气体脱硫溶剂再生塔塔壁腐蚀开裂原因及对策

气体脱硫溶剂再生塔塔壁腐蚀开裂原因及对策
某石油化工总厂炼油厂I催化裂化车间气体脱硫装置的溶剂再生塔于1978年设计制造，1984年10月投用，其筒体由三段组成，上下两段为SM41B+SUS321复合钢板；中间一段为A3R钢板。

在2015年4月第14周期开工蒸汽贯通试压期间，该塔第4个人孔以下东北侧方向上曾出现泄漏，打开保温层检查，发现塔壁上出现了一条纵向裂纹，经泄压、开人孔仔细检查，发现该裂纹位于塔板降液板的角焊缝上，因此对其内外壁进行了紧急补焊。

但再次试压时，在东南方向的同一高度上，又出现了4条较大的裂纹和许多细小的裂纹，所以又再次进行了补焊，补焊后继续投入使用。

该问题已成为威胁装置安全生产的重大问题之一，为此我们对该塔腐蚀开裂的原因进行了分析，并在操作上采取了相应的对策。

标签：再生塔；气体脱硫溶剂；腐蚀
1 开裂类型和特征
再生塔塔壁两次开裂的部位都在塔壁的中间段A3R钢板上，所以均为碳钢的腐蚀开裂。

第一次出现的裂纹，从内部观察，其位置在降液板的立位角焊缝上；从外部看，裂纹的总长度约150mm，宽3～4mm，为纵向裂纹。

第二次出现的裂纹，从外部看，其位置在塔壁环焊缝上下两侧，且4条主干裂纹是围绕着塔壁的外保温钉生成的，裂纹的形式仍以纵向为主；从里面看，裂纹的位置仍位于塔板及降液板的焊缝处。

同时，在塔壁内侧碳钢表面裂纹的周围还有约20条细小裂纹。

经过对其外部表面的深度打磨，发现该裂纹的特征是：在主干裂纹延伸时还伴有若干分支，呈现细长树枝状分叉，且裂纹穿过晶粒而延伸，与典型的应力腐蚀特征相吻合。

这也就是说，再生塔塔壁的腐蚀裂纹是由应力腐蚀开裂造成的。

2 腐蚀开裂原因分析
2.1 塔壁材质
再生塔塔壁钢材的化学成分均在要求范围内，为合格材质。

2.2 操作条件
在2014年第13周期开工运行期间，气体脱硫装置由于受催化裂化装置烟气轮机轮盘沉积催化剂过多、主风机组切换过于频繁（达16次之多）等因素的影响，再生塔的操作参数在这一运行周期内波动较大，由此加速了再生塔的腐蚀。

2.2.1 操作温度
操作温度对设备腐蚀的影响，一方面是温度升高将促使硫、硫化氢、二氧化硫与金属反应。

另一方面，温度升高，还会加速硫化物的分解，增加介质中活性硫化物的含量，促进腐蚀反应的进行，从而加剧设备的腐蚀。

2.2.2 胺液浓度
從宏观上讲，再生塔的腐蚀问题并不在于胺液本身，而是脱硫剂吸收了酸性气体所致。

我厂气体脱硫装置采用的脱硫剂以2014年2月份为界划分为两个阶段：第一阶段使用的是一乙醇胺；第二阶段使用的是二乙醇胺。

据调查，在第一阶段，再生塔贫液的胺浓度一直维持在10%左右，最低时甚至达到7%，胺浓度过低，必将导致再生塔贫液中所含的酸性气量增加，最终造成塔体的腐蚀。

2.2.3 塔内气体氧含量
再生塔塔壁在第13周期检修前并未出现过泄漏现象，而是在检修结束蒸汽贯通试压时才出现了泄漏。

这与检修期间打开人孔后，塔内气体的氧含量增加有着密切关系。

对于不锈钢而言，氧含量增加有助于表面钝化膜的形成，减少腐蚀。

而对A3R钢，则随着氧含量的增加，腐蚀会加速。

3 防止和控制腐蚀开裂的对策
3.1对于修补后的老塔
为防止修补后的老塔再次发生腐蚀开裂，引发事故，我们一方面加强操作，避免该塔在超温、超压和超负荷下运行；另一方面，针对运行现状，及时修改工艺控制指标，使其在满足生产的前提下，尽量在低温低压下运行；同时优化工艺操作条件，确保贫液的胺浓度控制在15%～25%，以减缓腐蚀。

3.2 对于新塔
厂里决定在下次停工检修时，用新塔更换老塔。

作者曾对制造新塔提出如下建议：
①将塔壁中间段原有单层钢板结构改为复合钢板结构，其内衬层仍用SUS321不锈钢板。

这样既可大大降低设备的造价和维修费用，又可提高抗腐蚀性能。

②在制造和检修过程中，要提高焊接质量，确保所有角焊缝表面光滑，不得存在咬边、夹角和夹杂等缺陷，以减少焊缝因应力集中引起开裂的可能性。

同时，对所有的焊缝应进行必要的酸洗钝化处理和焊后热处理，以提高抗腐蚀能力。

现在老塔经过修补后已经过三年时间的安全运行，这表明我们针对再生塔塔壁腐蚀开裂现象所进行的原因分析是正确的，同时对其所采取的“贴补丁”修复的临时措施也是有效和可行的。

参考文献：
[1]姬晓军.气体脱硫溶剂再生塔塔壁腐蚀开裂原因及对策[J].炼油技术与工程，2000，30（6）：33-34.。