摘要：在日常操作过程中，对硫磺回收装置各关键点进行监控，全面了解各种工况下因工艺条件、设备故障造成的装置异常，及时找出原因，制定解决方案，才能保证硫磺回收装置的长周期高效平稳运行。鉴于此，本文对影响硫磺装置长周期运行因素进行了分析探讨，仅供参考。
关键词：硫磺回收；腐蚀；泄漏；酸性水
一、生产现状
硫酸装置为实现长周期稳定运行，各生产厂家都在寻求突破口。在硫酸生产中，转化器阻力是影响产量和系统正常运行的重要因素。转化器阻力上升快，运行1年左右就需要停车大修筛分催化剂，造成系统不能长周期稳定运行，影响高负荷生产，降低开车率。因此，控制转化催化剂层阻力的上涨是确保装置运行周期延长的有效手段。系统大修时劳动强度大，转化器催化剂装卸、筛分产生的环境污染若防护不好对人体有伤害，安全、环保风险较大。
二、影响因素及应对措施
1、加氢酸性水汽提塔塔顶空冷器至回流罐管线弯头腐蚀泄漏
加氢型酸性水汽提装置汽提塔塔顶空冷器至回流罐管线规格为Φ273mm×8.5mm，材质为20＃钢，介质为酸气、水蒸气。2015年9月开工投用，2013年5月，该管线弯头处出现点状泄漏，在弯头泄漏点附近进行测厚，发现350mm×250mm的减薄区域。用钢板在减薄区域进行局部焊接贴补，因贴补钢板未完全覆盖减薄区域，导致贴补钢板边缘在使用6个月后又出现泄漏。原因分析：汽提塔塔顶酸气经过空冷器冷却后，其中的水汽开始凝结，形成含有液滴的层流状流体，进入长3.8m的垂直下降直管，其流体形态变为层流状，对泄漏弯头产生较大的冲刷撞击力。流体中的液滴和管壁发生撞击，可在管道改变方向的弯头外拱壁处引起冲刷腐蚀。
应对措施：空冷器出口至回流罐管线重新更换，更换的管线做管线内防腐。管线由Φ273mm×8.5mm更换为Φ300mm×10.31mm，增大管线内径和壁厚。2015年5月，更换此弯头前，弯头内壁及弯头前后300mm直管段内壁使用DH22－2换热器专用涂料进行涂刷，涂料距离焊缝100mm处的内壁打磨光滑，使介质能平滑过渡。使用1年后，装置于2015年5月停工检修，拆除此弯头检查，发现弯头内壁防腐涂层完好，无脱落及冲刷痕迹现象，只在弯头内壁有少量的锈迹。
低负荷工况下空冷管束偏流发生冻凝泄漏，因上游装置停工，溶剂再生塔塔顶气相负荷较低，造成空冷管束中介质分布不均，发生偏流，空冷热量分布不均匀；环境温度较低，造成空冷风机管束局部冻凝。在上游装置恢复生产逐步提高处理量时，溶剂再生单元产生的清洁酸气量逐渐上升，冻凝的管束遇热源化冻时造成泄漏。原因分析：冬季工况下对塔顶气相负荷偏低可能造成偏流的后果未评估到位，在空冷管束发生偏流后没有及时调整空冷器的运行状态，人员巡检不到位，未能及时检查出偏流部位，直至泄漏时才发现。应对措施：进入冬季后，根据生产负荷及时调节空冷器百叶窗开度。当环境温度低于－15℃时，将空冷风机靠近热源一侧调节反转，保持所有风机全开，形成热风循环，保证空冷管束温度，并定期用红外成像仪对空冷管束进行监测，查找薄弱点。此外，冬季可在空冷器周围使用彩钢板做防护措施，减少热量损失。冬季加强对空冷管束的测温，发现偏流的情况及时处理。
2、酸气带烃
酸气带烃造成制硫炉温度升高，余热锅炉管束积碳结垢，换热效果变差，导致出口温度升高。长时间带烃易造成催化剂床层堵塞，催化剂活性下降，产生的积碳在液硫流量较小的尾气捕集器硫封和三级硫冷器硫封罐内部堵塞，致使制硫系统压降上升。原因分析：清洁酸气带烃的根本原因是富液带烃。含氨酸气带烃的主要原因是两套酸性水汽提装置来水带油，其中，非加氢型酸性水尤为严重。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆非加氢型酸性水主要来自常减压及焦化装置，通过分析及现场采样判断，非加氢型酸性水含有乳化油，乳化原料水进入汽提塔，大部分乳化油汽提出来，通过空冷进入含氨酸气（85～100℃），带烃含氨酸气进入制硫炉中缺氧燃烧，形成积碳。
