【精品】硫磺装置腐蚀分析及对策

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1、近年来，随着进口高含硫原油炼制的增加，为了适应生产的需要和环保要求，山东汇丰石化硫磺装置于2008年建成投产。如何认识和解决设备腐蚀问题已成为保证硫磺装置安全纶产的关键，根据相关资料和同行交流发现硫磺装置腐蚀有以下特点：制硫过程腐蚀的主要形态在制硫装置过程气中含有SOs、S0?、氏S、CS?、水蒸汽、硫蒸汽等高温气休，以及从加氢反应器出来的高温气体进入急冷塔水洗后形成的酸水，对设备产生的腐蚀，其中主要的腐蚀是酸水电离腐蚀、电化学腐蚀、高温硫腐蚀、低温SOs露点腐蚀和低温S02露点腐蚀。一、设备腐蚀分析1、酸水电离腐蚀SCO

2、T加氢反应器出來的高温过程气中含有H2S、SO2、S等介质,进入急冷塔(C-201)冷却。该过程气主耍成分是硫化氢，硫化氢本身就是一种弱酸，不稳定，有剧毒，常温下一体积水能溶4・65体积硫化氢气体。硫化氢在水屮溶解的电离平衡如下：H.S二FT+HS_K1二1.1X10-7HS二『+S-K2=1.1X1OH5硫化氢与金属反应生成硫化物H2S+Fe=FeSI+H2f这就是硫化氢腐蚀钢材的机理。但是在制硫燃烧炉生产操作过程屮出现配风不合理时，过量的SO?进入尾气系统加氢反应器，其负荷超过设计值时，多余的SO?进入急冷塔，与水形成

3、亚硫酸，亚硫酸具有很强的腐蚀性，对设备产生严重的腐蚀。其在水中溶解的电离平衡如下：H20+SO2二H2SO3=H++HSO3一二£+S0广亚硫酸与金属反应：2H++Fe=Fe2++H2f2、电化学腐蚀在急冷塔系统中，冷却水与过程气直接接触，使冷却水变成酸性水，在系统中形成电解质溶液，换热器材质为碳钢，在换热器管束表面和管束固定板焊口处发生电化学腐蚀。钢材上的铁失去电子，碳作为电极，氢在其上面接受电子形成氢气，与电解质溶液形成一个回路。其电化学反应：Fe-2e―e2+2H++2e―e这种电化学腐蚀发生在急冷塔系统中的换热器上

4、较为严重。以上两种腐蚀主要在尾气系统，为确保尾气系统，须加氨水确保急冷水PH值在7-8左右，可有效防止腐蚀的发生。3、高温硫腐蚀高温硫腐蚀是指温度在240°C以上时，硫化物、单质硫等对设备的腐蚀，并随着温度的升高而加重。硫的腐蚀在较低温度时，在金属表面上形成FeS保护膜，而温度达到20CTC吋，硫的腐蚀加快,340-460°C达到最强烈的程度,这是因为硫的活性随着温度的升高而增加，其反应式：Fe+S―FeS而且当温度升至375—430°C时，H?S也能与铁直接反应，其反应式：Fe+H?S―FeS+H2同时，装苣处理量的增加

5、对高温硫腐蚀也有显著的影响。高温硫腐蚀在金属表面生成的一层致密的FeS保护膜对设备有一定的保护作用，使腐蚀速率下降。当处理量增加，流速增大，在换热管内、三通、弯头等容易产生湍流和涡流的地方，表面保护膜容易被冲刷脱落，露出新的表面，开始新一轮腐蚀，使腐蚀速率大大提高。4、低温SO：,露点腐蚀低温S03露点腐蚀的机理：H2S+O2O2+H2O+Q当过量的氧气存在时，有如下反应：SO2+O2O3+Q在高温的燃烧炉段，SOs不腐蚀设备，但在400°C以下，S03与水蒸汽开始结合生成稀硫酸：SOs+H2O―2so4对设备产生露点腐蚀

6、，而且随着温度下降，促使冷凝液的形成,冷凝液附在设备和管线的表面，加剧露点腐蚀。这种情况在装置经常非计划停工过程中特别突出。因此设备外壳温度不宜过低，与此同时考虑高温硫腐蚀，硫磺回收装置设备的外壳一般要求在150〜250°C之间。该腐蚀对硫磺装置焚烧炉岀口，尾气烟囱尤为明显，齐鲁石化一硫磺装置烟囱在使用半年后，碳钢烟囱出现腐蚀断裂造成装置停工。5、低温SO?露点腐蚀二氧化硫是硫化氢和氧气完全燃烧的产物，贯穿于整个硫磺生产过程，组份也不少，三级冷却后含1%〜2%。易溶于水，1体积的水溶解40体积的二氧化硫，其水溶液称为亚硫酸

7、，酸性比氢硫酸强，所以在水和水蒸汽存在的条件下，二氧化硫比硫化氢更易腐蚀钢材，生成亚硫酸铁FeSO“实践证明水蒸汽含量高则亚硫酸露点温度降低，低温下腐蚀加剧，温度越高亚硫酸露点腐蚀越轻，温度越低，腐蚀越重。小于150°C易发牛低温SO?露点腐蚀。由于生产介质中含有H2S,H?S与金属反应生成FeS,FeS在有O2、氏0、S0?的环境中形成连多硫酸，反应过程如下:FCS+O2+H2Oe203+H2S4（）6SO2+H0O―LSO3H.SO.+FeS一eSO^H.SH2SO3+H2SmH^SXOe+nSH2SXO6屮，可能性最

8、大的是HS06也叫连四硫酸，反应式为：8FeS+1102+2H20=4Fe203+2H2S406首先是生成的亚硫酸作用引起晶间腐蚀,开工前试压或正常生产中因温度、压力变化受到应力作用，发生连多硫酸的应力腐蚀产生裂纹，若腐蚀进一步发展则穿孔。发生多连硫酸应力腐蚀开裂的前提条件一是系统中生成了连多硫酸，二是