硫磺回收裝置腐蝕分析與防腐措施

王燕文

摘 要：本文針對硫磺回收裝置的腐蝕問題，以石油行業(yè)為引，社會環(huán)境和人體健康以及行業(yè)進步為基礎，探討了硫磺回收裝置腐蝕的主要原因，包括露點腐蝕、化學腐蝕等，經(jīng)分析后在工藝、設備保護、防腐結構設計等方面提出了幾種有針對性的防腐蝕措施。

關鍵詞：硫磺回收裝置;腐蝕;防腐措施

0 引言

機械時代，意味著各行各業(yè)都離不開原油，而隨著我國經(jīng)濟發(fā)展快速，國內(nèi)自產(chǎn)原油不足，但進口原油中大多是含硫原油，原油在加工過程中其中的硫轉(zhuǎn)化為H2S，這種劇毒物質(zhì)目前來說最常用的處理方式就是硫磺回收工藝，只是在加工過程之中，硫磺回收裝置卻被S嚴重腐蝕，成了這一工藝最大的缺陷，經(jīng)過近些年的發(fā)展和需求，硫磺回收技術也獲得了進步，只是硫腐蝕這一根本問題依舊存在。硫磺回收裝置如圖1所示。

1 硫磺回收技術存在的背景及重要意義

據(jù)資料顯示，我國早期石油煉油生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)設備以及工藝都是按照加工含硫量低于0.5%的原油而設計建造的，但隨著近些年國家快速發(fā)展，我國石油的需求量逐年增加，在2019年，我國原油對外依存度達到70.8%，而進口原油中的高硫原油占比較大，而原油硫含量的增大，對煉化企業(yè)帶來安全隱患成倍增大，尤其是加工高硫原油可能會導致設備腐蝕加劇，造成著火爆炸等事故，不僅企業(yè)的損失增大，同時對人民的生命健康造成威脅。例如，2017年11月，某石化公司硫磺裝置在做設備檢修和換熱器管束清洗作業(yè)時，發(fā)生硫化氫中毒事件，共造成3人死亡，6人受傷。目前，高硫劣質(zhì)原油的煉化問題，以及如何安全、有效地控制石油產(chǎn)品中的硫含量，將是石油煉化行業(yè)面臨的一大問題。硫磺回收裝置工藝原理流程圖如圖2所示。

2 腐蝕原因分析

2.1 露點腐蝕

在利用克勞斯工藝回收H2S的過程中，不止會產(chǎn)生SO2，經(jīng)過空氣氧化后還會產(chǎn)生少量的SO3，這種氣體在低溫預冷之后化為水溶液H2SO4，也就是腐蝕性極強的硫酸，硫酸在低溫下開始腐蝕，然而機器運作，內(nèi)部環(huán)節(jié)出現(xiàn)高溫之后，附著在設備金屬層表面上的硫酸腐蝕速率卻是成倍速增加。因此硫磺回收裝置中最容易發(fā)生腐蝕的部位就是硫磺冷卻出口的位置。

2.2 化學腐蝕

硫磺回收設備中SO2在一定量的時候，可利用加氫還原法將SO2還原，使酸性氣體溶解掉，當原油中硫含量增高時，硫磺回收裝置酸性氣中的SO2含量就會增大，而從而造成加氫還原法過慢，無法全部將SO2全部還原。這也就導致其他沒有及時還原的酸性氣體擠到急冷塔中，一步隱患步步隱患，冷凝塔中的酸性溶液增加到一定程度，將會開始腐蝕設備的金屬內(nèi)殼。

2.3 硫化氫的腐蝕

在硫磺回收過程中，會出現(xiàn)H2S，H2S易溶解與水，形成低濃度酸性溶液SO2，而這種酸性溶液對板材、鋼材都具有腐蝕作用。硫化氫的相對分子質(zhì)量為34.08，密度為1.539kg/立方，在水溫度達到30℃時，硫化氫的飽和度大約為3580mg/L。隨著金屬表面硫化鐵的活性不同，腐蝕速率也隨著pH的降低而增加，維修的時候，往往會看到設備內(nèi)壁有不正常的凹凸表面，同時會有些許疏松的物質(zhì)沉淀與設備內(nèi)壁表面，設備內(nèi)部空氣流動性較大，繼而會出現(xiàn)氧化物脫離，硫化氫與裸露出來的新一層金屬接觸，造成二次、甚至多次腐蝕。

