對硫磺回收裝置尾氣處理單元腐蝕處理的幾點(diǎn)分析

譚強(qiáng)

摘要：本文首先分析了對硫磺回收裝置尾氣處理單元腐蝕原因，對低溫H2S腐蝕、高溫硫腐蝕、露點(diǎn)腐蝕等的腐蝕機(jī)理進(jìn)行了闡述，同時(shí)闡述了硫磺回收裝置尾氣處理單元腐蝕防護(hù)措施，從工藝流程上分析，從升級材質(zhì)、腐蝕監(jiān)測入手控制，保證裝置長周期穩(wěn)定運(yùn)行，僅供參考。

關(guān)鍵詞：硫磺回收裝置;尾氣處理單元;腐蝕現(xiàn)象;防護(hù)措施

1 對硫磺回收裝置尾氣處理單元腐蝕處理分析

硫磺回收裝置尾氣處理單元，在制硫階段產(chǎn)生的尾氣中含有大量的二氧化碳、二氧化硫、H₂S等有毒、有害氣體，且H₂S在裝置通入氫氣后，會進(jìn)行反應(yīng)物還原，在高溫下，氣體會進(jìn)入到尾氣冷卻塔內(nèi)，通過與冷水接觸，會增加水內(nèi)的酸性，加劇裝置部件腐蝕，硫磺回收裝置尾氣處理單元腐蝕處理如下。

1.1低溫H₂S腐蝕

硫磺回收裝置尾氣處理單元，采用的是克勞斯硫回收工藝，基于其原理上能夠發(fā)現(xiàn)，制硫尾氣內(nèi)含有少量的有害物質(zhì)，包括：二氧化硫、H₂S等。通過換熱尾氣后，借助催化劑的作用，硫及硫化物能夠開展加氫反應(yīng)，以此還原成H₂S。經(jīng)過反應(yīng)之后，感溫氣體會進(jìn)入到尾氣急冷塔內(nèi)，通過與冷水接觸，會形成H₂S、H₂O腐蝕環(huán)境，如下圖1所示。

在H₂S反應(yīng)式中可得知，濕H₂S對碳鋼設(shè)備會產(chǎn)生均勻腐蝕與硫化物應(yīng)力腐蝕。通過檢修發(fā)現(xiàn)尾氣內(nèi)的腐蝕均為均勻腐蝕，且腐蝕產(chǎn)物為片狀。H₂S通過與金屬產(chǎn)生腐蝕反應(yīng)，會生成FeS，腐蝕產(chǎn)物會在金屬表面形成保護(hù)膜。基于膜的脆性，隨著其厚度的不斷增加，一旦受到流體沖刷，將會導(dǎo)致腐蝕保護(hù)膜脫落，進(jìn)而加劇介質(zhì)腐蝕。

1.2高溫硫腐蝕

高溫硫腐蝕一般發(fā)生在240℃高溫環(huán)境中的，介質(zhì)內(nèi)的H₂S與鐵直接反應(yīng)，會生成硫化鐵。新生成的硫活性較強(qiáng)，能夠與鐵形成強(qiáng)烈反應(yīng)。硫化鐵腐蝕一般發(fā)生在尾氣加熱器、廢熱鍋爐內(nèi)等。高溫硫腐蝕反應(yīng)式：

Fe+H₂S?FeS+H₂

Fe+SFeS

1.2露點(diǎn)腐蝕

若含硫的氣體內(nèi)燃燒，經(jīng)過化合物分解，與氧氣結(jié)合會生成二氧化硫氣體，部分二氧化硫受到灰分、金屬氧化物的影響，在催化作用下，會生成三氧化硫。酸雨的形成就是三氧化硫與燃燒氣體內(nèi)水蒸氣結(jié)合，酸雨在溫度低于露點(diǎn)的金屬表面凝結(jié)，會腐蝕金屬物質(zhì)。

露點(diǎn)腐蝕化學(xué)式：S+SO₂

2SO₂+2SO₃

SO₃+H₂OH₂SO₄

2 硫磺回收裝置尾氣處理單元工藝流程

硫磺回收裝置尾氣處理單元工藝流程如下圖2所示，

硫磺回收裝置尾氣處理單元制硫尾氣進(jìn)入到加熱器、高溫?zé)煔庵校瑫谄渲羞M(jìn)行換熱，且溫度會上升到300℃，與氫氣混合，在催化劑作用下，加速氫、水解反應(yīng)，以此促使尾氣內(nèi)的二氧化硫、COS等氣體還原，并水解成H₂S。反應(yīng)之后的高溫氣體，此階段氣體為330℃，在氣體進(jìn)入到蒸汽發(fā)生器后，會逐步飽和。尾氣溫度下降到170℃后，尾氣會迅速進(jìn)入到冷卻塔下部，通過與急冷水逆流接觸，塔底的氣體會被迅速抽出，經(jīng)過冷卻之后，在40℃下開展循環(huán)使用。

