从AGCU硫回收工艺谈抗HIC钢的要求.doc

从ＡＧＣＵ硫回收工艺谈抗ＨＩＣ钢的要求 李佐鹏 贾巧娟 （榆林中煤能源化工有限公司，陕西靖边718500） 【摘要】AGCU硫回收工艺的主要反应造成了设备的湿硫化氢环境，湿硫化氢环境导致应力腐蚀，抗HIC钢是用于此类工作环境的主要材料，总结出抗HIC钢的材料要求和制造要求。 【关键词】AGCU；硫回收工艺；湿硫化氢环境；抗HIC钢 【Abstract】Mainreactions of AGCU lead to equipment have to work in wet H2S environment. Wet H2S environment will causes tress corrosion On equipment and Anti-HIC steel was developed for the special environment. The requirements for steel plate and manufacture can be obtained. 【Keywords】AGCU;Sulfur recovery process;WetH2S environment;Anti-HIC steel 1 AGCU硫回收工艺简介 AGCU，即Acid Gas Conversion Unit的简称，是美国KPS公司开发的硫回收专利技术，其主要工艺路线包括克劳斯（Claus）反应及尾气胺液吸收处理，装置硫回收率可达99.8%，尾气排放满足环保要求。 Claus反应是将煤气化、净化等装置送来的酸性气体中的H2S、COS组分转化为硫磺予以回收，此工段的基本反应如下： H2S+1/2O2=S+H2O（1）H2S+2/3O2=SO2+H2O （2）2H2S+SO2=3S+2H2O （3）以上反应均为放热反应，反应（1）（2）（3）在热反应炉中进行的，不同的工艺对温度控制的要求有所不同，在1100~1600范围内，通过控制空气或氧气量将H2S燃烧成SO2并生成部分单质硫，同时为Claus催化剂反应提供H2S/SO2为2：1的混合气体，通过控制热反应炉内的温度和气体在炉内的停留时间使反应接近热平衡。 反应（3）同时也在Claus催化反应器中进行，通过Al2O3和TiO2催化剂床层反应生成产品硫。此外，在反应器中还发生COS、CS2的水解反应。 CS2+H2O=H2S+CO2COS+H2O=H2S+CO 尾气加氢工段的主要反应SO2+3H2=H2S+2H2O 液体吸收工段的主要反应H2S+R3N→R3NH++HS-(R3为甲基二乙醇胺，即MDEA溶液) 经过MDEA溶液吸收后的塔顶尾气经焚烧炉焚烧后，尾气经烟囱排大气；MDEA溶液再生后的H2S气体送至Claus段循环处理，再生后的MDEA溶液循环继续吸收加氢后的H2S气体。 H2S广泛存在于AGCU硫回收装置的各主要工段，如热反应段、催化剂反应段、加氢反应段、急冷工段、尾气吸收段、焚烧工段等。以上工段如有水存在，则形成硫化氢水溶液，为造成湿硫化氢应力腐蚀创造条件。 2 湿硫化氢应力腐蚀环境的定义 HG/T20581《钢制化工容器材料选用规定》中给出了湿H2S应力腐蚀环境条件： 1）温度小于或等于（60+2p）；p为压力，MPa（表压）； 2）H2S分压大于或等于0.00035MPa，即相当于常温水中的H2S溶解度大于或等于7.7mg/L； 3）介质中含有液相水或处于水的露点温度以下；4）pH7或有氰化物（HCN）存在。 美国腐蚀工程师协会NACE MR0175标准给出了湿硫化氢环境的定义： 1）低压气体系统：总压力大于等于0.45MPa，含液态水且H2S分压大于等于0.0003MPa； 2）低压油气多相系统：总压力小于1.83MPa且最大气油比为142SCM：bbl，H2S的含量小于15mol%且H2S分压大于等于0.07MPa。 用于湿硫化氢环境中的材料开裂类型： 氢鼓包（HB）、氢致开裂（HIC）、硫化物应力腐蚀开裂（SSCC）、应力导向氢致开裂（SOHIC）。 湿硫化氢腐蚀归根结底是由氢引起的，所以用于此工况下的钢被称为抗氢钢，工程上统称为抗HIC（氢致开裂）钢。 3抗HIC钢的材料要求 HG/T20581规定了在湿H2S应力腐蚀环境中使用的碳钢及低合金钢应符合的要求： 1）材料标准规定的下屈服强度Rel≤355MPa；2）材料实测的抗拉强度Rm≤630MPa； 3）材料使用状态为正火或正火+回火、退火、调质状态； 4）碳当量限制（当碳当量超标时，应加大硬度限制的监测频度）：低碳钢和碳锰钢：CE≤0.43，CE=C+Mn/6 低合金钢（包括低温镍钢）：CE≤0.45，CE=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15 5）对非焊接件或焊后经正火或回火的材料，硬