2.4 高溫硫化腐蝕

露點腐蝕屬于低溫腐蝕，具有一定的腐蝕性但并不是設備腐蝕的主要原因，硫磺回收裝置在進行工作的時候，溫度會升高，在高溫之下會產(chǎn)生大量的CO2和SO2等有害物質(zhì)，當溫度達到300℃時，金屬將與設備內(nèi)部漂浮著的酸性氣體發(fā)生反應，金屬層加速腐蝕，材料溫度升高，設備過早老化，對公司財務造成一定的損失。

3 防腐蝕的措施

3.1 工藝方面的防腐措施

在裝置運行過程中，要通過H2S/SO2比值儀及時調(diào)整制硫爐的配風，及通過氫氣分析儀調(diào)整氫氣的注入量，控制好加氫反應器的反應，確保SO2全部被加氫還原成H2S，通過急冷塔及胺液吸收塔，將H2S脫除，確保尾氣達標排放及設備腐蝕速率控制在合理范圍內(nèi)。許多設備在運行時做到了防腐維護工作，在停工后卻沒有將防腐維護工作做到位，裝置停工后也要定期檢查設備的管線，防止腐蝕物質(zhì)的殘留，使用密封的方式，通過氮氣吹掃密封后，可以防止?jié)窨諝膺M入設備內(nèi)部形成露點腐蝕。

3.2 設備方面的防腐措施

設備方面的防腐措施主要有兩方面，第一是在設備的選材方面，第二是設備的外部保溫。設備選材首選防腐蝕材料，適合殼體的Q245R等，高鋁水泥澆注料是用于隔熱的最佳材料，冷凝器換熱管需要耐腐蝕、有韌性的材質(zhì)，比如ND鋼，在材料的基礎上，也要做好防腐工藝，一般是采用在金屬表面涂抹防腐蝕涂料來達成，有兩地兩面、一布三油、兩布四油、三布五油等，在此基礎上，設備也要定期維護，及時補漏。外部保溫也是設備防腐過程中極為重要的一環(huán)，高溫腐蝕往往是造成設備早衰的最大隱患，針對硫磺回收裝置進行保溫工作是必須要做的，較高壁溫，才能有效防止露點腐蝕。

3.3 防腐結構設計

硫磺回收裝置的防腐工作要多管齊下，但最基礎的卻是防腐結構的設計，要想避免產(chǎn)生露點腐蝕，在進行防腐設計之時要對反應器的設計劃重點，以防止高應力集中的形式為主要設計目標。燃燒爐的溫度如果小于SO2的露點腐蝕溫度，就會產(chǎn)生露點腐蝕，所以燃燒爐在選型時，要保證在燃燒爐的合理處理量間，燃燒爐的壁溫大于SO2的漏點溫度。但凡是容易出現(xiàn)露點腐蝕的設備，其正常生產(chǎn)時的溫度都要控制在露點腐蝕溫度以上。

4 結束語

硫磺腐蝕裝置存在腐蝕性問題由來已久，這一課題也是目前最需要解決的一大問題，其中腐蝕類型也比較繁多復雜，對于每一項可能出現(xiàn)的腐蝕問題，在做防腐蝕工作時都要采用最有效的防腐措施，有區(qū)別性的，針對性的對待，決不遺漏，才能有效減少設備腐蝕問題，從而減少因腐蝕問題引起的安全隱患，確保各項工作的順利進行。

參考文獻：

[1]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，2010，33（11）：31-33.

[2]張艷玲，鄭俊鶴，劉小輝.常減壓裝置主要腐蝕機理分析與防護措施[J].安全、健康和環(huán)境，2010（2）.

[3]馬超.煉油廠硫磺回收裝置酸性水罐的腐蝕與防護分析[J].化工管理，2016（27）：189.