硫磺回收装置工艺设备腐蚀成因与防护措施简析苏建军

硫磺回收装置工艺设备腐蚀成因与防护措施简析苏建军

苏建军

陕西延长石油集团榆林炼油厂陕西省榆林市靖边县718500

摘要：随着近年来我国国内对原油需求量大量增加，我国的原油大部分都是来自于国外，进口油中多为含硫原油，因此在对原油进行加工的过程中硫以及化合物会对装置设备有腐蚀，随着我国环境保护相关条令的颁布，我国对硫磺回收技术引起了很大的关注，因此硫磺装置的腐蚀情况也日益引起关注。我国进口含硫原油不断增加，但是硫磺回收装置却没有跟上硫化氢的处理要求，这样就会导致装置腐蚀现象的出现，因此，做好预防硫磺回收装置的设备腐蚀情况是保证生产过程的安全，平稳的必要条件。基于此，本文对硫磺回收装置工艺设备腐蚀成因与防护措施简单分析。

关键词：硫磺回收装置；工艺设备；腐蚀成因；防护措施

硫酸回收装置工艺设备被腐蚀是导致装置发生泄漏的主要原因，而系统也常常因为回收装置工艺设备被腐蚀而进行抢修，严重影响了设备的正常运转。这样，不仅会导致酸泄漏，增加了不安全因素，同时，还需要将大量的人力、物力投入生产中。本文主要根据硫酸回收装置工艺设备的运行特点，简要分析了硫酸的腐蚀特性，并探讨了降低硫酸腐蚀的防护措施，旨在优化装置，延长设备的使用寿命。

1硫磺回收装置工艺设备腐蚀成因

1.1高温硫腐蚀

干燥的H2S对碳钢无腐蚀作用，当温度达250―300℃以上时，H2S容易分解而产生活泼性S，与铁化合生成FeS。在399℃的温度下，碳钢与H2S、SO2、硫蒸气及水蒸气接触后将迅速反应生成硫化铁，导致设备严重破坏，温度越高，高温硫化现象越严重。FeS是一种疏松的腐蚀产物，易脱落，不起保护作用，脱落后的更新面与S发生反应，再次生成FeS，连续不断。随着温度的提高，反应加快，也就是腐蚀速度的加快。高温硫对燃烧炉和尾气焚烧炉的内部构件如热电偶、喷嘴等部位腐蚀尤为强烈。此外，如果燃烧炉和反应器的衬里损坏，器壁也会产生较严重的高温硫化腐蚀。

1.2低温环境中的硫化氢腐蚀

硫化氢本身就是一种活性很高的硫化物。在低温环境中，硫化氢也能对铁装置产生腐蚀，比如温度比较低的硫冷凝口，硫槽的入口位置等。硫化氢极易与水等腐蚀介质组成腐蚀环境，硫化氢会进行电离反应，产出来的氢会导致极化腐蚀反应，促进腐蚀的进行。如果碳钢外边的氧化层以及锈层存在孔隙，硫离子、硫化氢离子、亚硫酸离子会依附在铁的表面，进而形成腐蚀点，造成点腐蚀。除此之外，脱硫装置在不工作的时候，仪器中残存的硫化氢、硫化亚铁等物质，在遇到水、氧后会发生反应，产生硫代硫酸及其盐类。

1.3二氧化硫腐蚀

低温反应过程中，漏点腐蚀主要发生在温度相对较低的地方，比如：过程气的管道、硫冷凝设备的出口处，尾气管道等。过程气体中存在大量的二氧化硫和少量的三氧化硫，这样就造成了低温部位发生二氧化硫及三氧化硫的漏点腐蚀。大量的二氧化硫会与水蒸气结合生成亚硫酸，亚硫酸会直接对设备管线造成严重的腐蚀。但是在温度相对比较高的环境中，三氧化硫很难形成稀硫酸，当温度低于某一界定值时，过程气体中的三氧化硫与水蒸汽及水反应生成硫酸，硫酸会直接与铁发生化学变化，造成设备、管线的腐蚀。硫冷凝装置、尾气部位中的过程气管线中的腐蚀位置主要是容器壁和管道壁附近，尤其是在一些温度比较低，并且比较凹的位置。其中，回收过程中的冷凝装置在制造的过程中，主要通过胀―焊―胀或内孔焊接的方法对管板和换热管进行连接，此过程中会造成管子与管板连接地方存在缝隙造成严重的腐蚀。

