浅谈炼油部硫磺回收装置酸性水罐的腐蚀与防护

浅谈炼油部硫磺回收装置酸性水罐的腐蚀与防护

张树松

中国石油化工股份有限公司天津分公司炼油部联合四车间

天津市300270

摘要：近几年，随着国内石化工业的快速发展，各大石化企业的生产任务日益繁重。炼油企业很有必要针对硫磺回收装置的腐蚀问题进行深入的研究和提出解决的方案。近年来腐蚀问题一直是我国石油化工企业关注的热点，对其进行了较为详尽的论述，期望对炼油厂的发展起到一些作用。

关键词：酸性水罐；应力腐蚀；钛纳米聚合物涂料

引言

炼油厂是国家的重点工程项目，随着国内原油用量的不断增加，其管理工作也日益受到重视。在该工艺中，硫磺回收装置是一个非常关键的环节，通过对废水和尾气中的硫化氢进行再循环再生产。硫磺回收装置的酸性已经受到很大的侵蚀，对其的正常运行产生了很大的影响。炼油企业应根据硫磺回收装置的酸性的腐蚀状况，采取合理措施进行有效的保护。

一、酸性水罐的相关介绍

炼油部联合四车间1#酸性水汽提装置，是对常减压、催化、加氢等生产过程中产生的硫化物废水进行综合利用。蒸汽提塔侧线加压、汽提和使用CO2和H2S的挥发率高于NH3，但其溶解性小于NH3。V3412/A.B （5000立方米）和V3 402/A（2000立方米）V3402/B（400立方米）的主要功能是对常减压、催化、加氢等生产过程中产生的硫化物废水进行缓冲和贮存。通过对含硫的废水进行脱气后，用原料泵P-3401/A.B.C将其送入塔中进行进一步的净化。

该工艺因其组成成分比较复杂，包含H2S,NH3,CO2油等各种介质具有强烈的腐蚀性，对在早期的原料水罐中应用环氧涂层具有很大的破坏性，在几年后出现鼓包、涂层变硬、破损，无法起到防腐涂层的效果。

主要的侵蚀位置为底部和内壁，其表层形状为接近焊接处的贯穿裂缝。V3402/B未满两个检修周期就更新了，另外V-3412/A.B出现了严重的应力侵蚀，V-3412/A罐内重新做了防腐处理，V-3412/B于2016年也进行了更新。酸性是硫磺回收装置中的一个重要环节，它的作用是将污水及脱硫产生的酸性气通过克劳斯反应生产产品硫磺。因为废水是酸性的，所以更易发生腐蚀。该区域以底部和内壁为主，由于长期被污物腐蚀，易产生裂缝，泄漏出水。

二、硫磺回收装置的腐蚀机理

要想有效地控制酸液的腐蚀状况，首先要找出腐蚀的原因，然后根据腐蚀原因采取相应的措施，避免腐蚀进一步加剧。硫磺回收装置的主体材料为Q235B，我们先从它的材料入手，进行了相应的耐蚀试验。通过对这些数据的分析，可以看出，这些材料很容易被腐蚀，如不需要进行防腐处理，不能直接用于酸性水罐。

（一）涂层表面的破坏

酸性水罐的表面镀层对酸性废水的防腐效果十分显著，但有许多因素会导致涂层的表面损伤，例如；65-70℃的温度，再加上少量的微粒，都会对涂层产生一定的损伤，导致了涂层的腐蚀。

（二）涂层下的金属腐蚀

在酸性的环境下，很可能会导致金属的腐蚀，特别是酸性污水中的硫化氢溶于水后，硫化氢形成氢硫酸会部分电离产生氢离子，而单质铁会置换氢离子生成氢气，并形成FeS，而 FeS与氨发生化学反应，在金属的表层上形成NH4HS；在应力作用下，导致了硫化物的腐蚀断裂。

最终，因为氨在水中极易溶解，因此，通过与水中的氨所生成的水化物可以使样品和电解质分离，结果是引起电解过程中的电化学侵蚀，进而引起酸性水罐裂纹。

三、腐蚀原因

（一）高温硫腐蚀

在高温下，如果碳钢的设备在260-300摄氏度的时候，空气中的硫化氢和二氧化硫就会对设备产生腐蚀性。这是因为在260~300摄氏度的高温下，硫化氢与铁发生了反应，变成了亚铁，对碳钢的腐蚀产生了影响。

（二）温度变化导致的露点腐蚀

露点侵蚀是因为空气中含有二氧化硫、二氧化碳和水蒸气，如果周围的温度在露点以下，则会产生大量的水汽和二氧化硫，导致碳钢的结构受到严重的侵蚀。

（三）二氧化碳腐蚀

在硫回收设备排放的废气中，CO2的含量一般在20%~25%之间，在温度较高的情况下，CO2与铁会产生碳酸铁；因此，对碳钢设备产生了腐蚀性。再加上被侵蚀的部分会随着水流的侵蚀而不断剥落，进而造成更多的剥落，造成一个恶性循环。

