脱硫装置的腐蚀原因及防护措施

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

Corrosion and Protection of Equipment in H2 S and HCN Removalfrom Coke Oven Gas UnitWANG Jian- ng，FENG Jiang-hua，LI Hui-ming(Anyang Iron and Steel Group Co.，Ltd.，Henan Anyang 455004，China)Abstract：Through analysis coke oven gas of Anyang Iron and Steel Group Co.，Ltd. desulfurization productionprocess with vacuum carbonate method，corrosion and its mechanism in the form of important devices，morphology andcharacteristics of metal sulfide corrosion layers，and made against the different form s of corosion problems of the improvedprocess control，equipment，appropriate protection measures，good results were obtained。

Key words：coke oven gas；H2 S and HCN removal from coke oven gas unit；corrosion and protection安钢焦化厂焦炉煤气脱硫工序采用真空碳酸钠法脱硫(VASC)与克劳斯炉回收(SCL)的方法。其中 VASC部分采用碳酸钠溶液作为吸收剂，在吸收塔内将焦炉煤气中的 H s和 HCN脱出，使煤气得到净化。在 SCL部分，含有 H：S和HCN的酸性气体在克劳斯炉通过控氧燃烧，其中 HCN燃烧掉，H：S有1/3转化为 sO 与剩余的2/3H：S形成过程气，然后过程气在多级转化器内 H S和 SO 反应生成单质硫。

其中，SCL部分由于存在高温燃烧、冷热介质热交换、硫磺的输送和储存等过程，导致 克劳斯炉、废热锅炉、硫冷凝器、硫槽等重要设备均出现不同程度的腐蚀，严重影响工序的正常运行。

1 腐蚀的原因分析1.1 高温硫腐蚀酸性气体在克劳斯炉内燃烧后，过程气含有 H：S、COS、CS，、SO，以及气态硫和水蒸气等组分，高温状态下硫的腐蚀主要发生在克劳斯炉烧嘴 (约1100 oC)、废热锅炉炉内 (大于316 oC)管线等部位。硫在350～400 oC以上时可以直接和普通碳钢反应生成硫化铁，反应式如下：FeS--- FeS在碳钢设备处于230 oC以上的高温环境时，H S可直接与铁发生反应生成硫化铁 ，反应式如下：H2SFe- FeSH2作者简介：王建峰 (1974-)，男，工程师，现从事煤化工生产管理工作。

同时，H，S发生分解 ，新生成的活性硫也会与铁发生强烈反应。

1.2 低温 H，S腐蚀H2S亦是-种活性硫化物。低温 H：S腐蚀主要发生在装置中温度较低部位 ，如硫冷凝器 出口 (约 145℃)、硫槽人孔(约 110℃)等部位。H S与腐蚀介质 (如 NH，、水等)共同形成腐蚀环境，H s发生电离，促进氢去极化腐蚀反应，加速腐蚀进行 ，碳钢表面的氧化皮或锈层在有孑L隙的情况下，S 、HS-、s0；-等离子可到达钢铁表面，在钢板表面局部形成点蚀，是造成钢材出现点蚀的根源。此外 ，脱硫装置停工期间，残留在设备 、管线中的硫化氢、硫化亚铁等遇水、氧反应生成硫代硫酸及其盐类 ，发生硫代硫酸 (盐)应力腐蚀。

H2SH2002 H2S 06FeH2002-- FeS 06x3、4、5圈1 硫冷器堵板上的腐蚀坑第 4l卷第 13期 王建峰等：脱硫装置的腐蚀原因及防护措施腐蚀情况如图 1所示。