1.4二氧化碳腐蚀

硫磺回收装置中产生的尾气，通过加氢处理冷却之后，被二乙醇胺吸收，进入再生环节。酸性气中存在的二氧化碳体积占比通常为0.2-0.25，经过制硫系统之后，和尾气一起进入到再生环节，对再生环节造成腐蚀。而处于游离状态或者化合状态的二氧化碳，都有可能发生腐蚀。特别是在高温或者水环境中，二氧化碳和铁发生反应，产生碳酸铁，物质形态比较疏松。在流体冲刷作用下，管线腐蚀物出现脱落，管线中新的部位会遭受更进一步的腐蚀，进入“腐蚀程度不断加深、管线持续受到破坏进而导致泄漏发生和设备损坏”的恶性循环。

1.5应力腐蚀

热应力腐蚀多数情况下，发生在一级、二级或三级冷凝冷却器中。当温度较高的过程气通过冷凝冷却器之后，管板的两面在温度差作用下，产生显著的热应力。而管子和管板的结合，受到较大的热负荷，在受热不均匀的情况会出现热应力；另一方面，在焊缝的地方，最容易出现腐蚀。在高温环境中完成焊接，加热和冷却必然不均匀，就会有预应力产生，在化学介质的接触和反应条件下，会产生腐蚀作用。

2硫磺回收装置工艺设备腐蚀防护措施

2.1严格控制设备温度

首先，本装置主燃烧炉的废热锅炉出口温度约为320℃；焚烧炉的蒸汽过热器出口温度则为350℃。由于受到工艺条件的限制，难以将温度降低。因此只能在满足工艺条件的前提下，尽量将温度控制在下限范围，虽然不能完全避免高温硫腐蚀；但是可以完全避免露点腐蚀；在设备的一级、二级、三级冷却器管口处，温度约为150℃，其他温度则处于标准范围内，这种情况基本杜绝了高温硫腐蚀或者露点腐蚀问题。

其次，在硫磺回收装置正常作业情况下，由于温度的变化或者管束、壳体膨胀系数等差别，可能造成焊缝的应力变化，与焊接应力共同发生作用，在表面形成疲劳裂纹或者腐蚀裂纹，如果裂纹沿着管壁到外表面，则发生泄漏。因此，如果能保持稳定的操作温度，将更利于提高设备工作效率、延长使用寿命。同理，在设备停止作业的情况下，如果仍能保持较高温度，就可避免存在大量的冷凝水，控制腐蚀现象。

2.2规范操作工艺

在装置设备操作过程中，应严格遵守工艺指标，做好设备维护工作，确保在线分析仪的正常工作，提高工作效率，避免产生更多的二氧化硫，控制高温硫腐蚀或露点腐蚀。为了保障尾气系统的正常工作，应及时添加氨水，将急冷水的PH值控制在7-8范围内，有效避免发生腐蚀；结合尾气停工的实际作业状况，注入氮气保护，系统中可保持微正压状态，与开工设备相隔离，避免水、氧气或者过程气串入其中，产生腐蚀作用。

2.3改善除氧水质

硫磺回收装置工艺设备的作业过程中，需要用到除氧水质。然而，除氧水质中如果含有过多的氯离子，那么就会很容易对其表面的钝化膜造成侵蚀现象，也很有可能出现腐蚀的裂痕。另外，硫磺回收装置应该严格控制水分质量的硬度，尽可能的减少水垢的产生。除氧水质的改善有利于降低水质的酸碱程度，减少水质中的氯离子，从而降低硫磺回收装置腐蚀现象的发生概率。

结束语：

硫磺回收装置所接触的介质均有一定的腐蚀性，因此发生的腐蚀类型很多，腐蚀机理比较复杂，既有高温硫腐蚀也有低温露点腐蚀，还有应力腐蚀等。在生产中要区别对待，认真分析腐蚀发生的机理，有针对性地在合理选材、加工工艺、设备制造及生产操作等各个环节采取有效的防护措施，才能确保硫磺回收装置的安全平稳运行。

参考文献：

[1]浅析硫磺回收装置工艺设备腐蚀原因及其防护措施[J].曾烨，马少鹏.中国石油和化工标准与质量.2015（06）

[2]硫磺回收装置腐蚀机理分析及防护措施[J].蒋大伟、朱波.广东化工，2015（11）.

[3]硫磺回收装置工艺设备腐蚀成因与防护措施[J].赵龙.化工管理.2016（34）

[4]硫磺回收装置工艺设备腐蚀原因分析及防护对策[J].刘燕敦.石油化工设备技术.2014（04）