硫磺回收裝置工藝設備腐蝕成因與防護措施

王孟軍

內蒙古鄂爾多斯市烏審旗圖克中天合創化工工業園區中天合創化工分公司甲醇部

硫磺回收裝置工藝設備腐蝕成因與防護措施

王孟軍

內蒙古鄂爾多斯市烏審旗圖克中天合創化工工業園區中天合創化工分公司甲醇部

硫磺回收裝置屬于末端裝置，由于原料復雜，設備腐蝕不僅有化學腐蝕還有電化學腐蝕，還可能多種腐蝕同時存在，因此硫磺裝置的設備腐蝕較嚴重，不但會造成設備壽命縮短、非計劃停工，甚至會發生人身傷亡事故。腐蝕問題雖不可避免，但其危害仍是可以控制和消除的。裝置技術人員應了解腐蝕機理、腐蝕類型，從合理選材、工藝操作、設備設計制造等諸多方面采取綜合措施，從而確保裝置的安全平穩長周期運行。基于此本文分析了硫磺回收裝置工藝設備腐蝕成因與防護措施。

硫磺回收裝置工藝；設備腐蝕；成因；防護措施

1 、裝置概括

硫磺回收裝置是中天合創鄂爾多斯煤炭深加工示范項目的配套項目，回收處理項目包括低溫甲醇洗單元來的酸性氣、一氧化碳變換單元來的酸性氣以及氣化單元酸性氣分離器來的酸性氣中的硫，實現尾氣達標排放，屬于環保裝置。

2 、硫磺回收裝置工藝過程

Claus制硫總的反應可以表示為：

Claus系統是由硫化氫與氧氣部分燃燒的熱反應段及兩級常規Claus催化反應段組成，兩級Claus反應后，硫回收率可達93～95%。

Claus制硫總的反應可以表示為：

在反應爐內，反應(1)是部分燃燒法的主要反應，反應比率隨爐溫變化而變化，爐溫越高平衡轉化率越高；除反應(1)外，還進行以下主反應：

采用分流法時，反應爐內的主反應是反應(2)，進入反應爐的H2S幾乎全部生成SO2。在轉化器中發生以下主反應：

由于酸性氣中存在烴類，反應爐內還發生烴類的分解反應。

在轉化器中除反應(3)外，在300℃以上還發生 CS2和 COS的水解反應：

來自低溫甲醇洗單元的酸性氣和氣化單元的高閃氣分別進入酸性氣分液罐261V01和261V03經脫液后，經蒸汽預熱器(中低壓1.3MPa)預熱后，分兩系列進入制硫燃燒爐(261H01)的火嘴；根據制硫反應需氧量，通過比值調節嚴格控制進爐氧氣量，經燃燒，將酸性氣中的氨和烴類等有機物全部分解。在制硫燃燒爐內約65%(v)的H2S進行高溫克勞斯反應轉化為硫，余下的H2S中有1/3轉化為S02，燃燒時所需純氧氣由空分裝置供給。制硫燃燒爐(261H01)的配風量是關鍵，為此，在制硫尾氣管道上安裝了一臺H2S/SO2在線比值分析儀，隨機分析尾氣中H2S/SO2比率，并通過反饋信號調節供風管道上的微調閥，使過程氣中的H2S/SO2比率始終趨近2：1，從而獲得最高的Claus轉化率。

3 、硫磺回收裝置工藝設備腐蝕成因

3.1 高溫硫腐蝕

制硫爐出來的高溫過程氣中含有H2S，SO2，COS，CS2、硫蒸氣和水蒸氣等腐蝕性物質，這些物質常以復合形式在制硫爐內構件、高溫摻合閥、廢熱鍋爐、反應器內構件和尾氣焚燒爐等位置發生高溫硫腐蝕，溫度越高，高溫硫腐蝕越嚴重。

圖1 至圖3 是某企業硫磺回收裝置制硫爐由于高溫硫腐蝕造成。

從圖1 至圖3 可看出，火嘴扇葉氧化腐蝕嚴重，燒嘴出口處襯里部分破損嚴重，導致襯里破損處密封法蘭腐蝕損壞、高溫氧化腐蝕減薄嚴重，火嘴出口法蘭密封面氧化腐蝕嚴重，表面呈灰黑色，減薄嚴重，焊縫局部。

3.2 硫化氫腐蝕

硫化氫的腐蝕作用破壞力極強。硫化氫腐蝕對于能源企業業的影響力很大，硫化氫的腐蝕可能會導致強度極高的鋼材合金產品產生裂痕，出現開裂的現象。在這種情況下，如果不做出及時的防護措施，采取有效手段進行處理，十分有可能出現設備泄露等現象，造成不可挽回的后果，破壞整個硫磺回收的工作過程。

圖1 制硫爐燒嘴翅片

圖2 燒嘴出口處襯里破損

圖3 燒嘴出口處法蘭密封面氧化減薄

4 、防護措施

4.1 加強溫度控制

加強對溫度的控制是很重要的一個環節，它能大大降低裝置與設備腐蝕的可能性。降低溫度一般需要在工作過程之前進行操作控制，盡可能的把溫度控制在操作范圍之下。一般情況下，溫度的變化范圍很大，這就需要運用科學的方法來降低溫度。

4.2 改善除氧水質

硫磺回收裝置工藝設備的作業過程中，需要用到除氧水質。然而，除氧水質中如果含有過多的氯離子，那么就會很容易對其表面的鈍化膜造成侵蝕現象，也很有可能出現腐蝕的裂痕。另外，硫磺回收裝置應該嚴格控制水分質量的硬度，盡可能的減少水垢的產生。除氧水質的改善有利于降低水質的酸堿程度，減少水質中的氯離子，從而降低硫磺回收裝置腐蝕現象的發生概率。

4.3 規范操作手段

在硫磺回收裝置的操作過程中，要求工作人員具有專業的知識水平和素養，嚴格按照要求和規范進行流程操作，將需要用到的化學成分、水分、酸堿度和外部環境等等因素控制在合理范圍之內。操作的規范程度越高，設備腐蝕發生的可能性就越小。化工企業要選用高質量且經營執照來源于正規工廠的機器設備，并且對工作人員進行崗前專業技能水平的培訓，培訓成績合格后方可上崗。

總之，做好預防硫磺回收裝置的設備腐蝕情況是保證生產過程的安全，平穩的必要條件，因此進一步加強對其的研究非常有必要。

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