探析硫磺回收装置的腐蚀及防护建议

摘 要：本文主要对制硫装置腐蚀方式以及原理，金属硫化腐蚀层的形态和特征进行的简单分析，及对不同的腐蚀提出了控制方法、设备仪器的改进等控制措施。

关键词：硫磺回收 装置 腐蚀 防护

某公司的硫磺回收主要方法是：采用直流式的部分燃烧法，两级催化转化的克劳斯工艺。克劳斯系统是由H2S与空气部分燃烧的热反应段及两级常规克劳斯催化反应段组成，其中有三分之一的H2S通过燃烧转化成SO2，剩余的三分之二形成过程气体，此气体在通过多级转化器的时候，H2S与SO2进行化学反应，形成单质硫。两级克劳斯反应后，总硫回收率可达93.27%。在1250℃左右的温度下，将污水酸性气中的NH3全部转化为N2和H2O。尾气处理部分采用的是还原吸收法，克劳斯尾气混合掺入氢以后，被加热到290℃，在钴、钼催化剂的作用下，尾气中携带的单质硫、SO2进行加氢反应，COS、CS2进行水解反应。在整个以上的回收过程中含有高温燃烧、冷热介质热交换以及硫磺的收集、运输和储存，回收过程中的化学反应会对制硫燃烧炉、反应设备、冷凝设备、管线产生腐蚀，严重的会影响整套装置的平稳生产、长周期运行。

1腐蚀原因

1.1高温环境中硫腐蚀

在碳钢设备处在高温中时，煤气中的H2S会直接和Fe发生化学反应，转化成FeS和H2，反应方程式为

与此同时，在反应过程中还伴随着硫化氢的分解，分解产生的硫也会和铁发生化学反应。

1.2低温环境中的硫化氢腐蚀

硫化氢本身就是一种活性很高的硫化物。在低温环境中，硫化氢也能对铁装置产生腐蚀，比如温度比较低的硫冷凝口，硫槽的入口位置等。硫化氢极易与水等腐蚀介质组成腐蚀环境，硫化氢会进行电离反应，产出来的氢会导致极化腐蚀反应，促进腐蚀的进行。如果碳钢外边的氧化层以及锈层存在孔隙，硫离子、硫化氢离子、亚硫酸离子会依附在铁的表面，进而形成腐蚀点，造成点腐蚀。除此之外，脱硫装置在不工作的时候，仪器中残存的硫化氢、硫化亚铁等物质，在遇到水、氧后会发生反应，产生硫代硫酸及其盐类。反应方程式为：

1.3二氧化硫腐蚀

低温反应过程中，漏点腐蚀主要发生在温度相对较低的地方，比如：过程气的管道、硫冷凝设备的出口处，尾气管道等。过程气体中存在大量的二氧化硫和少量的三氧化硫，这样就造成了低温部位发生二氧化硫及三氧化硫的漏点腐蚀。大量的二氧化硫会与水蒸气结合生成亚硫酸，亚硫酸会直接对设备管线造成严重的腐蚀。但是在温度相对比较高的环境中，三氧化硫很难形成稀硫酸，当温度低于某一界定值时，过程气体中的三氧化硫与水蒸汽及水反应生成硫酸，硫酸会直接与铁发生化学变化，造成设备、管线的腐蚀。硫冷凝装置、尾气部位中的过程气管线中的腐蚀位置主要是容器壁和管道壁附近，尤其是在一些温度比较低，并且比较凹的位置。其中，回收过程中的冷凝装置在制造的过程中，主要通过胀―焊―胀或内孔焊接的方法对管板和换热管进行连接，此过程中会造成管子与管板连接地方存在缝隙造成严重的腐蚀。

2腐蚀的防护

2.1工艺技术

2.1.1温度控制技术

硫磺回收过程之中，温度是造成腐蚀的主要原因。一般的来说，腐蚀速度会随着温度的升高而加快。在高温环境中，金属与硫的反应会更加的剧烈，因为高温会使硫的化学性质更加的活跃，进而使容器中的硫与铁的反应加剧，对设备、管线造成严重的腐蚀。所以，在硫磺回收的过程中，有效的控制制硫炉的温度不致过高，对于保护设备防止腐蚀有着重要意义。

2.1.2合理充入空气

在硫磺回收过程中，应该适当的向克劳斯炉内充入空气，并且要严格按照工作流程进行操作，做好仪表的养护，确保尾气分析仪能够正常工作，能够准确的控制空气的充入量，控制好硫化氢的转化率，防止由于氧气不够造成H2S氧化的比例不是三分之一，或者由于氧气过多产生更多的二氧化硫和三氧化硫；减少硫化氢的腐蚀及低温环境中二氧化硫、三氧化硫的漏点腐蚀。为了最大程度的减少尾气中的二氧化硫和三氧化硫，应该适当的喷洒氨水，确保溶液呈现中性，进而避免发生腐蚀。

2.1.3防止泄漏

在进行硫磺回收过程中，应该加强对回收装置的管理，避免仪器运行过程中出现硫磺或过程气的泄漏，避免在脱硫现场出现漏水和水蒸气，确保脱硫反应周围的环境是干燥的，进而避免设备的腐蚀。

2.1.4降低开停工频率

通过减少设备的开工频率能够有效的降低设备内部残存的气体与外界空气中氧气、水等物质反应的几率，可有效的避免发生腐蚀。除此之外，在系统停工检修的时候，对未检修的仪器充满氮气并且要与外界压力一致，进而防止空气进入仪器。

2.2设备方面

2.2.1外部保温

在脱硫过程中，对脱硫设备进行外部保温是非常重要的，主要是因为脱硫过程中会产生大量的二氧化硫、三氧化硫、硫化氢、水蒸气等气体，仪器内部虽然有降低高温腐蚀的材料，但是设备的外部温度也不应该过低，外部的温度必须比漏点腐蚀所需要的温度高，否则会导致低温漏点腐蚀，降低设备寿命。

2.2.2合理改进设备结构

在整个回收装置中，换热器最容易造成泄漏的装置。主要是因为反应过程中存在温差热应力，造成管板与管口的焊接处发生腐蚀。并且，焊接口如果发生泄漏，是很难进行修复的，并且极大地降低设备的使用寿命。目前，最为有效的改进方法就是采用弹性管板，进而降低焊接处的热应力，另一方面还要对管口焊接处的结构进行改进，使用强度胀加强度焊，会取得不错的效果。

3结束语

因为硫磺回收过程非常的复杂，存在高温、热交换等环境，这些特殊环境导致脱硫过程中存在多种腐蚀装置的方式，并且腐蚀过程非常的复杂。所以，应该有效地控制反应过程中容易造成腐蚀的问题，确保设备的正常运行。

参考文献

[1]冯江华，李慧敏，张继明.硫磺回收装置的腐蚀及防护措施.《广东化工》.2012年14期

[2]张小龙，张小勇，杨军.浅议硫磺回收装置的腐蚀及防护措施.《中国石油和化工标准与质量》.2013年14期