硫磺回收裝置急冷水腐蝕泄漏分析及對策

王曉輝

摘要：隨著裝置的長期運行，硫磺回收裝置的系統腐蝕日益嚴重，影響到了裝置的正常生產，甚至威脅到整個生產，所以，本文將研究的重點放在硫磺回收裝置的腐蝕分析與防護問題上，力求進行深入的探究和分析，以保證硫磺回收裝置環保、安全、長周期平穩運行，為回收周期平穩運行創造必要條件。

關鍵詞：急冷水;腐蝕

引言

文章介紹了某公司硫磺回收裝置運行期間，尾氣急冷塔的循環急冷水線彎頭出現了腐蝕穿孔泄漏，分析了故障原因并制定改進措施，經更換彎頭后，迅速恢復了生產的全過程。

一、硫磺回收裝置的腐蝕類型

（一）低溫濕硫化氫腐蝕

低溫濕硫化氫腐蝕是指溫度低于230℃的H2S-H2O環境中，硫化氫與腐蝕介質（如NH3、水等）共同形成腐蝕環境，在裝置的低溫部位造成嚴重的腐蝕。硫磺回收裝置原料酸性氣中含有80%多的硫化氫及一定濃度的水蒸汽，反應后的過程氣中水蒸汽也不可避免，所以裝置系統中低溫硫化氫腐蝕大量存在，只是不同部位，腐蝕的強弱不同而已。

（二）高溫硫腐蝕

在設備高溫部位（240～425℃）會出現高溫硫的均勻腐蝕。實際腐蝕過程為系統中的硫化氫和元素硫與鋼材表面直接作用產生腐蝕，在375～425℃的高溫環境中，按Fe+H2S→FeS+H2進行反應，元素硫（S）按Fe+S→FeS進行反應，其腐蝕比H2S的腐蝕還劇烈。在制硫爐內，高溫（≥800℃）作用下，發生高溫克勞斯反應，就有65%左右的單質硫生成，所以在這后續的流程一直到加氫反應器入口，一直有未反應的硫化氫及未冷凝回收的單質硫存在，因此高溫硫腐蝕在硫磺回收裝置大部分系統中存在，其主要集中在制硫爐、余熱鍋爐、反應器及各級冷凝冷卻器入口等部位。

（三）硫磺過程氣的露點腐蝕

在過程氣中存在著SO2和水份，并且會發生反應形成亞硫酸蒸汽，若系統中溫度小于對應的露點溫度，高濃度的亞硫酸就會生成，腐蝕碳鋼設備。為了保護設備，防止出現設備殼體腐蝕的現象，通常在反應器、制硫爐和煙囪等設備設計了保護襯里，若襯里發生脫落或裂縫現象，過程氣就會進入襯里的內部直接接觸設備，最終形成局部的腐蝕現象。在這時襯里內部的亞硫酸蒸汽由于低溫而產生冷凝，造成漏點腐蝕，與此同時，有一部分SO2還會氧化成為SO3，當SO3和水相遇時就會生成硫酸蒸汽，對比亞硫酸蒸汽，由于硫酸蒸汽可以在更高的漏點溫度下冷凝，因此可以造成設備的嚴重腐蝕。

二、急冷水循環運行存在問題

C-201介質為急冷水，介質溫度一般控制在30～45℃，操作壓力范圍在0.4～0.6MPa，通過熱交換吸收尾氣中的硫化氫、以及少量二氧化碳。由于硫化氫溶于水呈酸性水，因此，為典型的低溫濕硫化氫腐蝕環境。而硫化氫（H2S）溶于水中后電離呈酸性，金屬在H2S水溶液中發生電化學反應，金屬部位發生陽極反應產生FeS，引起設備或管道壁減薄的腐蝕。H2S腐蝕是均勻腐蝕，產生大量的腐蝕產物，這些產物在金屬表面形成一層保護膜，但由于膜的脆性，隨著厚度的加大和流體的沖刷，這層保護膜可能就會脫落，因此新的金屬表面重新暴露在腐蝕介質中。

