CO变换装置腐蚀机理及管线选材探讨.pdf

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1、第6期(总第163期)煤化工No．6(TotalNo．163)2012年12月CoalChemicalIndustryDec．2012CO变换装置腐蚀机理及管线选材探讨杨树敏，胡林山，汪旭红(航天长征化学工程股份有限公司兰州分公司，甘肃兰州730050)摘要以某甲醇项目c0变换为例，针对cO变换装置中存在的高温氢侵蚀、高温硫化物腐蚀、湿硫化氢腐蚀、应力腐蚀等腐蚀现象，分别探讨了相应的腐蚀机理与影响因素；根据不同操作区间气体组分和工作条件，提出对管道选材采取的相应措施及选材要点。关键词c0变换装置，腐蚀机理，选材文章编号：1005—9598

2、(2012)一06—0054—03中图分类号：TQ54文献标识码：B点温度操作区时，不断析出的酸性冷凝液会对管道造1Co变换工艺流程成腐蚀。四川泸州化工园区某项目50万t／a甲醇的生产2Co变换装置腐蚀原因分析以煤为原料，采用HT—L气化炉粉煤加压气化制备原料气，经cO变换装置，将原料粗煤气中的c0进行部2．1高温氢侵蚀分变换，可满足甲醇合成的氢碳比，再经脱硫脱碳装2．1．1腐蚀机理置，脱除变换气中H2S和大部分C0，合格的净化气送高温、高压的氢在钢表面离解为原子氢，原子氢后续工段合成甲醇。渗入钢中，把碳化物还原成甲烷，使铁基体平均含碳H

3、T-L气化炉生产的粗煤气中c0体积分数高达量降低，引起碳损伤。38．42％，且硫含量较高，因此，c0两段耐硫变换工艺由于钢脱碳过程中形成的甲烷不能扩散到金属采用Co-Mo系耐硫宽温变换，来自气化工段的粗煤气表面，而在金属内的孔洞或晶界处积累，形成的局部温度约210℃，经脱毒预热后，进入变换炉，在催化剂压力很高，会导致显微裂纹。作用下，原料气中的cO与H20反应生成相应量的c0。2．1．2影响因素和H，反应产生大量热；同时，还发生COS的水解反(1)材质应。反应放出的大量热可使变换炉出口变换气温度升钢中加入合金元素如cr和Mo等，能形成稳定

4、的高至450℃左右，高温的变换气经蒸汽过热器、蒸汽碳化物，这样就减少了氢与碳结合的机会，避免了甲发生器、脱盐水预热器和水冷器等设备降温至40℃，烷气体的产生。送往脱硫脱碳单元，不断析出的冷凝液回收后，送往(2)温度和压力气化装置用作洗涤水，饱和后的粗煤气再送至变换。在超过一定的温度和氢分压下，会发生氢腐蚀，粗煤气进入变换炉的温度要控制在露点温度温度越高，压力下限越低，反之，压力越高，温度下限20℃以上，防止因工艺操作波动造成的水析出。变换越低。反应是放热反应，变换炉出口气体管道在高温、临氢2．2高温硫化物(H：+H2s)腐蚀环境下操作，会

5、产生氢侵蚀，同时变换气中含量较高2．2．1腐蚀机理的Hs，在高温下会造成钢材表面的均匀腐蚀。由于含变换气中的Hs在高温下起到氧化剂的作用，在有H。s、CO。、HCN等有害酸性气体，变换气在降温至露金属表面发生反应，生成FeS和H。。当与Hs同时收稿日期：2012—07—10作者简介：杨树敏(1984一)，女，甘肃景泰，工程师，学士，2006年毕业于湖南大学，现从事工艺设计及腐蚀与防护研究，E—mai1：yangshumin555@l63．tom。2012年12月杨树敏等：CO变换装置腐蚀机理及管线选材探讨55一存在时，氢原子不断渗入硫化物

6、的垢层，导致腐蚀产在碳钢和低合金钢中，镍、锰、硫、磷被认为是有物垢层疏松多孔，形成对金属的全面腐蚀，同时H2s害元素，奥氏体不锈钢除了有稳定的合金碳元素外，介质不断扩散渗透，造成溶解在钢中的氢原子溶解度还有致密的、稳定的单相奥氏体组织，可有效地阻止大，导致氢脆开裂。硫化氢的全面腐蚀。硬度是钢材硫化物应力开裂的主2．2．2影响高温硫化物腐蚀的因素要参数，硬度越高，开裂所需的时间越短。(1)材质(2)温度在250℃以上的碳钢表面，会发生严重的高温硫在常温下，碳钢和低合金钢最容易发生硫裂，温化物腐蚀，含cr钢能在表面形成致密的Cr。0。，能提度

7、高于或低于常温时，硫裂的敏感性均有所降低。高钢耐硫化物的高温腐蚀性能，Mo、Ti等元素的加入(3)氢渗透流量也能提高钢的耐蚀性和耐热性，铬钼钢具有有效的耐氢渗透流量主要与pH和Hs浓度有关，一般情硫化物高温腐蚀性能。奥氏体不锈钢在一定的温度范况下，中性pH值时，钢的氢渗透量最低，pH值再高或围内，也能阻止硫化氢的全面腐蚀。再低时，其渗透量均有增加。当有cN存在时，会加速(2)硫化物浓度氢的渗透率。NACE[2认为在有液相水的环境中，气相当H。s浓度在一定的范围内，腐蚀率会随着硫化介质中的Hs绝对分压>300Pa时，就要考虑湿硫化氢浓度的增

8、加而增加。氢腐蚀的问题。(3)介质温度2．4奥氏体不锈钢的应力腐蚀和晶间腐蚀温度对硫化物腐蚀性能影响极大，在260℃以奥氏体不锈钢因其良好的耐腐蚀性能，在c0变上，Hs腐蚀明显发生。随着温度的