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基于硫磺回收联合装置的腐蚀现状分析

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赵丽丽程雷相邹山梅孙庆唐何志英

摘要：由于中国环保要求持续提升，硫磺回收联合装置的稳定运行受到了石油化工企业的关注，合理把控腐蚀问题是硫磺回收装置管理的核心。从硫磺回收装置的腐蚀介质来源着手，分析了硫磺回收联合装置腐蚀的相关问题，对设备的保养与维护提出有效的对策具有重要的意义。

关键词：硫磺回收联合装置;腐蚀现状;类型

硫磺回收联合装置是炼化一体化的主要环保设施，在保证尾气排放过程中二氧化硫达标的同时，生产优质液态硫磺。在联合装置中，腐蚀介质始终存在，加强腐蚀防范是硫磺回收联合装置长时间稳定运行的重点。因此，科学把控硫磺回收联合装置的腐蚀问题，提出合理的防范对策，对提高硫磺回收装置防腐蚀工作效率具有关键作用。

1硫磺回收联合装置腐蚀介质来源

硫磺回收联合装置是由溶剂再生、硫磺回收、尾气处理与酸性水汽提4个单元组合而成的。从上游装置来的高含硫胺液与酸性水分进入溶剂再生与酸性水汽提单元，通过加热脱硫以后，形成浓度较高的硫化氢。硫化氢输送到硫单元，通过高温热反应与克劳斯二级低温催化反应生成硫磺。制硫单元产生的尾气，通过加氢还原反应与甲基二乙醇胺吸收稳定，随后经过焚烧排放到大气中。硫磺回收联合装置工艺中的反应物与产物较多，反应过程比较复杂[1]。

（1）溶剂再生。脱硫剂脱硫反应：（R3HN）2S2R3N+H2S，2R3HNHS（R3HN）2+H2S;脱硫剂脱二氧化碳反应：（R3HN）2CO32R3N+CO2+H2S，2R3HNHCO3（R3HN）2CO3+CO2+H2O。

（2）酸性水汽提反应：NH4HSNH4++HS-（NH3+H2S）液（NH3+H2S）气。

（3）高温反应：2H2S+3O22H2O+2SO2+5531kcal/m3，2H2S+O2→2H2O+SX+Q。

（4）克劳斯低温催化反应是一个平衡反应，在低温条件下易发生反应，在反应器入口温度下转化硫化氢与二氧化硫。

通过上述工艺反应可以充分了解到，硫磺回收联合装置从原料、过程产物直到尾气净化后排入大气的整个过程，装置工艺的H2S与SO2等介质，都会对设备造成程度不一的腐蚀。在装置的多种腐蚀中，高温硫化与露点腐蚀等是比较严重的[2]。

2?硫磺回收联合装置腐蚀类型分析

2.1?露点腐蚀类型

在硫磺回收联合装置回收反应中，易形成诸多水蒸气与二氧化硫。这部分二氧化硫会逐渐变成三氧化硫，同时与水蒸气相溶，构成腐蚀性较强的硫酸。当水蒸气质量分数超出10%时，硫酸露点会持续发生改变，同时，腐蚀速度会伴随着温度下降持续加快。假设温度是70℃，存在50%的硫酸，则腐蚀速度会比较快。在回收装置中，硫酸冷却器管程的出口位置是非常容易出现腐蚀现象的一个区域，若处理量低于设计值，则会造成实际温度比露点温度低。假设硫磺冷却器管程的出口温度尚未达到150℃，容易出现露点腐蚀现象[3]。除此以外，在某种温湿度情况下，回收装置排放的硫化物与二氧化碳等会产生一定的腐蚀性，最终会致使防腐层脱落。

2.2?硫化氢腐蚀类型

硫磺回收中的气体易产生硫化氢和二氧化碳等各种类型的化学物质，长此以往就形成了腐蚀现象。其中，氢进入钢材会造成钢材出现氢鼓泡与氢脆现象，甚至构成裂痕。在硫磺回收联合装置酸气管道、硫冷凝冷却器以及酸水管道中，易出现腐蚀问题。相关工作人员在检修时，可以轻易发现其中的腐蚀现象，通常呈点状，色彩一般是白色或黑色。与此同时，回收装置中的换热器管束接头焊接为胀接形式，管子与管板连接处由于出现了残余应力，在硫化氢和二氧化碳的影响下，会导致腐蚀与裂痕（见图1）。

2.3?化学腐蚀类型

在硫磺回收联合装置中，尾气中包含大量的二氧化硫，加氢还原效率下降，同时加氢氧化剂钝化，导致未完全反应的二氧化硫进入加氢反应器并进入急冷塔内，冷却水pH持续下降。若未能有效地处理，急冷塔循环冷却系统易出现化学腐蚀现象。二氧化硫会渗透出胺液气体，腐蚀管道与设备，且二氧化硫穿透会腐蚀装置，导致胺液效用丧失。当尾气燃烧时，容易产生氧化氮与二氧化硫，形成酸性腐蚀性物质。特别是在多雨季节，一旦排放的尾气中有二氧化硫，就会在装置区域形成酸雨[4]。化学腐蚀通常会出现在冷却塔與酸水管道等处，尾气烟囱和燃烧炉会构成硫酸腐蚀与硝酸腐蚀。

2.4?高温硫化腐蚀类型

在硫磺回收联合装置主燃烧炉中，酸气与空气会燃烧，温度会上升到1200℃。与此同时，在这一环节中容易产生二氧化硫、二氧化碳以及硫蒸汽。当回收装置中的金属温度上升到300℃时，其中的碳钢材料会形成高温硫化腐蚀，同时腐蚀也会伴随着温度的上升而持续蔓延。除此之外，若碳钢表层温度上升，材料的机械性能会大大削弱，导致钢材丧失承压能力。最后，主燃烧炉的各级别再热炉配风、酸气配风，导致氧气持续增多，会造成反应器中