三、改進措施

（一）合理的工藝設計

合理的工藝設計，可以從源頭上避免或減緩系統腐蝕。根據裝置設備、管線不同的工作介質，在設計時選擇不同的材質，來減緩相關腐蝕。合理管線、設備布置，避免出現袋形管，防止出現低點、死點，因為這些部位非常容易積存酸性水，造成局部穿孔或者腐蝕現象。各設備合理梯度布置，比如，設計應考慮一級冷凝冷卻器過程氣入口應低于余熱鍋爐入口等，避免反應生成的硫磺過多的在系統中留存;相關設計規范與裝置實際生產相結合，合理設計各系統管線的流速，比如，實際運行中，存在嚴重沖刷腐蝕的中壓蒸汽凝結水可以適當降低流速，合理布管，減少彎頭;盡量避免中壓設備或管線直接通入低壓或低低壓設備或管線，比如XX煉廠硫磺回收裝置尾氣處理蒸汽發生器曾發生過因中壓蒸汽凝結水直接沖刷換熱管而爆管，導致尾氣處理系統停工檢修的事件。如上所述，因設計不合理而導致系統腐蝕的因素還很多，這需要我們周密考慮，從設計上、源頭上消除加劇系統腐蝕的細節。

（二）精細工藝操作

操作人員精心操作，根據工藝卡指標嚴格控制各部位的溫度、壓力，雖然這種做法不一定可以完全防止高溫流腐蝕，但是可以對露點腐蝕進行完全避免。嚴格控制制硫爐的配風比，盡可能提高裝置硫磺收率，降低尾氣處理系統硫化氫、二氧化硫的含量，從而降低系統腐蝕，還要防止配風過多，導致反應器床層超溫而影響設備的正常運行，同時，還要防止因為空氣的不足而導致床層積碳，進而影響裝置的正常生產。對酸性氣中烴的含量進行控制，避免因為烴含量太高而導致制硫爐爐膛溫度超過正常范圍，損害耐火襯里，從而進一步的對設備造成腐蝕。經常檢查各設備、管線的伴熱及保溫，避免因為管線或設備外壁的溫度太低而引起的低溫露點腐蝕。在裝置進行開工或者停工時，嚴格按照開停工規程對催化劑進行開工預硫化或者停工鈍化，避免在正常生產時因催化劑活性不夠而引起SO2的含量超出標準范圍，從而進一步的對設備造成腐蝕。在裝置停工過程中，確保停得穩，吹得盡，以保證硫化氫、二氧化硫、單質硫等腐蝕介質盡可能少的在系統中留存，以降低裝置系統腐蝕。可以用氮氣來微正壓保護其他不需要再打開的管線和設備，以確保管線和設備保持干燥，無氧，避免產生露點腐蝕或硫酸、亞硫酸腐蝕。在保證正常的系統反應條件下，合理控制反應器入口溫度及系統伴熱溫度，可以降低系統蒸汽用量，從而降低蒸汽、凝結水對系統的沖刷腐蝕。

（三）加強裝置全生命周期管理

加強裝置全生命周期管理。在設計階段，從細節著眼，與生產實際相結合，進行嚴格設計審查，從源頭上避免引起加劇腐蝕的因素。在設備、材料的采購環節，嚴把質量關，嚴格按照設計要求進行采購。加強施工質量管理，細致到設備管線的防腐及保溫的高標準施工，便可以有效減緩大氣腐蝕、海邊鹽霧腐蝕等外部腐蝕。日常檢維修中，加強檢維修質量管理，避免有毒有害介質泄漏，可以有效降低裝置環境中的腐蝕性氣體含量，從而可以減緩腐蝕;裝置維護中，做到應修必修，該防腐的地方及時進行防腐，可以有效避免裝置異常腐蝕，保證裝置正常生產。

結語

在硫磺回收裝置的正常生產中，腐蝕無時不存在，無處不存在，因此裝置腐蝕管理與防腐也應跟上，需要采取上述等諸多措施來進行防護，以確保裝置環保、安全、長周期平穩運行，從而為正常生產創造有利條件。

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