1.3 So，腐蚀低温 (低于120～150 oC)时，SO2-0：-H 0(露点腐蚀)的电化学腐蚀主要发生在温度低于露点的部位，如过程气管线 、硫冷凝器的出口、尾气管线等部位。过程气 中含有大量SO 和少量s0，，造成设备的低温 SO2露点腐蚀和低温 sO3露点腐蚀。SO 在水和水蒸气存在条件下生成 H SO，，可引起硫冷凝器、尾气部分过程气管线及与过程气相连的接管短节部位严重腐蚀。当温度在 200～250 oC时，过程气中的 SO ，很少变成稀硫酸，但当温度低于 110 oC时，SO 几乎全部与水蒸气结合形成H：s0 ，从而形成对设备的腐蚀2 J。硫冷凝器、尾气部分过程气管线的H：SO 腐蚀主要是在容器和管道壁附近形成，尤其是在温度比容器和管道平均温度低的低凹部位。其中，在硫冷凝器的制造过程中，管板与换热管的连接采用胀-焊-胀或内孔焊接时，管子与管板连接面上就会存在间隙而发生剧烈腐蚀 ，如图 2所示。

图2 硫冷器管板腐蚀情况2 金属硫化腐蚀层的形态及特征脱硫装置的克劳斯炉、废热锅炉、硫冷凝器和附属管线内介质含硫浓度高，且多为气态硫。当 VASC送来 的酸气流量和成分发生变化时，由于尾气分析数据滞后，使得加入克劳斯炉的空气量调节滞后，装置系统 内可能会短时过氧或缺氧。因而，腐蚀层具有特别的结构○属腐蚀层大致为三层结构。外层是硫的沉积层，其厚度撒于当时过程气的成分 、温度和压力 ；中间层疏松、多孔，性脆而易脱落；而内层较 紧密细致。

中间层为金属硫化物与金属氧化物的混合物，二者的比例撒于腐蚀层存在于类似空气环境中的时间长短。长时问暴露于空气中几乎全部为金属氧化物，而在隔绝空气的条件下 ，完全以硫化物形式存在∷劳斯炉后部分过程气管线测厚数据往往比原始数据大，均是由于形成硫化物或氧化物后，金属管线的材质品质改变，且体积膨胀所至○属的硫化腐蚀层对金属的腐蚀无明显的保护作用，这是因为，该硫化层疏松多孔 ，附着性差 ，极易脱落。内层虽然较为紧密，但仍然有较大 的腐蚀缺陷，不足以完全阻碍 s 的渗透作用○属硫化腐蚀层相对基体金属的体积比很大，-般在2.5～4.0之间，因此，层内会产生很大的应力 ，腐蚀层易破裂，这都不利于对金属的保护○属的硫化腐蚀层形成-定时间后，就会失效泄漏。焊接修补会使硫化层中的硫脆化，硫的存在使新建焊缝不能形成良好的品格，以至在实际生产过程中，设备泄露后焊接修复十分困难，导致中断正常生产。 。

3 腐蚀防护的措施3.1 工艺方面3.1.1 温度控制温度是影响腐蚀的主要因素。-般情况下 ，温度升高 ，腐蚀速度加快。在较高的温度下，金属对活性硫腐蚀表现得更加敏感。温度升高同样会使本来活性不大的硫化物活性增大而造成设备的腐蚀。因此 ，克劳斯炉内温度约 1100 qC、废热锅炉管程出口温度在 316℃以上，这-温度下，高温硫腐蚀不可避免，但可避免低温 SO 、SO，露点腐蚀。

硫槽人孔处的温度约为 110℃，容易 出现低温 SO 、SO，露点腐蚀。因此，在该处应注意外设保温层，提高硫槽人孔处的环境温度，减缓腐蚀。

硫冷凝器管程温度控在 140～150℃之间。-方面，在这- 条件下，基本不存在严重的高温硫腐蚀，但会存在低温露点腐蚀；另-方面，硫冷凝器在生产过程 中，温度大幅变化会造成管束与壳体因膨胀系数不同引起焊缝处应力变化，与焊接应力共同作用在内表面形成应力腐蚀裂纹与疲劳裂纹，当裂纹沿管壁扩展到外表面时就会与露点腐蚀共同作用，很快使设备产生泄漏。因此，操作温度的平稳对延长设备使用寿命非常有益。同时，在停工时，系统保持较高的温度可以防止冷凝水的存在加重腐蚀，因而系统内保证较高的温度有利于防腐。

