硫磺回收装置腐蚀分析与防腐蚀措施--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

硫磺回收装置腐蚀分析与防腐蚀措施

发表时间：2020/10/15 来源：《基层建设》2020年第19期作者：冯虎荣张志超

[导读] 摘要：随着我国国民经济的快速增长，国内原油需求量有了大幅度的增加，因此加大了进口原油的力度。

        陕西煤业化工集团神木天元化工有限公司陕西神木 719319
        摘要：随着我国国民经济的快速增长，国内原油需求量有了大幅度的增加，因此加大了进口原油的力度。但是进口原油中许多为含硫原油，且国内最近几年在川东北开采的天然气中，也含有大量的硫，从中回收的硫磺能满足国内一半的市场需求，但加工过程中硫非常容易腐蚀设备和污染环境。迫于环境保护的需求，硫磺回收技术也得到了很快的发展，但是硫腐蚀问题仍然是一个急需解决的突出问题。
        关键词：硫磺回收装置；腐蚀分析；防腐蚀措施
        引言
        随着我国经济的不断增长，对天然气的需要量越来越大。在我国天然气的实际开采过程中，有很多油气田属于高含硫气田，为了提高石油天然气的品质，同时也为了降低对环境的污染，需要对其中的硫磺进行回收。由于硫磺具有较强的腐蚀作用，其在回收的过程中，很容易造成回收装置的腐蚀，严重影响装置的正常使用，还为各种安全事故的发生，埋下了深深的隐患。为此，对硫磺回收装置腐蚀分析及其防腐措施进行探讨，希望对我国油品天然气事业的发展起到促进作用。
        一、硫酸回收装置为什么会产生腐蚀
        在炼化企业中，硫磺回收装置是非常重要的一种设备，其作用在于对不同装置以及各个阶段产生的化学物质进行安全处理。在温度很高的情况下，如果具有各种功能的催化剂，那么硫化氢会转变为单质硫。由于硫磺回收非常复杂，各种来源以及成分的尾气会形成不同的酸性气体，容易形成对设备的腐蚀。由于生产技术以及生产流程的差异，也导致了装置内产生各种各样的化学反应，这些反应包括了低温反应、应力反应、高温反应，其中的生成物容易对设备产生一定的腐蚀。所以笔者分析了腐蚀的种类，也提出了防腐蚀的各种措施。
        二、腐蚀的种类
        2.1硫化氢腐蚀
        在硫磺回收过程中的气体，容易产生硫化氢、二氧化碳等化学物质，形成了腐蚀的现象。其中的氢进入钢材中，导致钢材产生氢鼓泡、氢脆的问题，甚至有些裂痕形成。在硫磺回收装置的酸气管道、酸水压送灌、硫冷凝冷却器内部，很容易产生腐蚀现象。进行检修的过程中，非常容易发现其中的腐蚀现象，一般呈点状、颜色为黑色或者白色。而且装置中热换器管束接头的焊接形式是胀接，管子和管板连接位置因为产生了残余应力，而且在硫化氢以及二氧化碳的影响下，会形成腐蚀和裂痕。
        2.2露点腐蚀
        在硫磺的回收反应过程中，容易产生很多水蒸气和很多二氧化硫。这些二氧化硫会逐渐转化为三氧化硫，而且和水蒸气进行结合，形成腐蚀性很强的硫酸。在水蒸气含量超过10%时，硫酸露点会不断的产生变化，而且腐蚀速率也会随着温度的降低而不断增加。如果温度为70℃左右，有50%的硫酸，那么腐蚀的速率会非常高。而在装置中，硫酸冷却器管程出口端属于最容易产生这种腐蚀的区域，如果实际处理量比设计值更低，那么便能导致真实温度低于露点温度。一旦硫磺冷却器管程出口温度没有达到150°，则过程气非常容易产生露点腐蚀。此外，在一定的温度和湿度下，装置所排放的硫化物、二氧化碳、氮氧化物会产生极大的腐蚀，导致防腐蚀层脱落。
        2.3高温硫化腐蚀
        在装置的主燃烧炉中，酸气以及空气会燃烧，温度升高至1200℃左右。而且在这个过程中容易产生二氧化碳、二氧化硫、硫蒸气，一旦装置中的金属温度达到300℃，那么其中的碳钢材料会形成高温硫化腐蚀，而且腐蚀随着温度的升高而进行扩展。此外，如果碳钢的表面温度越来越高，那么材料的机械性能会减少，导致钢材失去承压能力。同时主燃烧炉的各级再热炉配风、酸气配风，导致了氧气过量，最终使得反应器中的液硫燃烧，形成机器的腐蚀。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

