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碱洗脱硫工艺设备腐蚀分析

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赵云晖魏宏元田艳伟李青燕李佳明

摘要：第二净化厂碱洗脱硫装置自建成运行到第一次停车检修已有10多月的时间，在检修期间，发现其内部有不同程度的腐蚀现象，本文就其工艺原理、运行工况及腐蚀情况进行腐蚀分析，并提出相关运行建议。

关键词：碱洗; 酸性气体;设备腐蚀

一、碱洗装置简介

（一）流程简介

焚烧后的含硫烟气经焚烧炉汽包初步降温至260℃左后，从洗涤塔下部进入，在微酸环境下洗去其中的微量三氧化硫、烟尘，后经洗涤塔冷却的含硫烟气自脱硫吸收塔底部进入，在塔中与来自塔上部进入、喷淋而下的NaOH溶液逆向接触被吸收酸性组分，再由塔顶排入大气。

NaOH溶液由泵打至洗涤塔、脱硫吸收塔的塔顶循环液进口和管混合器上游，用以调节洗涤塔内溶液pH值、脱硫吸收塔内和氧化前的亚硫酸钠富液pH值，保证洗涤塔不被酸腐蚀，使二氧化硫吸收完全、吸收后的亚硫酸钠溶液达到最佳氧化的碱度环境。pH值8-9的亚硫酸钠溶液经氧化加热器加热后达到65℃以上进入氧化罐与空气接触生成硫酸钠溶液，之后过滤储存至后续流程。

（二）工艺特点

1、采用氢氧化钠或碳酸钠溶液作脱硫剂，脱硫塔结构设计独特，气液接触充分，脱硫效率接近100%，排放烟气中二氧化硫浓度不超过50mg/Nm3，满足国家及地方政府环保排放标准;

2、该技术成熟可靠，自动化程度较高;

3、工艺过程简单，操作方便;

4、工作环境友好，脱硫废液集中至下游进行提盐处理，无二次污染。

二、碱洗装置腐蚀情况

该碱洗脱硫装置自建成运行至第一次检修拆人孔检查已有10个月的时间，以下是该装置各个设备的运行与腐蚀情况：

（一）洗涤塔

1、工况

洗涤塔主要目的为洗除烟气中的烟尘和三氧化二硫，降低烟气温度，设备内部pH值控制较低，其运行工况见下表：

2、腐蚀现状

（1）洗涤塔底部沉积有较多黄色杂质，焚烧后尾气进口管线底部及内壁附着部分杂质。

（2）洗涤塔底部及内壁存在大量点状凹坑，其中液面范围（40～70%）内数量最多，底部人孔处有一处坑蚀，人孔盖有较多点状凹坑，凹坑深度最大约2.5mm。

（3）洗涤溶液分布管及捕雾丝网下部隔板中心位置腐蚀严重，捕雾丝网部分破损，内壁微小点状凹坑较多，顶部一根角钢因一端螺栓腐蚀掉落。

（二）脱硫吸收塔腐蚀现状

底部附着少量杂质，内壁较多微小点状凹坑，较洗涤塔轻微，塔底温变测温杆腐蚀穿孔;溶液分布管、捕雾网隔板腐蚀较洗涤塔轻微，中上部塔内壁及人孔附着一层腐蚀产物，易剥落;填料有轻微锈迹;顶部塔壁、烟囱内壁腐蚀较重，附着大量垢物。

（三）氧化罐

1、工况

氧化罐主要目的为将脱硫吸收塔来的亚硫酸钠溶液与空气接触氧化成硫酸钠溶液，其运行工况见下表：

2、腐蚀现状

氧化罐底部有少量掉落填料，填料表面有点状凹坑，部分凹坑已腐蚀穿透;内壁附着少量白色盐结晶粉末，盐腐蚀较重，存在大面积腐蚀点、坑。

三、装置腐蚀分析

（一）點蚀

由于硫磺回收尾气在焚烧后产生有少量SO3，同时氧化罐内亚硫酸钠溶液经氧化转化为硫酸钠，在溶液环境下均会产生强酸根，因此此类腐蚀在洗涤塔及氧化罐内情况较多，具体腐蚀机理如下：

设备内壁表面不平整或破损后，其与邻近完好金属表面构成“小阳极、大阴极”的局部电池，破损处为阳极面积小，四周平整处为阴极面积大。

阳极反应为：Fe→Fe2++3e，

Cr→Cr3++2e

Ni→Ni2++2e

阴极反应为：1/2O2+H2O+2e→2OH-

同时发生化学反应：Fe +SO3+ H2O→FeSO4 +H2

Fe +SO2+ H2O→FeSO3 +H2

破损处附近产生的Fe（OH）2、Fe（OH）3在附近聚集降低了溶液流动速度，减缓阳离子因溶液流动使其聚集于附近，随着孔内金属离子浓度增加，SO42+ 和SO3 2+逐渐向孔内迁移，发生化学反应：

Fe2++SO4 2+→FeSO4

FeSO4 +2H2O→Fe（OH）2+2H2SO4

Fe2++SO3 2+→FeSO3

FeSO3 +2H2O→Fe（OH）2+2H2SO3

生成的弱酸对设备对环境pH影响较小，而生成的强酸（硫酸）使酸性急剧增加，导致金属更大程度上的溶解，Fe（OH）2在破损空口处氧化为Fe（OH）3的疏松沉淀，随着硫酸根不断向孔内迁移，破损内处内pH值下降，腐蚀环境恶化，使点蚀加速进行。因此点蚀在洗涤塔底气液交界处分布较多。

（二）电化学腐蚀

从脱硫吸收塔、氧化罐内腐蚀情况来看，由于设备内介质为盐溶液，通过尾气流动带动溶液液滴附着于设备内表面，其电导较高，为不锈钢中的铁和外部氧气电子传递提供了便利，形成原电池，并通过电极反应对设备本体进行腐蚀。

四、一些建议

从上述腐蚀分析可以看出，碱洗脱硫装置设备腐蚀的主要腐蚀形式为电化学腐蚀、化学腐蚀等，可以从以下几个方面入手减缓碱洗脱硫设备的腐蚀速率，避免设备局部严重腐蚀，防止因设备腐蚀而导致装置停车现象。

（1）合理控制上游焚烧炉温度及供风，控制焚烧后尾气氧含量在3%以内，同时避免高温使二氧化硫过氧化生成三氧化硫强酸气体。

（2）平稳控制装置补碱量，避免因补碱断续导致设备局部临时pH值过低的情况出现。

（3）保证设备内溶液循环量，检修期间对设备内壁凹凸不平整处进行打磨平整处理，保证表面溶液流通顺畅，减少点蚀成核条件。

（4）对设备内壁进行防腐，选用耐酸、耐溶液、耐高温性的涂料进行内防腐，隔绝腐蚀介质与设备本体的接触机会。

参考文献：

[1]李晓亮，气体脱硫装置设备腐蚀原因分析及防护对策.化工管理，2016，17：20.

[2]刘燕敦，硫磺回收装置工艺设备腐蚀原因分析及防护对策.石油化工设备技术，2010，04：43-48.

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