3.1.2 克劳斯炉合理配人空气量严格按照工艺指标进行精心操作。搞好仪表维护 ，保证尾气分析仪等在线仪表工作正常，准确配入空气量 ，合理硫化氢的转化率，防止欠氧 H：S没有按 1/3的比例氧化，或过氧化产生过多的s0：、SO ；减少 H：s的腐蚀和低温 s0 、S0，露点腐蚀。为最大限度的减少脱硫系统尾气夹带 SO 、SO 导致管线的腐蚀，须保证正常的氨水喷洒，确保喷洒液 pH在 7～8左右，可有效防止腐蚀的发生。

3.1.3 防止泄露加强设施运行管理，防止硫磺和过程气泄漏 ，杜绝脱硫现场的漏水和水蒸汽，使脱硫系统的装置处于干燥 的环境 ，减少设备外部腐蚀。

3.1.4 减少开停工次数可大大减少设备内部表面和空气中的氧气 、水等物质的接触几率，明显减少腐蚀的产生。此外 ，系统停工检修 的情况下，对部分不需要检修的设备可采取氮气保护的措施，系统保持正压，防止氧气、水的串人。

3.2 设备方面3.2.1 外部保温对脱硫系统的设备来说，进行设备外部保温是必要的，这是由于整个生产过程存在着 s0 、sO，、H：S、水蒸汽、硫蒸汽等气体，设备壳体内部衬里可以减少高温硫腐蚀，但设备壁温也不能过低，必须高于露点腐蚀温度，硫磺回收装置设备的外壳-般要求在 120℃以上，否则就会导致严重的低温露点腐蚀 ，影响设备的使用寿命。

3.2.2 合理选用材质对于高温下易于烧坏的克劳斯炉烧嘴应考虑更换耐高温腐蚀的材质 ，比如，陶瓷烧嘴；对废热锅炉炉管、输送过程气等酸性介质的管道、弯头等，采用含铬 18% 以上的合金钢和渗铝钢能够较好的防止硫腐蚀。对阀门、垫片应选用衬里或耐硫腐蚀的材料。

3.2.3 改进关键设备结构脱硫系统使用的固定管板换热器容易泄露是 目前影响生产的主要矛盾。原因是由于温差热应力 ，使管板管 口焊缝易发生应力腐蚀。而且焊口-旦泄露，补焊修复相当困难，而且使用寿命很短。目前，改进方法是-方面使用弹性管板，以减懈(下转第283页)第41卷第 13期 陈明杰等：制药工程专业实验室的建设与教学实践 283明显不足 ，平时理论课上看不出问题 ，-到动手做实验，学生连搭-个最简单的回流反应装置都显得非常生疏。经过几次的实验训练后，才变得熟练起来 ，明白各个设备和玻璃仪器的功能和操作方法。通过这些实践教学，不仅使学生的动手能力得到了训练 ，也使得专业教师的理论水平和应用能力得到较大提高，多次在各级学术会议上交流，编写该专业系列教材并 出版。

践对于学校应用型人才的培养是重要的可行措施之-，对学生综合素质的提高和应用能力的培养起着积极的作用。只要我们扎扎实实地进行改革，随着实验教学作用的充分发挥，素质教育的实施会卓有成效，就能培养更多的具有创新能力的应用型人才。

[1]4 结 语经过制药工程专业实验室的建设与教学实践，初步形成了我校制药工程专业应用型人才的培养模式。以专业实验室的建设为依托，通过专业实验内容的改革和创新来训练学生的专业技能，培养学生的科研能力，提升学生的综合素质。以实践教学体系中部分专业课程实验内容的增加，来培养学生的实际操作能力，将理论知识与实际操作相结合的能力 ，从而加深对理论知识的理解和掌握。实践表明，专业实验室的建设和教学实