合成气装置中脱硫设备的损伤原因与处理

value Engineering合成气装置中脱硫设备的损伤原因与处理Causes and Treatment Measures of Desulfurization Equipment Damage of Synthesis Gas Plant沈红 Shen Hong(宜宾职业技术学院,宜宾644000)Yibin Vocational and Technical College, Yibin 644000, China)摘要:合成气装置的脱硫设备处在硫化物腐蚀最为严重的条件下因此对其形成的损伤也是最为严重的所以应在检测和数据分析的基础上,采取针对性的措施对其进行防治,保证生产的安全和连续Abstract: The desulfurization equipment of synthesis gas plant suffers the most serious sulfide corrosion, therefore, its damage is also the mostserious. In view of this situation, targeted measures should be taken to prevent its damage based on detection and data analysis, so as to ensure the safe关键词:脱硫工艺;脱硫腐蚀;腐蚀检测;原因分析;处理措施Key words: desulfurization process; desulfurization corrosion; corrosion detection; cause analysis; treatment measures中图分类号:TH6文献标识码:A文章编号:1006431(2011133-0027021合成气装置脱硫工艺原理与流程概述物质在溶液和气流的冲击作用下就会出现剩离,在此作用下就会对11合成气脱硫的基本原理合成气脱硫的工艺原理是采用的脱硫设备产生损伤,并加剧腐蚀。改良后的ADA法进行脱硫,主要是对裂化中出现的硫化氢气体。起22电化学损伤电化学腐蚀通常来自与水和电解质的共同作反应的基本原理就是利用碱性溶液如:碳酸钠等为吸收溶剂,ADA用,在脱硫液对碳钢设备的腐蚀基本上就是一种电化学腐蚀过程溶液为氧载体,在催化剂的作用下完成对裂化气中硫化氢的吸收,是一种有氧参与的电化学腐蚀。在前面简述的脱硫方法中其脱硫液以此完成对气体脱硫的目标。按照前面的基本原理分析,碱溶液与为强电解质,其中含有钒和硫化钠就是一种强氧化剂,因为各种设硫化氢之间会发生一系列的化学反应。其中硫化氢在反应中被钒元备的工艺状态差异,不同部位的金属电位也会出现差异,所以就容素氧化成为硫元素,而钒元素则从五价变为四价。此时四价钒与氧易产生电化学腐蚀化状态下的ADA相互作用,生产还原态的ADA,而四价钒再次成脱硫工艺中碳钢设备的损伤主要是氧化的去极化过程引发的,为五价,恢复了钒的活性,可以投入到再次使用。ADA溶液的再生首先氧迁移到达阴极而后在阴极上发生离子化过程,也就是空气是在再生塔中通入大量的空气,空气中的氧将会还原ADA氧化,完中的氧气分子穿过空气与电解质的相接处然后对流通过厚度较大成还原,恢复其活性,同时单质硫则被吹出。的电解液,最后到达金属表面,氧分子通过吸附效应相对固定在金12脱硫工艺流程(图1)在合成气装量完成生产后裂化气从属的表面,从而形成一层溶液扩散到达金属表面。