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1、关于林德低温甲醇洗工艺设备的硫化氢腐蚀特性及选材策略Oct.2010化肥设计ChemicalFertilizerDesign第48卷第5期2010年10月工艺设备中硫化氢腐蚀特性及选材案例分析熊同国,孙恺(神华包头煤化工分公司,内蒙古包头?014010)摘要:介绍了硫化氢腐蚀机理;着重分析了林德低温甲醇洗工艺中的甲醇洗涤塔等主要设备的硫化氢腐蚀特性;探讨了应对硫化氢腐蚀的设备选材策略;提出了控制硫化氢腐蚀的工艺操作方案。关键词:硫化氢;低温甲醇洗设备;腐蚀;材料;SSCC(硫化物应力腐蚀开裂);分析中图分类号:
2、TQ546.5文献标识码:A文章编号:1004-8901(2010)05-0042-04ConcerningH2SCorrosionFeatureandMaterialSelectionStrategyforLindeLowTemperatureMethanolWashXIONGTongguo,SUNKai(ShenhuaBaotouCoalChemicalEngineeringSubcompany,BaotouInterMongolia014110China)Abstract:Authorhasintrodu
3、cedtheH2Scorrosionmechanism;hasmainlyanalyzedtheH2Scorrosioncharacteristicofmainequipment,suchas,methanolscrubberetc.inLindelowtemperaturemethanolwashprocess;hasdiscussedthestrategyofequipmentmaterialselectionfacingH2Scorrosion;haspresentedtheprocessoperatio
4、nschemeforcontrollingH2Scorrosion.Keywords:hydrogensulphide(H2S);lowtemperaturemethanolwasequipment;corrosion;materia;lsscc(sulphidestresscorrosioncrack)1硫化氢腐蚀机理H2S的分子量为34.08,密度为1.539mg/m3,是一种无色、有臭鸡蛋味的、易燃、易爆、有毒和腐蚀性的酸性气体。H2S在水中的溶解度很大,水溶液具有弱酸性。H2S在水的作用下电解,电化学腐
5、蚀过程如下。H+得到电子以成为氢原子,易在合金钢中产生氢脆,降低合金钢的强度,同时氢原子易在金属材料有缺陷处产生聚集,使材料内应力增大,从而产生氢制裂纹。湿H2S环境中腐蚀产生的氢原子渗入钢的内部固溶于晶格中,使钢的脆性增加,在外加拉应力或残余应力作用下形成的开裂,叫做硫化物应力腐蚀开裂。工程上有时也把受拉应力的钢及合金在湿H2S及其它硫化物腐蚀环境中产生的脆性开裂统称为SSCC(硫化物应力腐蚀开裂)。通常发生在中高强度钢中或焊缝及其热影响区等硬度较高的区域。低温甲醇洗系统最易腐蚀的部位,往往是有酸性气通过的换
6、热器处。腐蚀的出现,主要是由于生成羰基铁,特别是Fe(CO)5和含硫的羰基铁,后者是生成Fe(CO)5过程中的中间产物。H2S的存在会明显地促进CO与Fe的反应。羰基铁的生成对生产十分不利,一方面造成了设备的腐蚀,6关于林德低温甲醇洗工艺设备的硫化氢腐蚀特性及选材策略缩短了设备的使用年限和存在泄漏的危险性;另一方面,羰基产物在甲醇热再生时出现分解,分解出包括单质硫、硫化铁等的固态沉淀,这些沉淀将引起设备及管线的堵塞。设备所用碳钢在这种环境中,不仅会由于阳极反应而发生一般腐蚀,而且由于S在金属表面的吸附,对氢原子
7、复合氢分子有阻碍作用,从而促进氢原子往金属内渗透。氢的原子半径很小,能沿板材金属的晶格间断向壁内扩散。由于钢材轧制过程中,存在组织不均匀性和夹杂物,当扩散的氢原子遇到非金属夹杂物或气孔、裂纹、分层、晶格空隙等处时,随着氢的持续扩散,氢原子在此处聚集成氢分子。随着上述过程不断进行,在很小的区域内体积急剧膨胀,当达到一定量时,可产生极大的内压力(可达10MPa),促使表面隆起形成鼓包。当包内压力继续增大,鼓包直径与隆起高度也越来越大,直至最后破裂。这就是容器板材最终分层,鼓包甚至开裂的主要原因。2甲醇洗设备主要采用
8、的碳钢材料目前国内采用林德低温甲醇洗技术的厂家,甲醇洗涤塔以SA203GrE为主,少数厂家考虑建造成本选用09MnNiDR。原料气冷却器的选材逐渐放弃进口板材SA203GrE转为选择国产不锈钢材料304或321。水分离罐以16MnDR、09MnNiDR为主,只有宁化选用过CF-62且在使用1个月左右发生严重设备事故,而选用16MnDR的镇海炼化、陕西渭化在开车5年左右更换了新的水分离罐
