闪蒸槽腐蚀原因分析及应对措施

河南心连心化肥有限公司 杨国洞 张 林 周 翔

闪蒸槽腐蚀原因分析及应对措施

河南心连心化肥有限公司 杨国洞 张 林 周 翔

闪蒸槽是脱硫系统中的一个重要设备。栲胶溶液在脱硫塔中和变换气充分逆流接触，吸收硫化氢的栲胶溶液同时溶解有变换气成分（以二氧化碳为主），而栲胶溶液中变换气过多不仅会造成原料气的浪费，也会改变栲胶溶液的成分，使栲胶溶液降低效率或部分失效；同时在栲胶溶液中发生的一系列反应，会严重腐蚀管道和设备，所以必须将脱硫塔出来的栲胶溶液中的变换气脱除。闪蒸槽的作用就是脱除栲胶溶液中的变换气。其原理是通过溶液系统的压力降，降低气体在溶液中的溶解度，从而将气体解析出去。由于液体由高压急剧下降变成低压，在闪蒸的过程中会产生比较强的冲刷现象，会进一步腐蚀设备。如果设备由于腐蚀发生破裂，将会造成巨大的损失，甚至可能易发火灾和爆炸事故。本文，笔者以河南心连心化肥有限公司为例，对闪蒸槽的腐蚀原因进行分析，并提出了相应的解决措施，以期对同行有所参考。

一、闪蒸槽腐蚀部位测量和数据分析

闪蒸槽经过1年多的运行，为了进一步分了解其运行情况，笔者所在单位对下属二厂的2#闪蒸槽以及三厂的1#、2#闪蒸槽进行了容器壁测厚工作，测厚点位置（选择理论上受腐蚀最严重区域）如图1所示，所测数据见表1。

表1 闪蒸槽容器壁厚测量数据

由表1数据可知，5点、8点、16点、18点，尤其是5点的厚度相对较小。

二、腐蚀原因分析

1.设备内部防腐层出现脱落未及时发现加以防护。

2.二厂1#闪蒸槽（Φ3 600 mm×26 mm×10 430 mm）与2#闪蒸槽（Φ2 000 mm×12 mm×6 000 mm）的体积比约为4.75∶1，机械冲刷和化学腐蚀都会对2#闪蒸槽造成更强的腐蚀、破坏作用，特别是防腐层脱落后，其腐蚀速率明显加快。

3.从结构上分析。闪蒸槽进口管至槽内只连接了1个弯头，中间没有任何分布器，造成脱硫阻力不稳，从而导致闪蒸槽压力不稳，进液管液体对设备的冲刷为连续不规律的脉动冲刷，加之弯头口径一定，其喷刷范围落在一定区域，由于长期冲刷，导致局部区域厚度骤减，形成局部腐蚀。如5点、6点所在区域即是如此。

4.2011年，2#闪蒸槽底部封头，以导淋管焊接处为圆心，直径1 m范围的圆内区域出现大面积防腐层脱落。后经测厚后，对底部封头进行了大面积补焊，并对设备进行了整体防腐，从现在测得数据看，目前并无新问题（19点至24点）。

5.从脱硫溶液组分分析有以下几种原因。

（1）磨损腐蚀。主要是由溶液中的固体颗粒冲刷引起的，如副产物高时溶液中的结晶体、悬浮硫高时溶液中的固体硫颗粒等。

（2）化学腐蚀。由于脱硫液中存在FeCl4–及Fe（CNS）4

–，它们易与铁进行下列反应：

所以脱硫液的水质一定要好，用脱盐水。此外，脱硫系统还会发生如下副反应：

此反应产生大量H+，刚好提供给下一反应：过剩的H+会与溶液中Na2CO3和NaHCO3发生中和反应，此时溶液的碱度会迅速下降。由溶液生成的副产物和硫化物，在相对压力较高条件下，溶液选择吸收CO2比H2S强，所以溶液的pH会更低一些，有时小于8.0，基本都在8.5以下，此时，还会造成CO2腐蚀，反应如下：

6.电化学腐蚀。脱硫溶液为电解质溶液，溶液流动处和静止处由于浓度的差别会形成浓差电池而造成电化学腐蚀。容器封头或水平管道的底都会有少量硫膏及结晶产物沉淀，因此，也会发生类似的腐蚀现象。

从三厂测厚数据可知，25点、26点为1#筒体壁厚，27点为1#底部封头厚度；28点、29点位2#筒体壁厚，30点为2#底部封头厚度。筒体厚度均比较均匀，由于2个闪蒸槽大小一致，故所受腐蚀情况基本一致。

三、解决措施

脱硫设备腐蚀的发生是不可避免的，只是腐蚀程度轻重、腐蚀部位不同而已。对腐蚀区域进行科学监测和分析，对腐蚀部位进行科学防腐处理是非常重要的。具体措施如下。

1.加强设备防腐工作。一般采用的防腐方法为喷环氧树脂再涂防腐。每次大修都应检查防腐层，并对脱落损伤部分要及时修补，在修补和防腐过程中要有专人负责，以确保修补和防腐的质量和效果。

2.在配制系统栲胶溶液或向系统补水时，必须使用脱盐水，严禁使用一次水或其他含有金属离子（比如Fe3+）的水。

3.对溶液组分进行详细分析。特别是对SO42–和HS–这样易产生腐蚀的化学介质，要严格控制其含量，使其含量在腐蚀效应以下。当含量高时必须采取有效的措施，以降低溶液中SO42–和HS–含量，同时有效控制溶液中悬浮硫及其他固体颗粒含量，减少对设备、管道的冲刷。

4.定期对设备进行测厚检查，发现问题及时处理。

5.生产过程中，应尽量使管内溶液保持流动状态，对于难以实现溶液流动的区域或位置应采用不锈钢材质。

6.加强工艺管理，严格执行化工工艺指标，严禁超压现象；保持合理液位。

7.针对下封头的普遍腐蚀现象，在确保安全和不堵塞管道的前提下，可把出液管线改为直接从槽封头开孔向下弯出，避免形成溶液局部浓度差和硫磺、腐蚀解质的结晶物沉淀。

8.针对溶液的电化学腐蚀性，要依据其原理，及时分析溶液中的各组分和溶液的电位大小，根据组分和电位变化，适时加入物质调整组分及电位大小，有效减少腐蚀现象的发生。

9.针对溶液的电化学腐蚀性，要依据其原理，及时分析溶液中的各组份和溶液的电位大小。根据组份和电位变化，适时加入合适的物质来调整组分及电位大小，有效减缓腐蚀速度

10.在腐蚀因素中，副盐的产生引起的腐蚀也要引起足够的重视。在吸收塔内未被氧化的HS–，进入喷射器再生槽被空气氧化，是生成硫代硫酸钠等副盐的主要原因。所以在生产过程中，维持适宜的溶液组成和足够的反应时间是降低进入喷射器再生槽富液中HS–的浓度的主要措施，可以显著降低副盐的生产，从而减少对设备及管道的腐蚀。