硫磺回收装置存在的腐蚀问题及改进

贾兰（中化泉州石化有限公司,福建 泉州 362100）

1 概述

硫磺回收装置就是对炼油过程中产生的含有H2S的酸性气，采用适当的工艺回收硫磺，从而实现清洁生产满足产品质量要求的同时，达到化害为利，降低污染，保护环境的目的。随着经济的发展，能源需求量的增加，原油进口量也随之加大，但进口原油重质化和硫含量都比较高，而我国石化行业对该产品的加工深度和产品质量要求也不断提高，同时因为环境问题变得越来越严峻，我国对环境保护的要求也日趋严格，于是硫磺回收装置的地位在石化工业中变得比以往任何时候都更为重要。由于回收过程中会产生各种各样的腐蚀问题，如不及时解决，将严重损坏设备，影响装置的安全生产、平稳和长周期运行，也将严重影响产品质量，更严重的会引起重大事故，带来经济损失。

2 硫磺回收装置存在的腐蚀问题

2.1 低温H2S腐蚀

主要集中在装置中原料气管线、酸气管道、酸气捕集器、酸水压送罐、冷凝器的封头、内壁等温度较低的部位。

硫磺回收单元进料酸气和过程气含有大量CO2、H2S等酸性物质。当温度低于230摄氏度时，H2S容易与水以及其他腐蚀介质共同形成腐蚀环境，所生成的腐蚀物会给相关部位带来均匀腐蚀，同时腐蚀物中大量的氢还会引起氢鼓泡和钢材氢脆，更严重时会导致设备硫化物应力腐蚀开裂从而损坏设备。

2.2 露点腐蚀

主要发生在装置中温度低于露点的组成部位，如过程气管线、尾气管线、液硫脱气管线、硫冷凝器的出口、捕集器、与过程气相连的接管易冷凝部位以及烟囱的顶部。

硫磺回收反应过程中，过程气里含有少量SO3和大量的SO2。当氧气过量时，SO2会氧化为SO3。在高温的燃烧炉中，SO3并不会腐蚀设备，但倘若在400摄氏度以下，SO3就会与水蒸汽结合并生成腐蚀性极强的硫酸。硫酸在不同浓度和温度下，其腐蚀速度不同，如果在50%硫酸和70摄氏度的条件下，其腐蚀速率就会达到最快。硫磺冷却器管程出口端是硫酸最容易形成露点腐蚀的环境，因为硫磺回收装置中过程气经冷凝冷却器降温后的温度和露点温度接近，尤其当硫磺回收装置实际处于最低设计值时，可能造成实际温度低于露点温度。

2.3 高温硫化腐蚀

主要发生在装置的高温部位，如酸性气燃烧炉、废热锅炉、及废热锅炉出口管线、尾气焚烧炉和其废热锅炉等。

燃烧后的过程气含有大量的 H2S、SO2、硫蒸汽、CS2、COS、CO2、水蒸汽、氮气等含硫腐蚀介质，这些介质在高温下与设备的金属材料会发生化学作用导致生成大量含硫化合物。当温度高于310℃时，这些含硫化合物就会高温硫化腐蚀碳钢，其腐蚀随温度升高而加剧。金属材料受到高温硫化腐蚀后，硫化变脆，肉眼看见的是材料厚度增加。而酸气和空气在主燃烧炉内的燃烧温度通常在1100摄氏度到1300摄氏度之间，因此引起的高温硫化腐蚀是非常严重的。

2.4 应力腐蚀

应力腐蚀主要来自工作热应力和焊接残余应力。

第一，冷凝冷却器是最容易被热应力腐蚀的地方。高温度的过程气穿过冷凝冷却器后，管板的两面因为温度差而引起热应力腐蚀，且腐蚀随着管板厚度的加大而加重。同时因为管板和管子的结合叠加了对流与辐射两大热量来源，增加了热负荷，也加深了腐蚀程度。

第二，高温下进行的焊接由于加热和冷却不均匀，容易产生焊接残余应力。而焊缝附近的化学成分与主体金属不同,当接触化学介质时，就产生了应力腐蚀。

3 硫磺回收装置腐蚀问题的改进措施

针对以上的腐蚀问题，可采取以下措施加以改进防范。

3.1 加强操作管理

装置的组成单元既是独立存在的个体又是一个有机整体，操作中应统筹兼顾、相互协调，才能达到装置高收率低腐蚀的要求。操作中还应按照工艺参数精心操作，绝不能随意更改，严格控制好各温度参数，避免设备参数的大幅度波动，

严格控制过程气中的O2，避免生成SO2。

3.2 合理采用设备用料

第一，尽可能在产生高温硫化腐蚀的部位中增加耐热衬里，采用耐火材料。譬如在废热锅炉入口炉管内插入高温陶瓷保护衬管。

第二，在容易发生露点腐蚀部位，应增加保温和夹套伴热。如停工装置给汽保温，系统充热N2保护；尾气和脱气管线避免设计过长并且保证均匀充足的伴热，与尾气相连的接管、管节、仪表接头、采样接头和接管等增加夹套伴热。

第三，采用先进的薄挠性管板、将冷却器的固定支架改为滚动支座，可有效改进热应力腐蚀发生。焊缝时使用适当的焊条则可减少应力腐蚀。

3.3 重视数据分析

成分分析、液位、流量、压力、温度等工艺参数都是生产装置操作中的重要部分。当其中一个参数发生变化，需高度重视并及时分析原因，定期对装置过程气组分进行化验分析，并与在线分析数据进行对比，确保仪表数据的可靠性和准确性，避免设备和管道造成不可挽救的腐蚀。

4 结语

在硫磺回收装置的生产过程中，腐蚀是不可避免而且复杂多样，但只要严格管理，精心操作，尊重科学，重视细节，装置腐蚀问题就可以得到有效改进并降到最低，从而保证设备的长周期平稳运行，为企业带来巨大的经济效益和社会效益。

[1]中国石油化工管理协会设备防腐专业组.石油化工装置设备腐蚀与防护手册.中国石化出版，1994.

[2]蒋大伟,朱波.硫磺回收装置腐蚀机理分析及防护措施.广东化工.2009,36(11):220-221.