硫磺回收装置的腐蚀与防护

杨斌(中石化股份天津分公司炼油部, 天津 300270)

0 引言

硫磺回收装置在生产的过程中，由于原料和产物的性质，会产生多种腐蚀类型的腐蚀，对装置的安全生产和设备的维护都有一定的危害，因此针对这些腐蚀必须有合理的防护措施才能保证整个装置的良好运行。

1 硫磺装置的腐蚀发生因素分析

1.1 硫磺原料气的腐蚀因素

硫磺原料气在燃烧后产生高温过程气，气体中成分主要为H2S、SO2水蒸气等，当温度高于310℃时，就会对碳钢产生高温硫化腐蚀。由于H2S与铁产生反应，生成硫化亚铁，而单质硫与铁也会产生强烈的反应。这种腐蚀现象多发生于酸性气的燃烧过程中，一般发生在燃烧炉内构件(如燃烧火嘴、酸性气入口等）、废热锅炉出入口、尾气焚烧炉入口等。由于高温硫化腐蚀主要影响因素为温度，因此要求生产过程中严禁超温，同时要控制好系统的气风比，保证装置的H2S/ SO2比值以及其他反馈设备运行正常，严格控制系统氧含量。

1.2 硫磺过程气的腐蚀因素

硫磺过程气是露点腐蚀的主要介质，多发生在处理硫磺尾气的低温范围内。在过程气中，存有水分及SO2，生成亚硫酸蒸汽，如果温度在露点温度以下，就会产生浓度极高的亚硫酸，对碳钢设备造成腐蚀。燃烧炉、转化器、烟囱等设备衬里是为保护设备防止壳体腐蚀而准备的，当衬里出现脱落、裂缝时，过程气将会进到衬里内层与设备发生直接接触，产生局部腐蚀。此时进入衬里内层的SO2因为温度低而冷凝，产生露点腐蚀，同时部分SO2氧化成SO3，在遇到水后形成硫酸蒸汽，而硫酸蒸汽能在比SO2露点温度更高的情况下冷凝，进而对设备造成严重腐蚀。此类腐蚀的防护需要严格控制装备各设备的温度，确保各设备在设计的工艺参数范围内运行，同时要保证在开工前或停工后对有衬里的设备仔细检查，保证衬里的完整性，防止因为衬里自身质量问题造成设备的腐蚀。

1.3 酸性介质及积水等腐蚀因素

硫磺回收装置原料气至燃烧炉前管线等位置，尤其是低点容易积存酸性水，碳钢材料在这种环境下，会产生腐蚀和局部穿孔，生成硫化亚铁，同时腐蚀过程可产生氢，渗入钢材内部导致氢脆及氢鼓泡，管线及设备的焊缝处会因此发生硫化物的应力腐蚀而开裂；急冷部设备和管线的材质产生不同程度局部腐蚀穿孔和点蚀，从而造成局部坑蚀和管线壁厚不均匀，进而造成泄漏。造成此类腐蚀的主要影响因素是SO2浓度、温度以及管线和设备的材质。因此在过程气进入尾气部分时，必须尽可能的降低SO2浓度，或者在尾气加氢部分，保证H2在线分析仪的正常运行，通过加氢反应，将SO2转化为H2S；温度的升高会加剧此类腐蚀的严重程度；其次整个硫磺回收装置的介质呈酸性，合理的选用耐腐蚀材质的管线和设备将能很大程度上减轻腐蚀，对整个装置安全平稳生产有很重要的影响。

2 针对装置的腐蚀防护手段

上文所列的几种类型的腐蚀是硫磺回收装置比较常见、对设备和生产影响比较大的腐蚀，对于整个装置的安全生产，同样还要防护其他类型的腐蚀，通过工艺、设备等多方面内容，综合考量，尽可能降低腐蚀对装置的影响。

2.1 工艺防腐

控制酸性气中的烃含量，防止由于烃含量突增，造成燃烧炉超温以及影响硫磺质量，导致耐火衬里的损坏，进而腐蚀设备。精细操作，严格按照工艺参数指标控制温度，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。对过程气所经过的反应器、水冷器及管线等外壁加保温层，防止由于设备或管线外壁温度低造成低温露点腐蚀。在装置开停工过程中，做好充分准备，对催化剂开工预硫化及停工钝化过程严格按照计划进行，防止生产中由于催化剂问题导致SO2含量超标进而腐蚀设备。根据系统生产量合理控制气风比，既要防止出现空气不足产生黑硫磺，更要防止空气过量燃烧使催化剂失活，造成急冷塔堵塞和尾气设备的腐蚀。在设备检修时，应用惰性气体吹扫设备，保证酸性气及其他腐蚀介质完全排除。对其他不需要打开的设备和管线用氮气冲压密封，保证设备和管线的保温正常，防止内部的水蒸气对设备和管线造成露点腐蚀。

2.2 设计防腐

根据装置中设备和管线所走介质的不同，尽可能选择耐腐蚀的材质，尤其是酸性气与酸性水所涉及的设备管线，避免由于腐蚀而产生泄漏。可根据具体情况，对设备加装阳极保护。燃烧炉的生产温度很高，为防止高温硫化腐蚀，必须选用耐火衬里。废热锅炉的入口暴露在高温过程气下，也需要用耐火材料保护，避免高温气体直接接触设备材质。对于容易产生腐蚀泄漏的部位，要按计划做定点测厚，对有隐患的部分及时做出处理，在条件允许的情况下，安装在线监测设备，以便及时了解腐蚀情况，迅速排除隐患。

[1]王凯,刘文彬,杨剑锋.硫磺回收装置的腐蚀与防护[J].化学工程师,2015，(02).

[2]王俊艳.硫磺回收装置设施腐蚀及防护措施的研究[J].化工科技市场,2010，(11).