优化脱硫操作 减少设备腐蚀
某厂采用栲胶法脱硫。已运行约6年时间，运行效果基本良好，脱硫效率在99.75%，但腐蚀问题较严重，有的设备已更换，有的设备也进行了补漏。在大修检测中，发现不同设备腐蚀程度不同，且同一设备的不同部位腐蚀程度也不相同。因此腐蚀问题是该厂栲胶脱硫面临的较严重问题。
1、腐蚀原因及机理
1.1化学腐蚀
在吸收塔底，气液相部位，因硫化氢含量较高，与铁作用生成疏松的硫化亚铁。此硫化亚铁在溶液及气流的机械冲刷下剥落，如此反复进行使腐蚀加剧。
1.2电化学腐蚀
此种腐蚀是在有水及电解质存在时发生的腐蚀，栲胶脱硫液对碳钢设备的腐蚀基本上属于由氧扩散控制的电化学腐蚀。
栲胶法脱硫是典型的二元湿式氧化法脱硫，栲胶脱硫液是强电解质溶液，偏钒酸钠和醌态栲胶本身是强氧化剂，由于各个设备所处的工艺状态不同，则不同部位的金属的电位不同，产生电化学腐蚀。
脱硫工序碳钢设备的腐蚀主要是氧的去极化过程造成，首先是氧迁移到阴极，而后在阴极上发生离子化的过程，即空气中的氧分子穿过空气与电解质的界面，然后靠对流通过相当厚的电解液，最后要到达金属铁的表面，氧分子必须通过被吸附在金属表面不动的一层溶液扩散到达金属表面。如果金属表面已生成有腐蚀产物，氧分子必须在越过腐蚀产物层，更增加了氧分子扩散阻力由于碳钢设备表面不同部位，具有不同的吸附能力和不同的接触活性，氧扩散到表面的阻力不同，扩散的量也不同，因此各部位电位也不同。碳钢的表面和含氧较多的脱硫液相接触的部位氧的去极化作用强，电位较高为阴极（因氧的浓度高，夺取电子能力强），而与含氧较少的脱硫液相接触的金属电位低成为阳极，形成氧的浓差电池使阳极遭到腐蚀。同时氧浓差电池使硫疤下H+富集，酸性增强。
电极过程如下：
阴极区：O2+2H2O+4e-→4OH-
阳极区：Fe-2e-→Fe2+
腐蚀产物：Fe2++2OH-→Fe(OH)2↓
有氧存在进一步氧化：
4Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)2↓
褐色氢氧化铁在溶液中溶解度比氢氧化亚铁更小，腐蚀产物疏松、脆而多空，不能阻止金属铁继续腐蚀，最后转化为更复杂的铁锈（以nFe·mFe2O3·pH2O表示）。腐蚀产物的成分和结构是决定腐蚀速度的重要因素。
2、该厂脱硫各设备腐蚀情况及原因分析
自脱硫开车以来，初期开车生产状况很不正常，系统悬浮硫高，硫泡沫浮选不出来，设备腐蚀严重。后对系统进行了流程及设备改造，生产逐步转向正常，各项指标也达到正常。
2.1造成各设备腐蚀的因素可能有以下几种：
（1）开车初期的几个月，脱硫系统进行空运转，空循环，期间未加任何原料，最后测试分析结果溶液呈酸性，这有可能是腐蚀碳钢设备的一种原因。
（2）系统运行状况不正常，硫回收系统不能运行，系统悬浮硫较高，最高时到达3～5g/L，硫泡沫粘度大，硫颗粒细小，使各设备积硫严重，形成电化学腐蚀的部位多，疤下腐蚀严重。同时悬浮硫高，造成副反应加剧。
（3）在系统改造之前，系统副产物Na2SO4（即最终的氧化产物）含量高，若溶液中Na2SO4>40g/L，系统设备已有很大腐蚀；若溶液中Na2SO4>80g/L，则设备腐蚀相当严重。而我厂Na2SO4含量最高达128g/L，很少在40g/L以下，对设备已造成了相当严重的腐蚀。经过改造之后，Na2SO4含量基本控制在40g/L以下，此种腐蚀因素减少了对设备的腐蚀，但以前对设备造成的腐蚀已不可修复。
（4）水煤气与脱硫液接触面的腐蚀较严重，因为此处的化学腐蚀及电化学腐蚀均存在，以至于设备腐蚀严重。
