3万吨硫磺回收装置腐蚀情况分析

梁洪玮 史彬(中国石油辽阳石化分公司炼油厂，辽宁 辽阳 111003)

3万吨硫磺回收装置腐蚀情况分析

梁洪玮 史彬(中国石油辽阳石化分公司炼油厂，辽宁 辽阳 111003)

装置停工期间是对装置进行全面“体检”的最好时机，在停工大修期间进行腐蚀检查能真实有效地了解装置腐蚀状况。通过腐蚀检查能及时发现不可预见的腐蚀破坏现象，对防腐措施和腐蚀监测的效果进行评价，从而调整检测检验计划——针对不同腐蚀部位、不同的腐蚀机理、腐蚀破坏形式，提出科学的检测检验策略，使用针对性的检测检验手段，分析腐蚀原因。根据腐蚀检查的结果验证RBI风险评估结果，修正设备风险等级，达到控制装置风险的最终目的。

硫磺回收;腐蚀

辽阳石化炼油厂3万吨硫磺装置于2010年10月建成，于2011年4月投产运行，共分为气体脱硫，酸性水气体，溶剂再生，尾气回收，及硫磺回收五部分，2013年装置停工大检修一次，目前处于第二运行周期，该周期内无因设备损坏造成的停工。装置的开工时数均为8400小时。

1 原料评价

硫磺装置工艺介质中H2S、CO2、NH3及周边大气，均会对装置产生不同程度的腐蚀。硫磺装置加工处理的原料含有大量的硫元素，绝大部分以H2S的形式存在。其中还有CO2、NH3等对酸性水的腐蚀有促进作用。主要腐蚀以湿硫化氢的腐蚀为主，还伴随高温硫化腐蚀，碱式酸性水腐蚀。

3 检查内容

腐蚀检查的重点集中在容器、塔器、反应器、空冷器、炉等设备上。通过全面腐蚀检查及评价，所检测的设备均无明显腐蚀发生。

装置整体腐蚀情况轻微，在工艺、设备和防腐管理上可以进一步加强。

3.1 腐蚀回路NH3-HCl-H2S-H2O腐蚀，应力腐蚀开裂

在NH3-HCl-H2S-H2O这种环境下，H2S和HCl相互促进成循环腐蚀，而H2S的存在会加速整个腐蚀反应的过程，在该系统中H2S是加速设备腐蚀的主要因素。另外NH3和H2S是弱电解质，在水中结合形成NH4HS(碱式酸性水)，当温度降低到49℃～66℃时，NH4HS就会以盐的形式析出，形成垢物，加速腐蚀。而且在NH3-HCl-H2S-H2O这种环境下，介质呈酸性，很容易产生硫化物的应力腐蚀。

重点腐蚀部位：NH3-HCl-H2S-H2O腐蚀，硫化物应力腐蚀开裂易发生在原料水入口管线、原料水罐、汽提塔、酸性气脱水罐、原料水-净化水换热器、水封罐等部位。

腐蚀问题分析：检查中发现几处开裂与该腐蚀相关，例如原料水-净化水换热器(234-E-201A-F)，管箱、浮头、封头内壁均有不同程度腐蚀坑，坑深小于5mm，由A到F腐蚀程度逐渐减弱，管程介质为酸性水，材质为10/304不锈钢，相关研究表明酸性水在80℃左右具有较高腐蚀速率，腐蚀调查过程中发现，换热过程由F-A本应由40℃换热到120℃，但实际工艺过程并未达到要求，且在A换热器温度仅在90℃左右，因此造成严重的腐蚀发生。另外，塔底重沸器(234-E-203)水压试验发现管束泄露，抽出后发现中上部管束多数腐蚀泄露并存在较多积垢，管束大面积失效，腐蚀较为严重。最初管束轻微泄漏，进而管束的泄漏导致管束内酸性气体浓度增大，加速腐蚀。

3.2 腐蚀回路H2S-H2O腐蚀

腐蚀机理：氢鼓泡可以在钢铁表面不同的深度、平板的中间或靠近焊缝处形成。在一些情况下，深度(平面)稍微不同的附近或相临的鼓泡连接在一起形成裂纹。在鼓泡之间的内部连接 裂纹通常有一个台阶状的形貌，因此 HIC 有时也被称为“阶梯状开裂” 。

重点腐蚀部位：脱硫再生塔顶冷凝系统的CO2-H2S-H2O的腐蚀；再生塔富液管线、再生塔底重沸器等部位，温度为90℃-120℃的N-甲基二乙醇胺-CO2-H2S-H2O的腐蚀、N-甲基二乙醇胺溶液中污杂质的腐蚀，腐蚀性污染主要有：胺降解产物、热稳盐、烃类、氧和硫化亚铁的固体物等。主要存在于尾气水洗罐、富液过滤器等位置。

3.3 腐蚀回路NH4HS(碱式酸性水)腐蚀

重点腐蚀位置：NH4HS(碱式酸性水)腐蚀主要发生在碱液换热器、容器、管线。液化气碱洗过程是腐蚀分析的重点，设备及管线介质中都存在碱液、酸性水，营造一个碱式酸性水的环境，根据台账信息，工艺温度均低于66℃，NH4HS在这种环境下会以盐的形式析出，NH4HS沉积会导致垢下腐蚀和结垢，加速腐蚀的进行。在碱液线与碱液氧化塔尤为明显。

3.4 腐蚀回路 凝结水腐蚀

凝结水中的二氧化碳主要来自系统给水中的碳酸盐碱度，锅炉补充的凝结水中有各种不同形式的碳酸盐，遇高温后分解放出CO2，当CO2遇到溶于水中时就形成碳酸，使得凝结水呈酸性，pH降低，促进了铁的腐蚀，腐蚀反应式：

Fe + CO2+H2O→Fe(HCO3)2+H2

重点腐蚀部位：凝结水管、废热锅炉级硫磺一、二、三级冷却器等部位。

4 结语

本次腐蚀检查过程中H2S-H2O腐蚀较为严重，原料水/净化水换热器管箱封头大面积腐蚀坑、重沸器管束大面积失效，部分管线穿孔。硫磺回收装置设备管线轻微腐蚀。此次大修对装置腐蚀严重甚至损坏的设备进行了更新，对腐蚀比较严重的设备、管线采取了补焊、材料升级等处理措施。在严格控制操作指标，加强对重点设备、管道的监控的条件下，装置整体来说可以安全运行一个周期(3年)。

[1]Localized Corrosion,National Association of Corrosion Engineers,Houston,Texas,1974.