        2.4化学腐蚀
        装置中的尾气含有太多的二氧化硫，加氢还原的效率逐渐降低。而且加氢氧化剂的钝化，导致了二氧化硫随着加氢反应穿过而且进入急冷塔中，其中的冷却水PH值不断降低。如果没有得到合理的处理，急冷塔循环冷却系统就容易产生化学腐蚀。二氧化硫还会渗透胺液气体，腐蚀其中的管道以及设备。同时，二氧化硫穿透现象也会对装置产生一定的腐蚀，最终导致胺液失去作用。由于尾气在燃烧的过程中，容易产生氧化氮以及二氧化硫，形成酸性腐蚀物质。尤其是在多雨的季节，哪怕排出的尾气里仅有少量的二氧化硫，也容易在装置区域产生酸雨。一般情况下，化学腐蚀产生于急冷塔以及酸水空冷器、后冷气、酸水管道等位置。尾气烟囱以及灼烧炉也会形成硝酸、硫酸腐蚀。
        三、防腐措施
        3.1工艺方面
        如果想要做好防腐工作，首先要从工艺方面入手。首先，必须做好开停工的保护工作。当装置停工以后，设备管线内部存在酸性介质。应该用氮气吹扫并且进行充氮保护，保持系统密封性，防止湿空气进入到系统中进行冷凝，同时还应该保持温度在系统压力对应的露点以上。当设备打开检验或检修时，需要利用惰性气体对设备进行吹扫，从而防止酸性介质和腐蚀性气体的滞留而危及人身安全。对于废热锅炉炉管和硫冷凝器中的腐蚀产物不能用水清洗，要用惰性气体进行清理并保持环境干燥。其次，在生产过程中要严格按照工艺指标进行操作，做好仪表的维护工作，保证在线分析仪器的正常运行，并且合理配风，从而提高硫转化率，降低二氧化硫的产生量。另外，还要根据尾气停工情况对设备进行注氮保护，从而保持系统处于微正压状态。
        3.2设备方面
        对设备采取一定的保护措施也是防腐措施的重要组成部分。首先要对相关设备进行外部保温。设备壳体内部衬里具有降低设备壁温的作用，能够减少高温硫腐蚀，但是设备壁温也不能太低，否则就会严重的降低设备的使用寿命。其次，在设备的选材方面也要非常严格。主燃烧炉废热锅炉和焚烧炉蒸汽过热器换热管有严重的高温腐蚀现象，因此其材质应该选用O6Cr18Ni11Ti，而其壳体宜采用Q245R。对于反应器的内件和贫富换热器，宜采用O22Cr17Ni12Mo2材质，冷凝器换热管的材质宜采用ND钢或者双钼不锈钢。
        3.3防腐结构设计
        要想达到更好的防腐蚀效果，需要进一步进行适当的防腐结构设计。例如在反应器设计时要避免利用高应力集中结构，并且设置隔热耐磨衬里和隔热防雨罩，在燃烧炉中也应该设置隔热耐火衬里。为了避免露点腐蚀，要控制好燃烧炉的温度，不能低于二氧化硫的露点温度，在炉壁外上方要设置防护罩，从而防止环境温度变化引起的炉壁温度变化产生的腐蚀。另外，在捕集气、液硫储罐等低温露点腐蚀设备中要尽量使壁温处于露点温度之下。
        四、结语
        综上所述，硫磺回收装置及其容易产生各种腐蚀，影响设备的运行。为此，可采取工艺措施、设备措施，或者进行防腐蚀设计。总之，只有合理控制工艺参数，定期对设备进行维护保养，选用合适的材料，这样才能从根本上防止产生腐蚀，促使设备更加稳定、安全的运行。
        参考文献：
        [1]王华雨.硫磺回收装置工艺设备腐蚀成因与防护措施[J].化工管理，2019（06）：107.
        [2]马超.炼油厂硫磺回收装置酸性水罐的腐蚀与防护分析[J].化工管理，2016（27）：189.
        [3]杨延峰.浅析克劳斯法硫磺回收装置的腐蚀及防护措施[J].化工管理，2016（27）：202.
        [4]赵龙.硫磺回收装置工艺设备腐蚀成因与防护措施[J].化工管理，2016（26）：27.