应对措施：胺液系统带烃的控制只能从各用户装置进行控制。①各脱硫装置特别是液态烃脱硫装置，要控制好液位（界面），防止因操作不当造成烃类带入胺液系统；②使用好富液闪蒸罐，在保证生产的前提下，尽量将闪蒸压力向低限控制，增加闪蒸效果，减少富液中的烃携带量。当上游装置因生产波动，造成大量烃类带入胺液系统时，及时控制带烃富液的来量减少对硫磺回收装置的冲击。酸性水带油需从源头控制，焦化装置根据外排酸性水水质乳化情况，选用合适的反相破乳剂，调整好反相破乳剂的加注量，使非加氢型酸性水在储罐中能够更好地实现油水分离，减少进塔酸性水中的油含量。最终解决措施是增加酸性水除油设施。
3、酸性水水封罐选材
酸性水汽提装置经常发生原料水储罐压力上升、水封罐投用不正常、长流水管线堵塞造成原料水罐压力频繁报警等现象。装置大修时对水封罐进出气相管线和液相管线进行检查，发现气相管线内有大量固体杂质，造成管线堵塞，且气相管线内介质有硫化亚铁自燃现象发生。原因分析：由于水封罐材质为碳钢，在酸性油气系统的腐蚀中，H2S除作为阳极过程的催化剂促进铁离子的溶解、加速钢材质量损失外，同时还为腐蚀产物提供S2－，在钢表面生成硫化铁腐蚀产物膜。对钢铁而言，硫化铁为阴极，它在钢表面沉积，并与钢表面构成电偶，使钢表面继续被腐蚀。由于原料水组分较为复杂，原料水罐顶部气相携带有少量烃类，而水封罐存在上述腐蚀过程，同时，气相携带的油类发生聚合等反应产生油泥，油泥与腐蚀产物逐步堆积在长流水流速较缓的罐底部，从而堵塞水封长流水排放管口，导致水流逐渐变小，由于长流水给水不变，进而导致水封实际高度增加，最终导致原料水储罐不能正常突破水封。应对措施：对酸性水罐顶部气相线、正压水封罐及水封罐排水管线材质进行升级，由现在的碳钢管线升级为不锈钢管线，减少因碳钢腐蚀带来的管线堵塞问题。
4、急冷水线腐蚀
5×104t/a硫磺回收及尾气处理装置急冷水管线原设计材质为碳钢，装置运行两年后，发现急冷水管线腐蚀减薄严重，最薄壁厚（DN50ｍｍ管线）仅2.5ｍｍ，若管线发生泄漏，只能对尾气单元停工处理。原因分析：急冷水管线发生腐蚀的主要因素是存在SO2－H2O的腐蚀。尾气中的SO2遇水会生成腐蚀性极强的H2SO3，当尾气中的SO2浓度增大时，急冷水的PH值迅速下降，当PH值低至6.5以下时，对设备管线的腐蚀加剧，SO2浓度越高，腐蚀性越强。尾气中SO2含量升高的主要原因如下：①开工阶段加氢催化剂预硫化；②停工期间加氢催化剂钝化，该过程会产生大量SO2；③正常生产过程中，制硫炉配风过大或加氢反应器配氢不足，致使尾气中的SO2还原不完全，穿透催化剂床层进入急冷塔。应对措施：①将原设计材质为碳钢的急冷水线及部分相连的酸性水线更换为不锈钢304管线，以降低腐蚀速率，减小因管线腐蚀泄漏而造成装置停工或人员中毒的风险；②正常生产过程控制好H2S/SO2比值，开停工期间控制好预硫化及钝化过程。
结束语
通过以上分析可以看出，硫磺回收装置的腐蚀泄漏问题是影响硫磺回收装置长周期运行的主要因素，腐蚀是不可避免的，但采取有效的防护措施可使腐蚀速率相对减慢。防止设备和管线的非正常腐蚀是保证装置长周期运行的一个重要措施。
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论文作者:冉军
论文发表刊物:《基层建设》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/12
标签：管线论文; 装置论文; 酸性论文; 弯头论文; 偏流论文; 硫磺论文; 催化剂论文; 《基层建设》2017年第26期论文;