吕鹏波

（中国石化青岛石油化工有限责任公司设备工程处，山东青岛 266043）

0 引言

青岛石化公司催化裂化CO 烟气脱硫装置选用了钠碱法脱硫工艺，装置原料烟气中含SO2、催化剂颗粒等会对设备造成损伤，给装置安全运行带来隐患。如何在装置建设初期的设备选材方面预防设备腐蚀是个无法回避的问题。钠碱法脱硫工艺技术大部分流程的运行温度都在65 ℃以下，给非金属材料的应用提供了条件，在设备选型阶段考虑选用非金属材料，不但能有效防止设备腐蚀的产生，还可以降低装置的建设、维护成本。

1 钠碱法脱硫工艺技术概述

1.1 钠碱法脱硫工艺原理

钠法脱硫与其他脱硫剂的脱硫机理相似，都是碱性物质与二氧化硫溶于水生成的亚硫酸溶液进行酸碱中和反应，并通过调节氢氧化钠的加入量来调节循环液的pH 值。吸收二氧化硫所需的液气比和喷嘴数量的选择是依据二氧化硫的入口浓度、排放的需求和饱和气体的温度来决定。首先，烟气中的二氧化硫与水接触，生成亚硫酸：SO2+H2O→H2SO3。然后，亚硫酸与NaOH 反应生成Na2SO3，Na2SO3与H2SO3进一步反应生成NaHSO3，NaHSO3又与NaOH 反应加速生成亚硫酸钠；生成的亚硫酸钠作为吸收剂循环使用，H2SO3+NaOH→Na2SO3+2H2O，Na2SO3+H2SO3→NaHSO3，NaHSO3+NaOH →2Na2SO3+2H2O。

1.2 钠碱法脱硫典型工艺技术

钠碱法脱硫典型的工艺技术有双循环喘冲文丘里技术、EVD 洗涤技术等，2 种工艺在流程上有较大区别，但在腐蚀因素、腐蚀机理方面区别不大，本文着重介绍双循环喘冲文丘里技术。

双循环喘冲文丘里技术是中国石化自主知识产权的烟气脱硫除尘技术，采用两级脱硫除尘，脱硫除尘效率高，双循环喘冲文丘里技术的工艺流程见图1。催化裂化装置余热锅炉的烟气进入除尘激冷塔，烟气进入湍冲段，在湍冲段内降温至饱和状态，烟气中的大部分二氧化硫、颗粒物以及其他酸性气体被吸收。降温至饱和状态的烟气进入综合塔，上升进入消泡器，通过消泡器进入二段洗涤吸收段，烟气通过消泡器，更细的粉尘得到浓缩和过滤，烟气在除雾器除去水雾后经综合塔上部烟囱排入大气。

2 钠碱法脱硫工艺过程腐蚀因素

图1 双循环喘冲文丘里技术的工艺流程

2.1 SO2，SO3

催化裂化CO 烟气中的存在SO2，SO3，经过急冷、逆喷后温度由（170～200）℃降到60 ℃以下，形成露点腐蚀的环境，碳钢、低合金钢、300 系列的不锈钢在此环境中腐蚀速率较高，无法满足长周期安全运行，根据工程经验就必须选用耐蚀性更好的合金材料如904L、合金20、C-276，等等。

2.2 Cl-

催化裂化烟气中含有Cl-，用来配置溶液的新鲜水也含有Cl-，而脱硫剂吸收过程中存在传热，水分会被不断蒸发，整个循环浆液会产生Cl-浓缩，在循环弱的区域或存在积液的部位更会存在高浓度Cl-环境，选材上300 系列奥氏体不锈钢会排除，考虑双相不锈钢钢、高镍合金钢等等。

2.3 催化剂颗粒

催化裂化烟气经过洗涤，烟气中的催化剂颗粒被循环液带走，循环液含有一定量的催化剂颗粒，循环液的所有流程中都要经受催化剂颗粒的磨蚀、冲蚀。

2.4 其他

催化裂化烟气随着装置原料、助燃剂、反应温度的变换会产生其他腐蚀因素，如NH3（铵盐垢下腐蚀）、HCl，等等；烟气中大量的CO2也是一种潜在的腐蚀因素，在循环液偏碱性的情况下也容易想成碳酸盐提高循环液中的固体含量，加速磨蚀、冲蚀；作为吸收剂的NaOH 溶液本身也是腐蚀因素，有碱脆、碱应力开裂的风险。

