硫磺回收装置工艺设备腐蚀成因与防护措施

王孟军

内蒙古鄂尔多斯市乌审旗图克中天合创化工工业园区中天合创化工分公司甲醇部

硫磺回收装置工艺设备腐蚀成因与防护措施

王孟军

内蒙古鄂尔多斯市乌审旗图克中天合创化工工业园区中天合创化工分公司甲醇部

硫磺回收装置属于末端装置，由于原料复杂，设备腐蚀不仅有化学腐蚀还有电化学腐蚀，还可能多种腐蚀同时存在，因此硫磺装置的设备腐蚀较严重，不但会造成设备寿命缩短、非计划停工，甚至会发生人身伤亡事故。腐蚀问题虽不可避免，但其危害仍是可以控制和消除的。装置技术人员应了解腐蚀机理、腐蚀类型，从合理选材、工艺操作、设备设计制造等诸多方面采取综合措施，从而确保装置的安全平稳长周期运行。基于此本文分析了硫磺回收装置工艺设备腐蚀成因与防护措施。

硫磺回收装置工艺；设备腐蚀；成因；防护措施

1 、装置概括

硫磺回收装置是中天合创鄂尔多斯煤炭深加工示范项目的配套项目，回收处理项目包括低温甲醇洗单元来的酸性气、一氧化碳变换单元来的酸性气以及气化单元酸性气分离器来的酸性气中的硫，实现尾气达标排放，属于环保装置。

2 、硫磺回收装置工艺过程

Claus制硫总的反应可以表示为：

Claus系统是由硫化氢与氧气部分燃烧的热反应段及两级常规Claus催化反应段组成，两级Claus反应后，硫回收率可达93～95%。

Claus制硫总的反应可以表示为：

在反应炉内，反应(1)是部分燃烧法的主要反应，反应比率随炉温变化而变化，炉温越高平衡转化率越高；除反应(1)外，还进行以下主反应：

采用分流法时，反应炉内的主反应是反应(2)，进入反应炉的H2S几乎全部生成SO2。在转化器中发生以下主反应：

由于酸性气中存在烃类，反应炉内还发生烃类的分解反应。

在转化器中除反应(3)外，在300℃以上还发生 CS2和 COS的水解反应：

来自低温甲醇洗单元的酸性气和气化单元的高闪气分别进入酸性气分液罐261V01和261V03经脱液后，经蒸汽预热器(中低压1.3MPa)预热后，分两系列进入制硫燃烧炉(261H01)的火嘴；根据制硫反应需氧量，通过比值调节严格控制进炉氧气量，经燃烧，将酸性气中的氨和烃类等有机物全部分解。在制硫燃烧炉内约65%(v)的H2S进行高温克劳斯反应转化为硫，余下的H2S中有1/3转化为S02，燃烧时所需纯氧气由空分装置供给。制硫燃烧炉(261H01)的配风量是关键，为此，在制硫尾气管道上安装了一台H2S/SO2在线比值分析仪，随机分析尾气中H2S/SO2比率，并通过反馈信号调节供风管道上的微调阀，使过程气中的H2S/SO2比率始终趋近2：1，从而获得最高的Claus转化率。

3 、硫磺回收装置工艺设备腐蚀成因

3.1 高温硫腐蚀

制硫炉出来的高温过程气中含有H2S，SO2，COS，CS2、硫蒸气和水蒸气等腐蚀性物质，这些物质常以复合形式在制硫炉内构件、高温掺合阀、废热锅炉、反应器内构件和尾气焚烧炉等位置发生高温硫腐蚀，温度越高，高温硫腐蚀越严重。

图1 至图3 是某企业硫磺回收装置制硫炉由于高温硫腐蚀造成。

从图1 至图3 可看出，火嘴扇叶氧化腐蚀严重，烧嘴出口处衬里部分破损严重，导致衬里破损处密封法兰腐蚀损坏、高温氧化腐蚀减薄严重，火嘴出口法兰密封面氧化腐蚀严重，表面呈灰黑色，减薄严重，焊缝局部。

3.2 硫化氢腐蚀

硫化氢的腐蚀作用破坏力极强。硫化氢腐蚀对于能源企业业的影响力很大，硫化氢的腐蚀可能会导致强度极高的钢材合金产品产生裂痕，出现开裂的现象。在这种情况下，如果不做出及时的防护措施，采取有效手段进行处理，十分有可能出现设备泄露等现象，造成不可挽回的后果，破坏整个硫磺回收的工作过程。

图1 制硫炉烧嘴翅片

图2 烧嘴出口处衬里破损

图3 烧嘴出口处法兰密封面氧化减薄

4 、防护措施

4.1 加强温度控制

加强对温度的控制是很重要的一个环节，它能大大降低装置与设备腐蚀的可能性。降低温度一般需要在工作过程之前进行操作控制，尽可能的把温度控制在操作范围之下。一般情况下，温度的变化范围很大，这就需要运用科学的方法来降低温度。

4.2 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。

4.3 规范操作手段

在硫磺回收装置的操作过程中，要求工作人员具有专业的知识水平和素养，严格按照要求和规范进行流程操作，将需要用到的化学成分、水分、酸碱度和外部环境等等因素控制在合理范围之内。操作的规范程度越高，设备腐蚀发生的可能性就越小。化工企业要选用高质量且经营执照来源于正规工厂的机器设备，并且对工作人员进行岗前专业技能水平的培训，培训成绩合格后方可上岗。

总之，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，因此进一步加强对其的研究非常有必要。

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[2]陈章勇，刘吉祥.硫磺回收装置中的异形废热锅炉设计[J].中氮肥，2010，05：38-41.

[3]朱晓航.硫酸装置关键设备腐蚀机制与防护对策[D].哈尔滨工业大学，2010.