（5）如果溶液中Cl-存在时，副反应产物SO42-与原料中带入的体积很小的Cl-能够穿透金属表面保护膜，使阳极产生去极化作用，加剧腐蚀。我厂用过的纯碱有两种，一种含[Cl-]为0.31%；另一种含[Cl-]为0.23%，脱硫贫液中含[Cl-]为0.67%。有相当长一段时间SO42-含量较高，与溶液中存在的[Cl-]共同加剧了设备的腐蚀。另外，脱硫岗位东邻盐酸吸收岗位，氯化氢曾发生过多次泄漏，对脱硫设备也有影响。
2.2脱硫各设备腐蚀情况：
（1）高位槽：此设备是再生槽浮选出来的的硫泡沫进行加热分层的设备，内有蒸汽盘管，最初的高位槽及盘管均为碳钢材质，壁厚为10mm，后更换一新不锈钢槽，盘管也改为不锈钢材质。因为硫泡沫在槽内应加热到60℃，而实际上经常超过此温度，副反应严重，悬浮硫高，底部硫膏含有副盐多，且电化学腐蚀严重。在更换前，槽底部管段及法兰、槽下部约直径1.5m范围的器壁大面积腐蚀，出现较大漏洞。高位槽是脱硫设备中腐蚀最严重的设备。
（2）硫泡沫槽：此设备是在2000年6月改造过程中新增加的设备，直径为φ2800mm，体积为14m3，内部未做防腐处理，内部有蒸汽盘管，材质为碳钢。再生槽浮选出来的硫泡沫先流进硫泡沫槽然后由泡沫泵打入高位槽，因此槽直径较大，积硫严重，电化学腐蚀严重，硫泡沫槽是继高位槽之后的最易腐蚀的设备。在2002年5月大检修中更换为直径φ1600mm，体积为5m3的新设备，内部做防腐处理。
（3）脱硫塔：脱硫塔直径为φ2400mm，高为35560mm，壁厚10mm，材质为碳钢，内装4层聚丙烯阶梯环填料，每层填料高度为2940mm，填料层之间有液体再分布器，共3层。在脱硫塔内水煤气与脱硫液逆流接触，溶液中的Na2CO3吸收H2S，同时发生析硫反应。脱硫塔内的腐蚀既有化学腐蚀，又有电化学腐蚀，腐蚀严重的部位在脱硫塔底层填料底部，煤气进塔后首先和B入孔下470mm处接触，气流直接冲刷对侧器壁，此处H2S浓度高，HS-浓度最高，PH值最低，此处最易腐蚀：积液及Na2SO4等副盐也是设备腐蚀的一个因素。2001年曾在下层填料底部发生过煤气泄漏，进行修补。在2002年5月大检修中，发现脱硫塔下层填料底部减薄平均3mm，环状处腐蚀严重，以脱硫塔东南部为最，在脱硫塔内部手摸有凹凸不平感觉，同时底层填料箅子板腐蚀已有部分脱落。检修过程中对B入孔下470mm处进行了加强，更换腐蚀的箅子板和工字钢支架为不锈钢材质，并对下部进行了防腐。
（4）喷射氧化再生槽：此设备是还原态栲胶氧化为氧化态栲胶及浮选硫泡沫的设备，分内筒、外筒和扩大部分三个部分，由于溶液中存在的悬浮硫，在内筒的底部及外筒的底部均有一定厚度的积硫，在2002年5月大检修中，测壁厚发现外筒底部有3处腐蚀减薄，出现漏点；喷射管外壁腐蚀严重，δmin=3mm，壁厚平均为9.2mm。
溶液反应槽及贫液槽底部法兰腐蚀，有漏点。
综合各设备腐蚀情况，在积硫较多的部位，设备腐蚀较严重。脱硫工序各设备均有不同程度的腐蚀。
3、减少腐蚀的方法及措施
（1）应使溶液再生良好，尽量减少副反应，减少Na2S2O3等副产物的生成，同时要保证溶液中有适量的钒酸盐，力求防止氧化过度及空气与溶液接触时间过长，以尽量减少Na2S2O4的大量生成。溶液中Na2S2O4含量应严格控制在40g/L以下，越低越好。
（2）应保证溶液组分含量适宜，使析硫颗粒较大，便于分离，并加强过滤以尽量降低溶液中的悬浮硫，减少设备积硫。
（3）对于易积硫的设备及管道，应适时进行定期排放，防止硫沉积。
（4）尽量减少[Cl-]的带入。
（5）对于易发生严重腐蚀的设备，如再生槽，最好能够在内部做不锈钢衬里，防止此重要设备因腐蚀而影响生产。
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