3萬噸硫磺回收裝置腐蝕情況分析

梁洪瑋 史彬(中國石油遼陽石化分公司煉油廠，遼寧 遼陽 111003)

3萬噸硫磺回收裝置腐蝕情況分析

梁洪瑋 史彬(中國石油遼陽石化分公司煉油廠，遼寧 遼陽 111003)

裝置停工期間是對裝置進行全面“體檢”的最好時機，在停工大修期間進行腐蝕檢查能真實有效地了解裝置腐蝕狀況。通過腐蝕檢查能及時發(fā)現(xiàn)不可預見的腐蝕破壞現(xiàn)象，對防腐措施和腐蝕監(jiān)測的效果進行評價，從而調整檢測檢驗計劃——針對不同腐蝕部位、不同的腐蝕機理、腐蝕破壞形式，提出科學的檢測檢驗策略，使用針對性的檢測檢驗手段，分析腐蝕原因。根據(jù)腐蝕檢查的結果驗證RBI風險評估結果，修正設備風險等級，達到控制裝置風險的最終目的。

硫磺回收;腐蝕

遼陽石化煉油廠3萬噸硫磺裝置于2010年10月建成，于2011年4月投產運行，共分為氣體脫硫，酸性水氣體，溶劑再生，尾氣回收，及硫磺回收五部分，2013年裝置停工大檢修一次，目前處于第二運行周期，該周期內無因設備損壞造成的停工。裝置的開工時數(shù)均為8400小時。

1 原料評價

硫磺裝置工藝介質中H2S、CO2、NH3及周邊大氣，均會對裝置產生不同程度的腐蝕。硫磺裝置加工處理的原料含有大量的硫元素，絕大部分以H2S的形式存在。其中還有CO2、NH3等對酸性水的腐蝕有促進作用。主要腐蝕以濕硫化氫的腐蝕為主，還伴隨高溫硫化腐蝕，堿式酸性水腐蝕。

3 檢查內容

腐蝕檢查的重點集中在容器、塔器、反應器、空冷器、爐等設備上。通過全面腐蝕檢查及評價，所檢測的設備均無明顯腐蝕發(fā)生。

裝置整體腐蝕情況輕微，在工藝、設備和防腐管理上可以進一步加強。

3.1 腐蝕回路NH3-HCl-H2S-H2O腐蝕，應力腐蝕開裂

在NH3-HCl-H2S-H2O這種環(huán)境下，H2S和HCl相互促進成循環(huán)腐蝕，而H2S的存在會加速整個腐蝕反應的過程，在該系統(tǒng)中H2S是加速設備腐蝕的主要因素。另外NH3和H2S是弱電解質，在水中結合形成NH4HS(堿式酸性水)，當溫度降低到49℃～66℃時，NH4HS就會以鹽的形式析出，形成垢物，加速腐蝕。而且在NH3-HCl-H2S-H2O這種環(huán)境下，介質呈酸性，很容易產生硫化物的應力腐蝕。

重點腐蝕部位：NH3-HCl-H2S-H2O腐蝕，硫化物應力腐蝕開裂易發(fā)生在原料水入口管線、原料水罐、汽提塔、酸性氣脫水罐、原料水-凈化水換熱器、水封罐等部位。

腐蝕問題分析：檢查中發(fā)現(xiàn)幾處開裂與該腐蝕相關，例如原料水-凈化水換熱器(234-E-201A-F)，管箱、浮頭、封頭內壁均有不同程度腐蝕坑，坑深小于5mm，由A到F腐蝕程度逐漸減弱，管程介質為酸性水，材質為10/304不銹鋼，相關研究表明酸性水在80℃左右具有較高腐蝕速率，腐蝕調查過程中發(fā)現(xiàn)，換熱過程由F-A本應由40℃換熱到120℃，但實際工藝過程并未達到要求，且在A換熱器溫度僅在90℃左右，因此造成嚴重的腐蝕發(fā)生。另外，塔底重沸器(234-E-203)水壓試驗發(fā)現(xiàn)管束泄露，抽出后發(fā)現(xiàn)中上部管束多數(shù)腐蝕泄露并存在較多積垢，管束大面積失效，腐蝕較為嚴重。最初管束輕微泄漏，進而管束的泄漏導致管束內酸性氣體濃度增大，加速腐蝕。

3.2 腐蝕回路H2S-H2O腐蝕

腐蝕機理：氫鼓泡可以在鋼鐵表面不同的深度、平板的中間或靠近焊縫處形成。在一些情況下，深度(平面)稍微不同的附近或相臨的鼓泡連接在一起形成裂紋。在鼓泡之間的內部連接 裂紋通常有一個臺階狀的形貌，因此 HIC 有時也被稱為“階梯狀開裂” 。

重點腐蝕部位：脫硫再生塔頂冷凝系統(tǒng)的CO2-H2S-H2O的腐蝕；再生塔富液管線、再生塔底重沸器等部位，溫度為90℃-120℃的N-甲基二乙醇胺-CO2-H2S-H2O的腐蝕、N-甲基二乙醇胺溶液中污雜質的腐蝕，腐蝕性污染主要有：胺降解產物、熱穩(wěn)鹽、烴類、氧和硫化亞鐵的固體物等。主要存在于尾氣水洗罐、富液過濾器等位置。

3.3 腐蝕回路NH4HS(堿式酸性水)腐蝕

重點腐蝕位置：NH4HS(堿式酸性水)腐蝕主要發(fā)生在堿液換熱器、容器、管線。液化氣堿洗過程是腐蝕分析的重點，設備及管線介質中都存在堿液、酸性水，營造一個堿式酸性水的環(huán)境，根據(jù)臺賬信息，工藝溫度均低于66℃，NH4HS在這種環(huán)境下會以鹽的形式析出，NH4HS沉積會導致垢下腐蝕和結垢，加速腐蝕的進行。在堿液線與堿液氧化塔尤為明顯。

3.4 腐蝕回路 凝結水腐蝕

凝結水中的二氧化碳主要來自系統(tǒng)給水中的碳酸鹽堿度，鍋爐補充的凝結水中有各種不同形式的碳酸鹽，遇高溫后分解放出CO2，當CO2遇到溶于水中時就形成碳酸，使得凝結水呈酸性，pH降低，促進了鐵的腐蝕，腐蝕反應式：

Fe + CO2+H2O→Fe(HCO3)2+H2

重點腐蝕部位：凝結水管、廢熱鍋爐級硫磺一、二、三級冷卻器等部位。

4 結語

本次腐蝕檢查過程中H2S-H2O腐蝕較為嚴重，原料水/凈化水換熱器管箱封頭大面積腐蝕坑、重沸器管束大面積失效，部分管線穿孔。硫磺回收裝置設備管線輕微腐蝕。此次大修對裝置腐蝕嚴重甚至損壞的設備進行了更新，對腐蝕比較嚴重的設備、管線采取了補焊、材料升級等處理措施。在嚴格控制操作指標，加強對重點設備、管道的監(jiān)控的條件下，裝置整體來說可以安全運行一個周期(3年)。

[1]Localized Corrosion,National Association of Corrosion Engineers,Houston,Texas,1974.