李暉（中海油東方石化有限責(zé)任公司，海南 東方572600）

硫磺回收裝置每年大概產(chǎn)硫磺25000燉，其需要對(duì)煤制氫裝置、脫硫裝置、含硫污水處理裝置中的酸氣進(jìn)行處理，這個(gè)過(guò)程中及其容易產(chǎn)生腐蝕。在本文中，筆者分析了克勞斯硫磺回收裝置的各種腐蝕現(xiàn)象，希望能為煉油的硫磺回收設(shè)備防腐蝕工作帶來(lái)一些有用的參考依據(jù)。

1 硫酸回收裝置為什么會(huì)產(chǎn)生腐蝕

在煉化企業(yè)中，硫磺回收裝置是非常重要的一種設(shè)備，其作用在于對(duì)不同裝置以及各個(gè)階段產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行安全處理。在溫度很高的情況下，如果具有各種功能的催化劑，那么硫化氫會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)閱钨|(zhì)硫。由于硫磺回收非常復(fù)雜，各種來(lái)源以及成分的尾氣會(huì)形成不同的酸性氣體，容易形成對(duì)設(shè)備的腐蝕。由于生產(chǎn)技術(shù)以及生產(chǎn)流程的差異，也導(dǎo)致了裝置內(nèi)產(chǎn)生各種各樣的化學(xué)反應(yīng)，這些反應(yīng)包括了低溫反應(yīng)、應(yīng)力反應(yīng)、高溫反應(yīng)，其中的生成物容易對(duì)設(shè)備產(chǎn)生一定的腐蝕。所以筆者分析了腐蝕的種類，也提出了防腐蝕的各種措施[1]。

2 腐蝕的種類

2.1 硫化氫腐蝕

在硫磺回收過(guò)程中的氣體，容易產(chǎn)生硫化氫、二氧化碳等化學(xué)物質(zhì)，形成了腐蝕的現(xiàn)象。其中的氫進(jìn)入鋼材中，導(dǎo)致鋼材產(chǎn)生氫鼓泡、氫脆的問(wèn)題，甚至有些裂痕形成。在硫磺回收裝置的酸氣管道、酸水壓送灌、硫冷凝冷卻器內(nèi)部，很容易產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。進(jìn)行檢修的過(guò)程中，非常容易發(fā)現(xiàn)其中的腐蝕現(xiàn)象，一般呈點(diǎn)狀、顏色為黑色或者白色[2]。而且裝置中熱換器管束接頭的焊接形式是脹接，管子和管板連接位置因?yàn)楫a(chǎn)生了殘余應(yīng)力，而且在硫化氫以及二氧化碳的影響下，會(huì)形成腐蝕和裂痕。

2.2 露點(diǎn)腐蝕

在硫磺的回收反應(yīng)過(guò)程中，容易產(chǎn)生很多水蒸氣和很多二氧化硫。這些二氧化硫會(huì)逐漸轉(zhuǎn)化為三氧化硫，而且和水蒸氣進(jìn)行結(jié)合，形成腐蝕性很強(qiáng)的硫酸。在水蒸氣含量超過(guò)10%時(shí)，硫酸露點(diǎn)會(huì)不斷的產(chǎn)生變化，而且腐蝕速率也會(huì)隨著溫度的降低而不斷增加。如果溫度為70℃左右，有50%的硫酸，那么腐蝕的速率會(huì)非常高。而在裝置中，硫酸冷卻器管程出口端屬于最容易產(chǎn)生這種腐蝕的區(qū)域，如果實(shí)際處理量比設(shè)計(jì)值更低，那么便能導(dǎo)致真實(shí)溫度低于露點(diǎn)溫度。一旦硫磺冷卻器管程出口溫度沒(méi)有達(dá)到150°，則過(guò)程氣非常容易產(chǎn)生露點(diǎn)腐蝕。此外，在一定的溫度和濕度下，裝置所排放的硫化物、二氧化碳、氮氧化物會(huì)產(chǎn)生極大的腐蝕，導(dǎo)致防腐蝕層脫落[3]。

2.3 高溫硫化腐蝕

在裝置的主燃燒爐中，酸氣以及空氣會(huì)燃燒，溫度升高至1200℃左右。而且在這個(gè)過(guò)程中容易產(chǎn)生二氧化碳、二氧化硫、硫蒸氣，一旦裝置中的金屬溫度達(dá)到300℃，那么其中的碳鋼材料會(huì)形成高溫硫化腐蝕，而且腐蝕隨著溫度的升高而進(jìn)行擴(kuò)展。此外，如果碳鋼的表面溫度越來(lái)越高，那么材料的機(jī)械性能會(huì)減少，導(dǎo)致鋼材失去承壓能力。同時(shí)主燃燒爐的各級(jí)再熱爐配風(fēng)、酸氣配風(fēng)，導(dǎo)致了氧氣過(guò)量，最終使得反應(yīng)器中的液硫燃燒，形成機(jī)器的腐蝕。

