硫磺装置烟气碱洗设施脱硫液循环泵腐蚀原因分析及对策

作者:未知

  摘 要:独山子石化公司炼油厂第二联合车间、第三联合车间烟气碱洗设施脱硫液循环泵运行过程中发现机泵振动大、出口压力、流量波动等问题而进行解体检查,发现机泵叶轮、蜗壳腐蚀严重,对其存在的问题进行针对性分析,提出解决方案,在同类装置中有借鉴意义。
  关键词:硫磺回收;碱洗;脱硫液;腐蚀;问题
  1 烟气碱洗设施介绍
  独山子石化公司炼油厂第二联合、第三联合车间硫磺回收装置烟气碱洗设施,均采用文丘里脱硫(SVDS)技术,主要设备有烟气换热器、文丘里喷射混合器、碱液洗涤塔、烟气引风机、碱罐、注碱泵、碱液循环泵等设备组成。SVDS技术使用浓度为30%的NaOH溶液做为吸收剂,利用文丘里的抽吸作用对尾气进行抽吸、洗涤,气液两相的充分接触发生酸碱中和反应,脱除烟气中的SO2和固体颗粒,净化尾气在碱液洗涤塔内经过高效气液分离器分离水分,经烟气换热器加热升温后达到露点温度以上排至大气。脱硫机理是NaOH与SO2溶于水生成的亚硫酸溶液进行酸碱中和反应,烟气SO2的控制主要通过调节NaOH溶液的加入量来调节循环液的pH值来控制。
  2 腐蚀情况介绍
  第二联合车间2018年12月24日,发现脱硫液循环泵10221-P-401B泵体蜗壳处有砂眼渗漏。12月25日对该泵进行拆检,发现泵体蜗壳内部腐蚀导致砂眼泄露,内部整体均匀腐蚀比较严重,且叶轮表面有明显坑蚀,此泵自安装至今累计运行时间6个月。
  第三联合车间此泵的前耐磨板安装螺孔处已经冲刷腐蚀穿孔,查阅机泵出厂资料,泵体、泵盖、前后耐磨板材质是ZG230-450,叶轮材质是1cr13,此泵自安装至今累计运行时间1个月。
  3 原因分析
  3.1 机泵汽蚀
  烟气碱洗塔C-401底部设置有氧化段,通入15m3/h的非净化风,控制外排污水COD达标排放。氧化过程采用两相喷射式喷嘴以利于形成微小气泡,保证亚硫酸盐充分被氧化。
  由于氧化过程回塔线距离碱洗塔C-401液相出口很近,两条线中心距离为1.322m,在塔内塔液相出口与氧化段进口的距离则更近。氧化段回塔产生的部分气泡因液体流速快而无法溢出,直接被吸进脱硫液循环泵P-401进口,在进入泵叶轮流道时减压,气泡破裂,造成机泵汽蚀,叶轮表面被破裂的气泡“炸”出蜂窝状的坑蚀。
  3.2 碱液腐蚀+冲刷
  此泵泵体选用材质为25#钢,介质是pH为8的碱性循环液,温度在55℃左右,介质内成分主要为氢氧化钠、亚硫酸钠、硫酸钠等成分。在较高温度和一定浓度的氢氧化钠溶液的特定环境下,热碱溶液会对碳钢产生应力腐蚀,这种现象俗称碱脆或苛性碱脆化。反應原理如下:
  3Fe+7NaOH→Na3FeO3·2NaFeO2+7H+
  NaOH→Na3FeO3·2NaFeO2+4H2O→Fe3O4+7NaOH+H+
  3Fe+4H2O→Fe3O4+4H2
  由上述反应可知,氢氧化钠的在钢的腐蚀中起着催化作用。反应生成的四氧化三铁覆盖在碳钢表面,形成一层保护膜。但是由于机泵汽蚀加上流体的高速冲刷,造成形成的保护膜被剥离冲刷脱落,加剧腐蚀,最终导致泵壳大盖螺栓孔处腐蚀穿孔。
  4 结论及对策
  ①上述问题的集中出现,该泵的长周期运行已经严重威胁装置安全运行、环保达标排放,建议将机泵蜗壳及叶轮材质进行升级,选用耐腐蚀的双相不锈钢材质。
  ②通过对进塔非净化流量的控制,可有效控制汽蚀对机泵的的腐蚀,同时对比该塔外排含盐污水COD的含量,发现进塔非净化流量与外排含盐污水COD成反比,目前我厂已彻底停用进塔非净化风。
  ③后期通过对该泵的材质升级改造,持续关注该泵的长周期运行及外排含盐污水COD含量,为此类装置的运行提出参考依据。
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