（四）硫化氢腐蚀

硫化氢是一种易爆、无色、易燃、散发着难闻气味的气体，硫磺回收装置都是用碳钢材料制造的。

碳钢设备在长时间的潮湿硫化氢环境下，经常会发生严重的腐蚀，受到外力的影响，造成设备的腐蚀开裂。

(1）氢气膨胀。在腐蚀的作用下，硫化物中的氢原子很容易被分解，氢原子在移动的时候会和钢发生摩擦，在一些缺陷、裂缝和残渣中慢慢聚集，在一段时间里，新的分子会在一定程度上膨胀，最终导致晶界的压力升高。当它达到一定的高度时，就会产生裂纹，产生氢气。通常情况下，氢气泡会分散在装置的内部。

(2）氢致断裂。随着金属内部温度的升高，氢气的膨胀问题越来越突出，一些气泡破裂会逐渐形成裂纹，进一步恶化，最终破裂，裂纹多发生在平面和平行部位。同时，钢中的硫化锰材料也会因为裂纹而产生条形结构，大大提高了氢裂纹的作用。

(3）应力腐蚀的硫化物裂纹。在潮湿的硫化氢环境中，氢原子可以在钢中自由移动，而氢原子可以直接溶解在晶体中，这就导致了氢气的脆弱性，这种硫化物的应力腐蚀裂纹多发生于焊缝区或温度敏感部位。

（五）应力腐蚀

在潮湿的硫化氢环境下，氢原子可以在钢中自由移动，同时氢原子也可以直接溶解在晶体中，这就导致了氢气的脆弱性。这种硫化物的应力腐蚀裂纹多发生于焊缝区，或温度敏感部位。

缺陷部位和夹杂在应力作用下，会逐渐形成一列细密的裂纹，这些裂缝相互影响，逐渐扩展。

一般情况下，这种裂缝多发生于焊接接头部位，热影响较大，或存在腐蚀或裂缝的区域。

四、腐蚀的防护措施

（一）控制温度

通过对温度的调控，可以在某种程度上有效地抑制硫磺再生设备的腐蚀。例如，由于工艺和工艺条件的限制，在实际操作中，往往难以实现对其进行降温。

如果是在此条件下，工作人员必须将工作环境的温度保持在最低限度，即使不能彻底防止高温硫化物对设备和管道造成的腐蚀；但它能很好地防止管道露点的侵蚀问题。

（二）强化设备管理

在设备设计方面，要提高硫磺回收装置的耐蚀性，以减少其在运行中所受到的损害。

首先，在硫磺回收装置的早期结构设计中，要提高保护意识，这样就可以针对每个装置的结构进行详细的保护。

其次，在结构的具体设计中，尽可能地将结构简化，如此；它可以减少硫磺回收装置上的化学物质的残留量，并通过反复试验，找出最优的结构，以确保装置的性能和防止腐蚀。

另外，可以长期规划硫磺回收装置的结构，即在考虑到天然的腐蚀后，可以防止出现冲蚀；提高硫磺再生装置的自我防护能力，提高其耐腐蚀性能。当然，对装置的构造控制要求有专门的技术人员，因此，在硫磺回收装置方面；企业应加强对专业人员的评估，特别是对有关材料的选择，并对其进行有效的管理，并对其进行深入的开发，从根本上提高其耐腐蚀能力。

硫磺回收装置所用的原料通常比较昂贵，体积较大，且对于其特性的要求也比较高。由于原料品质差，导致硫磺回收装置自身的安全隐患。因此，必须对生产过程中的硫磺回收装置进行严格的控制。

首先，在购买原料时，要检查产品的密封性、抗压性、耐酸性等性能，例如密封性能差，在制造、运输过程中，可能会受到某些有害的气体和外部的影响，并且要满足使用条件，将其用于生产。

其次，对生产过程中的物料和装备的生产现场进行调研和分析，以确保物料在生产过程中不会发生侵蚀，进而对硫磺回收装置自身的品质产生不利的作用。这要求对周围媒介的密度进行调查，

例如，在硫酸中，如果是高含量的话，可以考虑用铅、钢、铁等材料来进行防护，当然，在实际应用中，还要对所用的材料进行特定的密度测试，尽可能地降低材料损耗。因此，必须选用能减少硫磺回收装置受到腐蚀的物质，并改善硫磺回收装置的耐腐蚀性能。

（三）规范操作手段

在硫磺回收装置的实际运行中，通过严格的标准作业方法，对设备进行及时的巡视和维护，并采用了在线分析仪器，通过控制二氧化硫的浓度，可以将设备的腐蚀概率降到最低。

（四）改善除氧水质

在脱氧水中，若存在大量的氯，则会腐蚀表面的光刻胶，导致管道内的穿孔或产生腐蚀裂缝。由于硫磺回收装置所处区域的水质硬度高，易产生大量的结垢，导致管道内的传热问题。当局部温度太高时，会出现应力裂缝。酸碱度等也会影响到仪器的腐蚀，要及时控制，排除安全隐患。

结语

硫磺的回收一直以来都是一项非常关键的工作，然而，在回收中，酸性水罐的腐蚀一直是一个难题。利用这种新型的合金，可以有效地解决这个问题，有效地改进再硫磺回收装置的腐蚀问题，大大地提升了生产的生产效益，为国家的油气工业做出一份力。

参考文献

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[2]王巍.浅谈炼油厂硫磺回收装置酸性水罐的腐蚀与防护[J].石油化工设备技术.2020(01)

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