2.4 化學(xué)腐蝕

裝置中的尾氣含有太多的二氧化硫，加氫還原的效率逐漸降低。而且加氫氧化劑的鈍化，導(dǎo)致了二氧化硫隨著加氫反應(yīng)穿過(guò)而且進(jìn)入急冷塔中，其中的冷卻水PH 值不斷降低。如果沒(méi)有得到合理的處理，急冷塔循環(huán)冷卻系統(tǒng)就容易產(chǎn)生化學(xué)腐蝕。二氧化硫還會(huì)滲透胺液氣體，腐蝕其中的管道以及設(shè)備[4]。同時(shí)，二氧化硫穿透現(xiàn)象也會(huì)對(duì)裝置產(chǎn)生一定的腐蝕，最終導(dǎo)致胺液失去作用。由于尾氣在燃燒的過(guò)程中，容易產(chǎn)生氧化氮以及二氧化硫，形成酸性腐蝕物質(zhì)。尤其是在多雨的季節(jié)，哪怕排出的尾氣里僅有少量的二氧化硫，也容易在裝置區(qū)域產(chǎn)生酸雨。一般情況下，化學(xué)腐蝕產(chǎn)生于急冷塔以及酸水空冷器、后冷氣、酸水管道等位置。尾氣煙囪以及灼燒爐也會(huì)形成硝酸、硫酸腐蝕。

3 放腐蝕的措施

3.1 工藝方面的措施

第一是開(kāi)停工方面的保護(hù)。在設(shè)備停工之后，其中的管線不能有酸性物質(zhì)，這些物質(zhì)包括了殘硫、過(guò)程氣等等。如果不需要打開(kāi)檢查的管線以及設(shè)備，則要通過(guò)氮?dú)獯祾叨页錆M氮?dú)?，促使其被密封起?lái)，避免系統(tǒng)的濕空氣滲透冷凝，而且溫度也要維持在系統(tǒng)壓力相對(duì)的露點(diǎn)中。在檢修設(shè)備時(shí)，必須要采用惰性氣體吹掃設(shè)備，掃除其中的酸性物質(zhì)。

第二是對(duì)操作過(guò)程的控制，必須根據(jù)一定的工藝指標(biāo)來(lái)進(jìn)行操作。同時(shí)做好儀表維護(hù)，促使硫化氫以及二氧化硫在其中合理運(yùn)行，進(jìn)行配風(fēng)，提高硫的轉(zhuǎn)化效率。避免產(chǎn)生更多的二氧化硫，防止形成低溫二氧化硫露點(diǎn)腐蝕以及低溫三氧化硫露點(diǎn)腐蝕[5]。按照尾氣停工的情況來(lái)充氮，促使系統(tǒng)維持微正壓狀態(tài)。最后也要和開(kāi)工設(shè)備進(jìn)行隔離，避免氧氣和水、過(guò)程氣混合，產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。

3.2 設(shè)備方面的措施

第一是外部保溫。必須針對(duì)硫磺回收裝置進(jìn)行保溫，其中的殼體內(nèi)部襯里能減少設(shè)壁溫現(xiàn)象，避免高溫硫腐蝕。然而設(shè)備壁溫不能太低，要高于露點(diǎn)腐蝕溫度，這樣能減少低溫露點(diǎn)腐蝕的產(chǎn)生。第二是設(shè)備選材。設(shè)備中的主燃燒爐廢熱鍋爐以及焚燒爐蒸汽過(guò)熱器換熱管產(chǎn)生了高溫硫腐蝕，所以需要選擇合適的材料，保證殼體不會(huì)產(chǎn)生高溫硫腐蝕、低溫露點(diǎn)腐蝕，常見(jiàn)的有Q245R。而反應(yīng)器內(nèi)件一般采用O22G17Ni2Mo2 材質(zhì)；制硫爐、焚燒爐的隔熱采用高鋁水泥澆注料；尾氣焚燒爐煙囪需采用ND鋼，并涂刷耐酸涂料；冷凝器換熱管材質(zhì)需要選擇ND鋼，耐腐蝕，防止裂開(kāi)[6]。

3.3 防腐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要防止采用高應(yīng)力集中的形式。同時(shí)也要安裝隔熱耐磨襯里以及隔熱防雨罩，而且還要在燃燒爐中安裝隔熱耐火襯里。這樣一來(lái)，便能避免產(chǎn)生露點(diǎn)腐蝕。不管在哪種情況下，燃燒爐爐壁溫度都必須大于二氧化硫的露點(diǎn)腐蝕，溫度范圍控制在160℃到280℃之間。而且要在爐壁上面要安裝防護(hù)罩，防護(hù)罩的溫度為180℃，避免因?yàn)榄h(huán)境溫度變化導(dǎo)致壁爐的腐蝕。對(duì)于容易產(chǎn)生低溫露點(diǎn)腐蝕的設(shè)備，比如液硫儲(chǔ)罐、捕集器等，必須使其處于露點(diǎn)溫度以上，防止產(chǎn)生露點(diǎn)腐蝕的現(xiàn)象。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，硫磺回收裝置及其容易產(chǎn)生各種腐蝕，影響設(shè)備的運(yùn)行。為此，可采取工藝措施、設(shè)備措施，或者進(jìn)行防腐蝕設(shè)計(jì)。總之，只有合理控制工藝參數(shù)，定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，選用合適的材料，這樣才能從根本上防止產(chǎn)生腐蝕，促使設(shè)備更加穩(wěn)定、安全的運(yùn)行。