部分過程氣管線、捕集器、尾氣部分急冷水系統的腐蝕。當溫度在200-250℃時，過程氣匯總的三氧化硫會轉變為硫酸，而當溫度低于110℃時，三氧化硫幾乎能夠與水全部轉化為硫酸，從而對設備造成嚴重的腐蝕。其反應機理可以表示如下：

除此之外，原料中的烴類燃燒會產生一定量的二氧化碳，二氧化碳對設備的腐蝕機理與二氧化硫相同。

4.乙醇胺-二氧化碳-硫化氫-水腐蝕

該腐蝕主要發生在溫度比較高的部位，腐蝕的關鍵因素是二氧化碳和乙醇胺。隨著氣體濃度的提高，當二氧化碳的體積分數在百分之二十至百分之三十之間時，對碳鋼設備的腐蝕速率能達到0.76mm/a。通常該種腐蝕發生的部位有再生塔及其塔底、氨系統的貧富液管線等，其中再生塔塔底的腐蝕最為嚴重。其腐蝕機理表示如下：

二、防腐措施

1.工藝方面

如果想要做好防腐工作，首先要從工藝方面入手。首先，必須做好開停工的保護工作。當裝置停工以后，設備管線內部存在酸性介質。應該用氮氣吹掃并且進行充氮保護，保持系統密封性，防止濕空氣進入到系統中進行冷凝，同時還應該保持溫度在系統壓力對應的露點以上。當設備打開檢驗或檢修時，需要利用惰性氣體對設備進行吹掃，從而防止酸性介質和腐蝕性氣體的滯留而危及人身安全。對于廢熱鍋爐爐管和硫冷凝器中的腐蝕產物不能用水清洗，要用惰性氣體進行清理并保持環境干燥。其次，在生產過程中要嚴格按照工藝指標進行操作，做好儀表的維護工作，保證在線分析儀器的正常運行，并且合理配風，從而提高硫轉化率，降低二氧化硫的產生量。另外，還要根據尾氣停工情況對設備進行注氮保護，從而保持系統處于微正壓狀態。

2.設備方面

對設備采取一定的保護措施也是防腐措施的重要組成部分。首先要對相關設備進行外部保溫。設備殼體內部襯里具有降低設備壁溫的作用，能夠減少高溫硫腐蝕，但是設備壁溫也不能太低，否則就會嚴重的降低設備的使用壽命。其次，在設備的選材方面也要非常嚴格。主燃燒爐廢熱鍋爐和焚燒爐蒸汽過熱器換熱管有嚴重的高溫腐蝕現象，因此其材質應該選用O6Cr18Ni11Ti，而其殼體宜采用Q245R。對于反應器的內件和貧富換熱器，宜采用O22Cr17Ni12Mo2材質，冷凝器換熱管的材質宜采用ND鋼或者雙鉬不銹鋼。

3.防腐結構設計

要想達到更好的防腐蝕效果，需要進一步進行適當的防腐結構設計。例如在反應器設計時要避免利用高應力集中結構，并且設置隔熱耐磨襯里和隔熱防雨罩，在燃燒爐中也應該設置隔熱耐火襯里。為了避免露點腐蝕，要控制好燃燒爐的溫度，不能低于二氧化硫的露點溫度，在爐壁外上方要設置防護罩，從而防止環境溫度變化引起的爐壁溫度變化產生的腐蝕。另外，在捕集氣、液硫儲罐等低溫露點腐蝕設備中要盡量使壁溫處于露點溫度之下。

結論

制硫裝置雖存在硫和硫化氫、高溫、二氧化硫、二氧化碳等，常引起設施腐蝕，但只要遵重科學，按照化學反應原理做徹底的分析，杜絕腐蝕有害的化學反應產生，另外，加強對設施的選材和材質的處理等，都能防止和減少制硫裝置設施的腐蝕。

[1]沈錫柱.連續重整裝置工藝設備和管道的腐蝕與防護[J].石油化工設備技術，2006，4.

[2]姬杰，石仁委.勝利油田集輸系統常見腐蝕研究[J].石油工業技術監督，2005，（12）.

[3]張艷玲，鄭俊鶴，劉小輝.常減壓裝置主要腐蝕機理分析與防護措施 [J].安全、健康和環境，2010，（2）.

[4]蔣大偉，朱波.硫磺回收裝置腐蝕機理分析及防護措施[J].廣東化工，2009，（11）.