從尾氣吸收塔中頂出來的凈化尾氣，會進(jìn)入到爐內(nèi)燃燒，在700℃高溫環(huán)境下，凈化尾氣內(nèi)殘留的硫化物，會生成二氧化硫，剩余的氫氣燃燒，會生成水與二氧化碳。

3 硫磺回收裝置尾氣處理單元腐蝕防護(hù)措施

基于上述對硫磺回收裝置尾氣處理單元工作流程的分析，在硫磺回收裝置尾氣處理單元腐蝕處理基礎(chǔ)上，硫磺回收裝置尾氣處理單元腐蝕防護(hù)措施主要如下。

3.1 升級材質(zhì)

不同材料其化學(xué)成分與組織特點(diǎn)、防腐蝕性能各不相同，材料在使用中耐藥性直接決定著設(shè)備使用壽命、設(shè)備運(yùn)行的可靠性。就實(shí)際情況而言，部分材料難以滿足當(dāng)前材質(zhì)需求，只有借助定點(diǎn)測厚、材質(zhì)分析，適當(dāng)開展材料升級，選擇可靠性較強(qiáng)的材質(zhì)，才可從源頭降低腐蝕隱患。比如：筆者所在企業(yè)，綜合考慮H₂S、H₂O環(huán)境腐蝕問題，在大修期間，選擇304不銹鋼為冷水管線。在設(shè)計(jì)階段，綜合考慮運(yùn)行周期問題，定期更新尾氣加熱器。

3.2 腐蝕監(jiān)測

在設(shè)備運(yùn)行階段，為強(qiáng)化腐蝕狀態(tài)的監(jiān)測，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，為裝置的安全運(yùn)行保駕護(hù)航。目前，常用的監(jiān)測方式包括：定點(diǎn)測厚、腐蝕介質(zhì)監(jiān)測、掛片監(jiān)測。為提升硫磺回收裝置尾氣處理單元腐蝕防護(hù)水平，應(yīng)當(dāng)對H₂S、H₂O環(huán)境進(jìn)行分析，積極開展定點(diǎn)測厚、在線監(jiān)測等。為降低設(shè)備腐蝕度，可在冷水內(nèi)注入NH₃，實(shí)現(xiàn)水中pH值的調(diào)節(jié)。就急冷塔水質(zhì)，一般要求水的pH值在6.5-8.5范圍內(nèi)，且鐵離子質(zhì)量濃度要在1.5mg/L以內(nèi)。通過開展定點(diǎn)測厚監(jiān)測，分析介質(zhì)、鐵離子含量，以此明確腐蝕原因。

基于腐蝕本身的特殊性與復(fù)雜性，為保障腐蝕措施的有效，需要明確監(jiān)測技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，強(qiáng)化各類監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用。為強(qiáng)化工藝防腐蝕控制，切實(shí)降低pH值浮動(dòng)，需要改善設(shè)備內(nèi)部的酸性環(huán)境，以此減少腐蝕速度。

4結(jié)束語

綜上所述，硫磺回收裝置尾氣處理單元，在制硫階段產(chǎn)生的尾氣中含有大量的二氧化碳、二氧化硫、H₂S等有毒、有害氣體，且H₂S在裝置通入氫氣后，會進(jìn)行反應(yīng)物還原，在高溫下，氣體會進(jìn)入到尾氣冷卻塔內(nèi)，通過與冷水接觸，會增加水內(nèi)的酸性，加劇裝置部件腐蝕。在實(shí)際工作階段，應(yīng)當(dāng)積極開展防腐工藝控制，引入各類先進(jìn)技術(shù)，最大程度避免突發(fā)性腐蝕泄露事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1]孫超.硫磺裝置尾氣急冷塔堵塞原因分析和控制措施[J].山東化工，2018，47（14）：85-88.

[2]趙敏.硫磺回收裝置尾氣處理單元腐蝕問題分析[J].石油化工腐蝕與防護(hù)，2017，34（03）：29-32.