3 非金属材料在钠碱法脱硫装置的应用

催化裂化CO 烟气钠碱法脱硫工艺过程中的腐蚀因素、腐蚀机理基本是明确的，所以烟气流程中的设备、管线选材主要考虑露点腐蚀问题；循环液流程中的设备、管线选材主要考虑Cl-腐蚀及催化剂颗粒磨蚀、冲蚀等问题。选择高合金钢、双相不锈钢虽可以解决这些腐蚀问题，但设备的制造周期长、一次性投资高的短板较为突出，而非金属材料不但可以解决腐蚀问题，在设备制造周期、一次性投资方面也远优于选用高合金钢、双相不锈钢。

3.1 吸收塔的内防腐材料推荐

吸收塔材料的选择要同时考虑露点腐蚀、Cl-腐蚀等问题。吸收塔整体选用耐蚀性好的合金钢，虽可以有效解决腐蚀问题，但设备购置费用过高且制造周期长，而采用非金属衬层Q345R+玻璃鳞片或Q345R+聚脲的方案不但能有效解决腐蚀问题，也可以大幅降低设备购置费及制造周期。

玻璃鳞片衬层主要由合成树脂、玻璃鳞片、增塑剂、触变剂、偶联剂等组成，抗渗能力强，能有效隔离介质与设备金属层的接触；玻璃鳞片衬层固化后收缩小，附着力强，表面强度高，抗冲击耐磨性能好，局部修复施工简单；玻璃鳞片衬层可根据成膜物的不同应用于不同的温度区间，成膜物为环氧及环氧改性树脂可以使用在80 ℃环境中，成膜物为氯磺化聚乙烯可使用在100 ℃的环境中（图2）。

图2 玻璃鳞片涂层防腐示意

聚脲衬层是由端异氰酸酯基半预聚体、端氨基聚醚和胺扩链剂为基料，经高温高压撞击混合设备喷涂而成的。聚脲衬层施工简单，可以快速固化，能在任意曲面、斜面及垂直面喷涂成型；涂层柔韧、致密无接缝，有效隔绝介质及空气的渗入，具有较高的附着力和抗冲击强度。

玻璃鳞片衬层和聚脲衬层在中国石化催化裂化CO 烟气脱硫脱硝装置上有不少的应用案例，效果良好。但因为施工质量问题也出现了不同程度的衬层脱落问题，施工过程控制金属表面清洁度、粗糙度，控制施工环境湿度和控制衬层厚度等是衬层能否长周期运行的关键。

3.2 烟囱选材推荐

烟囱材料的选择要重点考虑露点腐蚀及烟气夹带的气溶胶等颗粒的磨蚀，现有的工程经验中选用304 已出现不同程度的腐蚀，足以说明304 不能作为可靠的烟囱材料使用，而选用正确防腐基材的玻璃钢材料可以有效的避免腐蚀的产生。

玻璃钢烟囱一般由内衬层、结构层、外表层组成，其中内衬层由富树脂层和中间层组成。玻璃钢烟囱需要选择合适的树脂、无碱性增强材料、添加抗老化剂等等才能保证设备的可靠性。富树脂层需要选择抗酸性能强的乙烯基树脂，并且该层的树脂含量要＞90%，厚度≥0.5 mm。中间层要选择与富树脂层相同的耐酸树脂，并且保证树脂含量在70%～80%，厚度≥3.5 mm，该层为防渗阻隔层，可以有效防止内表面裂纹向外扩散，并阻隔腐蚀性介质接触结构层。为了降低成本结构层、外表层应选择热稳定性高的双酚A 型树脂，运行温度超过80℃宜选用乙烯基树脂。外表层要加入抗紫外线吸收剂、阻燃剂提高烟囱的抗老化能力和阻燃性。

玻璃钢烟囱已经有很多成功应用案例，要保证长周期运行不但要保证选择正确的基材，还要在施工工艺上做出详细要求。

3.3 工艺管线及阀门的选材推荐

循环浆液管线、阀门的选材需要同时考虑CL-腐蚀、催化剂磨蚀的因素，玻璃钢和PTFE 衬里可以解决该问题。玻璃钢材料的优点是轻质高强，有较高的耐腐蚀性耐磨性，用于循环浆液管线完全满足要求。PTFE 耐腐蚀、耐磨性、可塑性高，用于阀门衬里可以满足要求。

4 结语

非金属材料的应用受介质温度、压力限制较多，但在耐腐蚀性、耐磨性、制造成本、制造周期等方面的优势明显，钠碱法脱硫工艺过程不存在温度、压力的限制，因此青岛石化公司CO 烟气脱硫装置使用了PU（吸收塔）、PO（污水处理）、FRP（烟囱、吸收塔内构件和浆液线）、PTFE（阀门、急冷塔）等非金属材料，装置运行至今未出现腐蚀问题。

非金属材料完全可以满足钠碱法脱硫装置的防腐蚀要求，选择正确的非金属材料、详细制定非金属材料施工工艺、严格控制施工及制造质量是装置能否长周期运行的关键。