如果金属表面已脱硫系的脱硫塔底部进入到脱硫循环,底部的气体与上部喷淋出的经出现了被腐蚀的物质氧分子则需要穿过这些腐蚀产物才能到达ADA液体进行接触,在支持气体、液体相互反应的工艺作用下,完金属表面,增加了氧分子扩散阻力。在设备中因为碳钢设备的形状成脱硫处理,排除的气体从塔顶排除,进入下一步生产。而吸收了硫差异就会产生不同的吸附效果和解除活性,氧分子扩散到其表面的化氢的溶液从塔底排除,进入到氧化再生塔中,再生塔的工艺是从阻力也就不同,扩散量和电位也就不同。碳钢表面的含氧量多少就底部吹入空气,使其与溶液相混合,完成脱氧处理。反应后析出的单会影响腐蚀损伤的程度含氧量多的脱硫液与金属解除就会产生较质硫会随着气泡上浮,悬浮在再生塔的上部,最终凝聚成较大颗粒强的去极化作用,电位较高就是阴极,而含氧量较少的脱硫液与金的硫,并从硫磺泡沫从再生塔的上部溢流口中流出,进入到硫磺回属接触就会成为低电位的阳极,从而形成了氧的浓差电池使得处在收的工序中,至此就完成了脱硫。阳极的金属受到腐蚀。H23腐蚀的主要形态①全面损伤。腐蚀的是一种主要形式就是全面腐蚀,其特征是以相同的速度对内壁材料产生全面的均匀腐蚀,其表现是客器的大部分都遭到破坏,常用的衡量方法是单位时间内的腐蚀质量或者厚度损失,在没有局部腐蚀的情况下,整体变薄对装置的破坏性是较小的,此种均匀腐蚀在脱硫装量中几乎是最为常见的,只要年腐蚀的厚度不超标就不会影响生产。②局部损伤。局部腐蚀的情况较为复杂多样,主要是点蚀和流动导致的局部腐蚀。点蚀的敏感性通常会随着气分压增加和介质的温度升高而增一如清动性湾的抽就是冲剩政素夜取托成数各种各样的微型电池效应,后者产生的电化学腐蚀就会造成局部出现腐蚀区域。局部腐蚀的过程发生的几率较大速度快位置隐蔽硫夏危害性也大于全面腐蚀。局部腐蚀对脱硫设备的影响主要是导致设备产生泄漏是需要控制的一种腐蚀形态3脱硫设备的损伤情况检测与分析3.1脱硫塔的损伤检测和原因分析①检测。在对脱硫塔的检图1脱硫流程图测发现,整个内部的表面被较厚的沉积物和腐蚀产物所覆盖,堆积2脱硫设备中腐蚀损上的机理和形态物下面的金属结构存在明显的腐蚀,包括全面腐蚀、坑状腐蚀。在脱21硫化氢的化学腐蚀硫化氢气体溶于水后就会对金属材料硫塔的中部和下中国煤化工对中间的塔节进行产生极强的腐蚀作用,在吸收塔的底部气体液体相接处的部位,因细致的检测,出去蚀较为严重,其腐蚀为硫化氢含量较高其与铁作用就会产生质地松散的硫化亚铁。此成片分布,且十CNMH到6mm,深度更达到了15mm,个别的则造成了塔壁的完全腐蚀,导致介质泄漏。塔外作者简介:沈红199-),女,四川泸州人,本科,讲师,研究方向为化学工程连管的腐蚀则集中在管内量的下半部分,严重的也造成了穿孔。针及工艺。对表面和内部进行了无损检测,对塔内的多处腐蚀严重的区域进行g·价值工程了无损检测,探测的结果表明其损伤还没有形成裂纹。对塔体的中从而导致其材料的抗硫化能力减弱容易出现应力腐蚀开裂;加之间段进行了单晶斜探和单晶直探进行UT探伤,没有裂纹、层状裂较高的工作应力和参与应力的作用,更加剧了此种损伤。另外,奥氏纹等情况。表面覆盖物的成分检测,塔内的覆盖物主要是取自塔壁体不锈钢管是一种固溶态或者是敏化态,在含有硫化氢的介质中都内蚀坑中的样本,和取自塔壁腐蚀物的样本进行了分析和检测,其会呈现出应力腐蚀开裂的敏感状态,前者是穿晶体、后者则是沿晶中硫、铁元素的含量最高。对塔外连管的水平位置进行覆盖物提取,体,所以出选材和介质因素外,脱硫分离器破裂和焊缝的焊接质量主要是空洞位置、管内的腐蚀物进行检测,其结果:腐蚀物(基体),也是息息相关的。