硫磺回收裝置的腐蝕與防護

楊斌(中石化股份天津分公司煉油部, 天津 300270)

0 引言

硫磺回收裝置在生產的過程中，由于原料和產物的性質，會產生多種腐蝕類型的腐蝕，對裝置的安全生產和設備的維護都有一定的危害，因此針對這些腐蝕必須有合理的防護措施才能保證整個裝置的良好運行。

1 硫磺裝置的腐蝕發生因素分析

1.1 硫磺原料氣的腐蝕因素

硫磺原料氣在燃燒后產生高溫過程氣，氣體中成分主要為H2S、SO2水蒸氣等，當溫度高于310℃時，就會對碳鋼產生高溫硫化腐蝕。由于H2S與鐵產生反應，生成硫化亞鐵，而單質硫與鐵也會產生強烈的反應。這種腐蝕現象多發生于酸性氣的燃燒過程中，一般發生在燃燒爐內構件(如燃燒火嘴、酸性氣入口等）、廢熱鍋爐出入口、尾氣焚燒爐入口等。由于高溫硫化腐蝕主要影響因素為溫度，因此要求生產過程中嚴禁超溫，同時要控制好系統的氣風比，保證裝置的H2S/ SO2比值以及其他反饋設備運行正常，嚴格控制系統氧含量。

1.2 硫磺過程氣的腐蝕因素

硫磺過程氣是露點腐蝕的主要介質，多發生在處理硫磺尾氣的低溫范圍內。在過程氣中，存有水分及SO2，生成亞硫酸蒸汽，如果溫度在露點溫度以下，就會產生濃度極高的亞硫酸，對碳鋼設備造成腐蝕。燃燒爐、轉化器、煙囪等設備襯里是為保護設備防止殼體腐蝕而準備的，當襯里出現脫落、裂縫時，過程氣將會進到襯里內層與設備發生直接接觸，產生局部腐蝕。此時進入襯里內層的SO2因為溫度低而冷凝，產生露點腐蝕，同時部分SO2氧化成SO3，在遇到水后形成硫酸蒸汽，而硫酸蒸汽能在比SO2露點溫度更高的情況下冷凝，進而對設備造成嚴重腐蝕。此類腐蝕的防護需要嚴格控制裝備各設備的溫度，確保各設備在設計的工藝參數范圍內運行，同時要保證在開工前或停工后對有襯里的設備仔細檢查，保證襯里的完整性，防止因為襯里自身質量問題造成設備的腐蝕。

1.3 酸性介質及積水等腐蝕因素

硫磺回收裝置原料氣至燃燒爐前管線等位置，尤其是低點容易積存酸性水，碳鋼材料在這種環境下，會產生腐蝕和局部穿孔，生成硫化亞鐵，同時腐蝕過程可產生氫，滲入鋼材內部導致氫脆及氫鼓泡，管線及設備的焊縫處會因此發生硫化物的應力腐蝕而開裂；急冷部設備和管線的材質產生不同程度局部腐蝕穿孔和點蝕，從而造成局部坑蝕和管線壁厚不均勻，進而造成泄漏。造成此類腐蝕的主要影響因素是SO2濃度、溫度以及管線和設備的材質。因此在過程氣進入尾氣部分時，必須盡可能的降低SO2濃度，或者在尾氣加氫部分，保證H2在線分析儀的正常運行，通過加氫反應，將SO2轉化為H2S；溫度的升高會加劇此類腐蝕的嚴重程度；其次整個硫磺回收裝置的介質呈酸性，合理的選用耐腐蝕材質的管線和設備將能很大程度上減輕腐蝕，對整個裝置安全平穩生產有很重要的影響。

2 針對裝置的腐蝕防護手段

上文所列的幾種類型的腐蝕是硫磺回收裝置比較常見、對設備和生產影響比較大的腐蝕，對于整個裝置的安全生產，同樣還要防護其他類型的腐蝕，通過工藝、設備等多方面內容，綜合考量，盡可能降低腐蝕對裝置的影響。

2.1 工藝防腐

控制酸性氣中的烴含量，防止由于烴含量突增，造成燃燒爐超溫以及影響硫磺質量，導致耐火襯里的損壞，進而腐蝕設備。精細操作，嚴格按照工藝參數指標控制溫度，在滿足工藝條件的前提下，盡量將溫度控制在下限范圍，雖然不能完全避免高溫硫腐蝕，但是可以完全避免露點腐蝕。對過程氣所經過的反應器、水冷器及管線等外壁加保溫層，防止由于設備或管線外壁溫度低造成低溫露點腐蝕。在裝置開停工過程中，做好充分準備，對催化劑開工預硫化及停工鈍化過程嚴格按照計劃進行，防止生產中由于催化劑問題導致SO2含量超標進而腐蝕設備。根據系統生產量合理控制氣風比，既要防止出現空氣不足產生黑硫磺，更要防止空氣過量燃燒使催化劑失活，造成急冷塔堵塞和尾氣設備的腐蝕。在設備檢修時，應用惰性氣體吹掃設備，保證酸性氣及其他腐蝕介質完全排除。對其他不需要打開的設備和管線用氮氣沖壓密封，保證設備和管線的保溫正常，防止內部的水蒸氣對設備和管線造成露點腐蝕。

2.2 設計防腐

根據裝置中設備和管線所走介質的不同，盡可能選擇耐腐蝕的材質，尤其是酸性氣與酸性水所涉及的設備管線，避免由于腐蝕而產生泄漏。可根據具體情況，對設備加裝陽極保護。燃燒爐的生產溫度很高，為防止高溫硫化腐蝕，必須選用耐火襯里。廢熱鍋爐的入口暴露在高溫過程氣下，也需要用耐火材料保護，避免高溫氣體直接接觸設備材質。對于容易產生腐蝕泄漏的部位，要按計劃做定點測厚，對有隱患的部分及時做出處理，在條件允許的情況下，安裝在線監測設備，以便及時了解腐蝕情況，迅速排除隱患。

[1]王凱,劉文彬,楊劍鋒.硫磺回收裝置的腐蝕與防護[J].化學工程師,2015，(02).

[2]王俊艷.硫磺回收裝置設施腐蝕及防護措施的研究[J].化工科技市場,2010，(11).