硫磺回收裝置存在的腐蝕問題及改進

賈蘭（中化泉州石化有限公司,福建 泉州 362100）

1 概述

硫磺回收裝置就是對煉油過程中產生的含有H2S的酸性氣，采用適當的工藝回收硫磺，從而實現清潔生產滿足產品質量要求的同時，達到化害為利，降低污染，保護環境的目的。隨著經濟的發展，能源需求量的增加，原油進口量也隨之加大，但進口原油重質化和硫含量都比較高，而我國石化行業對該產品的加工深度和產品質量要求也不斷提高，同時因為環境問題變得越來越嚴峻，我國對環境保護的要求也日趨嚴格，于是硫磺回收裝置的地位在石化工業中變得比以往任何時候都更為重要。由于回收過程中會產生各種各樣的腐蝕問題，如不及時解決，將嚴重損壞設備，影響裝置的安全生產、平穩和長周期運行，也將嚴重影響產品質量，更嚴重的會引起重大事故，帶來經濟損失。

2 硫磺回收裝置存在的腐蝕問題

2.1 低溫H2S腐蝕

主要集中在裝置中原料氣管線、酸氣管道、酸氣捕集器、酸水壓送罐、冷凝器的封頭、內壁等溫度較低的部位。

硫磺回收單元進料酸氣和過程氣含有大量CO2、H2S等酸性物質。當溫度低于230攝氏度時，H2S容易與水以及其他腐蝕介質共同形成腐蝕環境，所生成的腐蝕物會給相關部位帶來均勻腐蝕，同時腐蝕物中大量的氫還會引起氫鼓泡和鋼材氫脆，更嚴重時會導致設備硫化物應力腐蝕開裂從而損壞設備。

2.2 露點腐蝕

主要發生在裝置中溫度低于露點的組成部位，如過程氣管線、尾氣管線、液硫脫氣管線、硫冷凝器的出口、捕集器、與過程氣相連的接管易冷凝部位以及煙囪的頂部。

硫磺回收反應過程中，過程氣里含有少量SO3和大量的SO2。當氧氣過量時，SO2會氧化為SO3。在高溫的燃燒爐中，SO3并不會腐蝕設備，但倘若在400攝氏度以下，SO3就會與水蒸汽結合并生成腐蝕性極強的硫酸。硫酸在不同濃度和溫度下，其腐蝕速度不同，如果在50%硫酸和70攝氏度的條件下，其腐蝕速率就會達到最快。硫磺冷卻器管程出口端是硫酸最容易形成露點腐蝕的環境，因為硫磺回收裝置中過程氣經冷凝冷卻器降溫后的溫度和露點溫度接近，尤其當硫磺回收裝置實際處于最低設計值時，可能造成實際溫度低于露點溫度。

2.3 高溫硫化腐蝕

主要發生在裝置的高溫部位，如酸性氣燃燒爐、廢熱鍋爐、及廢熱鍋爐出口管線、尾氣焚燒爐和其廢熱鍋爐等。

燃燒后的過程氣含有大量的 H2S、SO2、硫蒸汽、CS2、COS、CO2、水蒸汽、氮氣等含硫腐蝕介質，這些介質在高溫下與設備的金屬材料會發生化學作用導致生成大量含硫化合物。當溫度高于310℃時，這些含硫化合物就會高溫硫化腐蝕碳鋼，其腐蝕隨溫度升高而加劇。金屬材料受到高溫硫化腐蝕后，硫化變脆，肉眼看見的是材料厚度增加。而酸氣和空氣在主燃燒爐內的燃燒溫度通常在1100攝氏度到1300攝氏度之間，因此引起的高溫硫化腐蝕是非常嚴重的。

2.4 應力腐蝕

應力腐蝕主要來自工作熱應力和焊接殘余應力。

第一，冷凝冷卻器是最容易被熱應力腐蝕的地方。高溫度的過程氣穿過冷凝冷卻器后，管板的兩面因為溫度差而引起熱應力腐蝕，且腐蝕隨著管板厚度的加大而加重。同時因為管板和管子的結合疊加了對流與輻射兩大熱量來源，增加了熱負荷，也加深了腐蝕程度。

第二，高溫下進行的焊接由于加熱和冷卻不均勻，容易產生焊接殘余應力。而焊縫附近的化學成分與主體金屬不同,當接觸化學介質時，就產生了應力腐蝕。

3 硫磺回收裝置腐蝕問題的改進措施

針對以上的腐蝕問題，可采取以下措施加以改進防范。

3.1 加強操作管理

裝置的組成單元既是獨立存在的個體又是一個有機整體，操作中應統籌兼顧、相互協調，才能達到裝置高收率低腐蝕的要求。操作中還應按照工藝參數精心操作，絕不能隨意更改，嚴格控制好各溫度參數，避免設備參數的大幅度波動，

嚴格控制過程氣中的O2，避免生成SO2。

3.2 合理采用設備用料

第一，盡可能在產生高溫硫化腐蝕的部位中增加耐熱襯里，采用耐火材料。譬如在廢熱鍋爐入口爐管內插入高溫陶瓷保護襯管。

第二，在容易發生露點腐蝕部位，應增加保溫和夾套伴熱。如停工裝置給汽保溫，系統充熱N2保護；尾氣和脫氣管線避免設計過長并且保證均勻充足的伴熱，與尾氣相連的接管、管節、儀表接頭、采樣接頭和接管等增加夾套伴熱。

第三，采用先進的薄撓性管板、將冷卻器的固定支架改為滾動支座，可有效改進熱應力腐蝕發生。焊縫時使用適當的焊條則可減少應力腐蝕。

3.3 重視數據分析

成分分析、液位、流量、壓力、溫度等工藝參數都是生產裝置操作中的重要部分。當其中一個參數發生變化，需高度重視并及時分析原因，定期對裝置過程氣組分進行化驗分析，并與在線分析數據進行對比，確保儀表數據的可靠性和準確性，避免設備和管道造成不可挽救的腐蝕。

4 結語

在硫磺回收裝置的生產過程中，腐蝕是不可避免而且復雜多樣，但只要嚴格管理，精心操作，尊重科學，重視細節，裝置腐蝕問題就可以得到有效改進并降到最低，從而保證設備的長周期平穩運行，為企業帶來巨大的經濟效益和社會效益。

[1]中國石油化工管理協會設備防腐專業組.石油化工裝置設備腐蝕與防護手冊.中國石化出版，1994.

[2]蔣大偉,朱波.硫磺回收裝置腐蝕機理分析及防護措施.廣東化工.2009,36(11):220-221.