硫31%和铁63%含量较高腐蚀物(白色),硫含量与铁含量基本持4合成气装置中脱硫装置的损伤处理平;腐蚀物(颗粒状),铁含量最高达到了86%②损伤分析。从腐蚀41材料的选择在实际的生产过程中应选择耐腐蚀性能较好损伤的角度看,肇厚大面积变薄坑蚀、穿孔等,腐蚀的成分看塔壁的材料来制作脱硫设备,根据实践的经验表明,对低温高含硫量的附着物的硫含量较高,脱硫塔内所形成的腐蚀主要是由硫化物引起介质进行加工的时候,选择碳钢或者铁素体类材料、马氏体材料、双的。已知的流和硫化物腐蚀是脱硫塔的主要腐蚀形式,其主要的腐向钢类、镍合金钢复合材料等是可以有效的提高其抗腐蚀的能力蚀原理就是电化学腐蚀,在反应条件为较低温度的时候,硫化腐蚀的。所以在生产中应当根据实际的情况选择材料。的介质主要是硫化氬,其过程是硫离子与氢离子的分离,阳极过42进行表面喷涂后续保护措施也可以有效的控制腐蚀的出为铁转化为硫化铁,阴极过程为氢离子的转化,阳极和阴极过程在现如对分离器的焊接部位进行必要的涂层保护就可以有效的抑制富含硫化氢的时候最为强烈,所以对设备造成的损伤也是较为复杂其形成腐蚀。复合复层的方法。如:采用四层覆盖层前两层为金属的。阳极过程所形成的是全面腐蚀、坑蚀等严重的时候其腐蚀的速铝覆盖层后两层为环氧树脂覆盖层;或者采用聚脲弹性材料等,在度可以大于10mm/a,在较短的时间内就可造成设备内壁的严重腐脱硫生产中可以有效的抑制腐蚀和应力腐蚀的破坏,能够将电化学蚀,导致其变薄和穿孔。阴极过程是造成设备氢脆、氢鼓泡、氢开裂反应控制在允许范围内,减缓全面腐蚀、坑蚀和阳极性质的腐蚀同等,严重的时候裂纹发展速度也十分快速,甚至导致设备的低应力时也可以减少容器内表面产生氢离子的数量,这样就有效的阻止了破坏。③损伤原因分析。通过前面的检测结果进行分析,当硫化氢的氢离子向外壳金属中进行渗透的情况,防止了阴极型的应力腐蚀含量较高的时候环境温度到达5-40℃时钢制的容器就会容易发工程的实践证明,复合、复层的保护有长期性和高效性的优势,对于生阴极过程的损伤,因为碳钢的强度级别较低,容易出现氢鼓泡、开脱硫设备有较好的保护作用,有效的降低了设备腐蚀的速率裂而强度高的则容易出现应力开裂。其原因就是低温范豳内,阴极43奥氏体容器的选择此种设备的选择应注意尽可能的减少过程形成的氳原子活力最强,可以对钢结枃产生渗透和扩散,同时焊接坡口,控制焊接中的热量输入、控制摆动、提高低层间温度焊接随着硫化氢的浓度增加此过程就会更加剧烈。的工艺水平,以此较少焊接接头出现在高温区域的范围,较少敏化在于介质中的硫离子浓度不断提高,碳钢或者合金钢的电机电温度持续作用的时间,并抑制焊接残余应力的作用,这样就可以保位就会发生改变,有保护作用的氧化铁膜就会被硫化铁膜所替代,证分离器的坑蚀危害此时内壁的保护作用就会降低。当硫化氢的分压提高的时候,就会44对脱硫塔进行复合复层通过上面的论述可以看出,针对脱形成无保护效果的硫化铁膜,此时的硫化铁是不稳定的易溶物质。硫塔的防治应采用更加全面而可行的措施进行保护,因此综合的看对当温度达到50℃时,这种硫化铁膜则会变得更加的不稳定。这种阳脱硫塔的损伤处理应利用复合复层的技术来完成对脱硫塔的最后处极过程所引发的就是全面的腐蚀和坑蚀温度到达80℃是腐蚀的速理,防治硫化物腐蚀。具体看:对复合复层的要求是金属复层颗粒应保度是最快的。而达到100-150℃时,此种阳极过程就会出现转变而持细致、厚度均匀、平整具备金属光泽并与基层可以紧密的结合起形成不易溶解的硫化铁,因此在110-120℃是腐蚀则会降低。