硫磺回收裝置腐蝕分析與防腐措施

王燕文

摘 要：本文針對硫磺回收裝置的腐蝕問題，以石油行業為引，社會環境和人體健康以及行業進步為基礎，探討了硫磺回收裝置腐蝕的主要原因，包括露點腐蝕、化學腐蝕等，經分析后在工藝、設備保護、防腐結構設計等方面提出了幾種有針對性的防腐蝕措施。

關鍵詞：硫磺回收裝置;腐蝕;防腐措施

0 引言

機械時代，意味著各行各業都離不開原油，而隨著我國經濟發展快速，國內自產原油不足，但進口原油中大多是含硫原油，原油在加工過程中其中的硫轉化為H2S，這種劇毒物質目前來說最常用的處理方式就是硫磺回收工藝，只是在加工過程之中，硫磺回收裝置卻被S嚴重腐蝕，成了這一工藝最大的缺陷，經過近些年的發展和需求，硫磺回收技術也獲得了進步，只是硫腐蝕這一根本問題依舊存在。硫磺回收裝置如圖1所示。

1 硫磺回收技術存在的背景及重要意義

據資料顯示，我國早期石油煉油生產企業的生產設備以及工藝都是按照加工含硫量低于0.5%的原油而設計建造的，但隨著近些年國家快速發展，我國石油的需求量逐年增加，在2019年，我國原油對外依存度達到70.8%，而進口原油中的高硫原油占比較大，而原油硫含量的增大，對煉化企業帶來安全隱患成倍增大，尤其是加工高硫原油可能會導致設備腐蝕加劇，造成著火爆炸等事故，不僅企業的損失增大，同時對人民的生命健康造成威脅。例如，2017年11月，某石化公司硫磺裝置在做設備檢修和換熱器管束清洗作業時，發生硫化氫中毒事件，共造成3人死亡，6人受傷。目前，高硫劣質原油的煉化問題，以及如何安全、有效地控制石油產品中的硫含量，將是石油煉化行業面臨的一大問題。硫磺回收裝置工藝原理流程圖如圖2所示。

2 腐蝕原因分析

2.1 露點腐蝕

在利用克勞斯工藝回收H2S的過程中，不止會產生SO2，經過空氣氧化后還會產生少量的SO3，這種氣體在低溫預冷之后化為水溶液H2SO4，也就是腐蝕性極強的硫酸，硫酸在低溫下開始腐蝕，然而機器運作，內部環節出現高溫之后，附著在設備金屬層表面上的硫酸腐蝕速率卻是成倍速增加。因此硫磺回收裝置中最容易發生腐蝕的部位就是硫磺冷卻出口的位置。

2.2 化學腐蝕

硫磺回收設備中SO2在一定量的時候，可利用加氫還原法將SO2還原，使酸性氣體溶解掉，當原油中硫含量增高時，硫磺回收裝置酸性氣中的SO2含量就會增大，而從而造成加氫還原法過慢，無法全部將SO2全部還原。這也就導致其他沒有及時還原的酸性氣體擠到急冷塔中，一步隱患步步隱患，冷凝塔中的酸性溶液增加到一定程度，將會開始腐蝕設備的金屬內殼。

2.3 硫化氫的腐蝕

在硫磺回收過程中，會出現H2S，H2S易溶解與水，形成低濃度酸性溶液SO2，而這種酸性溶液對板材、鋼材都具有腐蝕作用。硫化氫的相對分子質量為34.08，密度為1.539kg/立方，在水溫度達到30℃時，硫化氫的飽和度大約為3580mg/L。隨著金屬表面硫化鐵的活性不同，腐蝕速率也隨著pH的降低而增加，維修的時候，往往會看到設備內壁有不正常的凹凸表面，同時會有些許疏松的物質沉淀與設備內壁表面，設備內部空氣流動性較大，繼而會出現氧化物脫離，硫化氫與裸露出來的新一層金屬接觸，造成二次、甚至多次腐蝕。

2.4 高溫硫化腐蝕

露點腐蝕屬于低溫腐蝕，具有一定的腐蝕性但并不是設備腐蝕的主要原因，硫磺回收裝置在進行工作的時候，溫度會升高，在高溫之下會產生大量的CO2和SO2等有害物質，當溫度達到300℃時，金屬將與設備內部漂浮著的酸性氣體發生反應，金屬層加速腐蝕，材料溫度升高，設備過早老化，對公司財務造成一定的損失。

3 防腐蝕的措施

3.1 工藝方面的防腐措施

在裝置運行過程中，要通過H2S/SO2比值儀及時調整制硫爐的配風，及通過氫氣分析儀調整氫氣的注入量，控制好加氫反應器的反應，確保SO2全部被加氫還原成H2S，通過急冷塔及胺液吸收塔，將H2S脫除，確保尾氣達標排放及設備腐蝕速率控制在合理范圍內。許多設備在運行時做到了防腐維護工作，在停工后卻沒有將防腐維護工作做到位，裝置停工后也要定期檢查設備的管線，防止腐蝕物質的殘留，使用密封的方式，通過氮氣吹掃密封后，可以防止濕空氣進入設備內部形成露點腐蝕。

3.2 設備方面的防腐措施

設備方面的防腐措施主要有兩方面，第一是在設備的選材方面，第二是設備的外部保溫。設備選材首選防腐蝕材料，適合殼體的Q245R等，高鋁水泥澆注料是用于隔熱的最佳材料，冷凝器換熱管需要耐腐蝕、有韌性的材質，比如ND鋼，在材料的基礎上，也要做好防腐工藝，一般是采用在金屬表面涂抹防腐蝕涂料來達成，有兩地兩面、一布三油、兩布四油、三布五油等，在此基礎上，設備也要定期維護，及時補漏。外部保溫也是設備防腐過程中極為重要的一環，高溫腐蝕往往是造成設備早衰的最大隱患，針對硫磺回收裝置進行保溫工作是必須要做的，較高壁溫，才能有效防止露點腐蝕。

3.3 防腐結構設計

硫磺回收裝置的防腐工作要多管齊下，但最基礎的卻是防腐結構的設計，要想避免產生露點腐蝕，在進行防腐設計之時要對反應器的設計劃重點，以防止高應力集中的形式為主要設計目標。燃燒爐的溫度如果小于SO2的露點腐蝕溫度，就會產生露點腐蝕，所以燃燒爐在選型時，要保證在燃燒爐的合理處理量間，燃燒爐的壁溫大于SO2的漏點溫度。但凡是容易出現露點腐蝕的設備，其正常生產時的溫度都要控制在露點腐蝕溫度以上。

4 結束語

硫磺腐蝕裝置存在腐蝕性問題由來已久，這一課題也是目前最需要解決的一大問題，其中腐蝕類型也比較繁多復雜，對于每一項可能出現的腐蝕問題，在做防腐蝕工作時都要采用最有效的防腐措施，有區別性的，針對性的對待，決不遺漏，才能有效減少設備腐蝕問題，從而減少因腐蝕問題引起的安全隱患，確保各項工作的順利進行。

參考文獻：

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