来,有机复层应保证完好、厚度一致、无脱落、无起层、无溶胀、有光而在实际的生产中脱硫塔的运行温度为40-60℃,此时硫化物泽等技术要求;复层的制备过程,应先对喷涂区域进行无损伤检测;的含量较高,同时还含有一定量的一氧化碳和氯离子,这就说明此对喷涂区域进行表面处理如喷砂等,露出金属并除去油污等杂质时脱硫塔的工作情况是最容易产生腐蚀的。因为脱硫塔介质中含有对金属进行热喷涂然后是有机喷涂;最后对喷涂的质量进行检测。的一氧化碳和氯前者会降低溶液的PH值后者则与硫化氢形成持续观测其使用的效果,上述处理后的脱硫塔经一段时间的运行,循环腐蚀,所以可以加剧阳极腐蚀的过程,也成为了造成脱硫塔严并进行全面检查内壁复合复层完好整塔全面测厚,筒体最小壁厚重腐蚀而损伤的重要原因。另外介质在脱硫塔内的流动和冲击也为290m,封头最小壁厚为29mm,相比改造初期壁厚几无变化。是造成其加速腐蚀的原因之-。5结束语32分离器的损伤原因分析合成气装置中的脱硫设备所产生的损伤通常来自与腐蚀,此种321检测在对分离器的检测过程中发现容器的内部附着的腐蚀有全面腐蚀和局部腐蚀而局部腐蚀使其形成的损伤将直接影是褐色物质分离器内部没有均匀的腐蚀情况泄漏的位置多集中响生产。因此在实际的处理中应对局部腐蚀进行重点的控制和处在筒体纵向焊缝上。在漏点附近进行了进一步的探伤检测,检测的理。其目的就是要有效控制电化学腐蚀的形成和发展,实践经验证结果是在其内部存在多条表面裂纹,其最长的为100m,最短的有明利用涂层技术对脱硫塔进行内璧防护取得了较好的效果。参考文献成了介质的泄露。在泄漏点附近存在一些小裂纹,裂纹多少集中在[]张明利用涂层法防治合成气装量中脱硫设备的腐蚀门安徽化工,焊接区域范围内,从内壁开始其宏观的走向是垂直于焊接缝隙也2010,(sl)有沿着焊缝熔合线而形成的裂纹。[2喻朝善合成气装置脱硫的设备防腐指施门重庆职业技术学院学报,在观察中发现,容器外壳的母材基本构成是奥氏体,含有较多2006,(02).的硫化物杂质;焊缝金属的构成也是以奥氏体加铁素体构成;裂纹3孙伟朱君玉化工企业脱硫设备受腐蚀失效分析和预防J腐蚀与防所处的位置是焊接热影响区域;裂纹形成、起始发展基本是沿着晶护,2007、(03)体形式。另外在裂纹断囗的检查中,发现裂纹断口的微观形象中显4]刘文忠溶剂再生塔腐蚀损坏问题的分析及处理U腐蚀与防护示其与焊缝相垂直的特性,也有沿着熔合线展开的裂纹断口。这些20001微观的裂纹形式证明,裂纹断口上虽然覆盖着不同厚度的腐蚀后产S]胡洋,杜博华,刘国义合成气蓑量中脱硫系统的腐蚀与防护腐蚀物,但是依然可以看到其呈现清晰的沿晶形式,断口的二次裂纹较与防护,2009,(08)多,裂纹间也填充了腐蚀产物。对裂纹进行进一步的分析,即对腐蚀6]朱冬阳高磊,杨志强脱硫装置易腐蚀管线防腐技术的研究及应用办管道技术与产物进行了详细的分析表明其覆盖物的化学成分中多数为铁离子。[刀郑新兵iVL中国煤化工皆施[]管道技术与设备322损伤性质和原因从损伤的性形式、腐蚀的产物看脱硫2010,(04)分离器的腐蚀性质是一种硫化物应力腐蚀导致的设备裂纹。造成此(8于洋年CNMHG我量鹂饮刀号防u求化工,2010,(01种情况的原因是:奥氏体不锈钢分离器在使用中具有硫化物应力腐9曹祥化工厂硫回收装置技术选择与防腐处理[广东化工,201002蚀开裂的趋势,介质中含有较高的硫化物,外壳材料含有的碳元素0刘宇文脱硫工艺中设备损伤检测与防腐技术的应用门广东化工,较高焊接热输入较大导致了温度敏感区的扩大滞留时间也增长,2010,(06)