酸性气制硫酸装置中降低腐蚀的保温结构

王向宁,程绍杰,康 平

(中海石油炼化有限责任公司海工英派尔工程有限公司，山东 青岛 266061)

酸性气制硫酸装置中降低腐蚀的保温结构

王向宁,程绍杰,康 平

(中海石油炼化有限责任公司海工英派尔工程有限公司，山东 青岛 266061)

硫酸装置中主要介质为含SO2和SO3的工艺气体，当温度低于气体或酸的露点时，这些气体会冷凝为硫酸，对设备、管道中所有常规类型钢(包括不锈钢)产生强烈的腐蚀，在高温下腐蚀性更强,因此，做好设备和管道的外部保温对整个装置的防腐蚀起着至关重要的作用。常规的保温支撑结构在硫酸装置中是不适用的。改进后的保温支撑结构由固定锚、热障和连接钢组成，允许设备和管道的热膨胀,不影响保温层(包括外部保温外皮)的性能，且无热量传导。硫酸装置保温要做好防水,避免特殊部位形成设备冷点。对硫酸装置的保温结构做了详细介绍，这种保温结构可以保证设备的保温效果，减少热量传导，避免设备外壁产生冷点从而造成设备露点腐蚀。

酸性气制硫酸 腐蚀 保温 防护

1 概 述

随着政府各级环保监管部门对SO2和硫酸雾排放监管力度的加大，酸性气回收装置对烟气排放的要求越来越高。酸性气制硫酸装置(简称硫酸装置)不仅能满足新颁布的GB 31570—2015《石油炼制工业污染物排放标准》的要求,同时副产的大量中压过热蒸汽还可以起到弥补全厂中压蒸汽的作用,因此硫酸装置在各化工企业以及炼油企业中大受欢迎。然而由于硫酸装置中主要介质为含SO2和SO3的工艺气体[1]，当温度低于气体或酸的露点时，这些气体会冷凝为硫酸，对设备、管道中所有常规类型钢(包括不锈钢)产生强烈腐蚀，在高温下腐蚀性更强，见图1。

图1 法兰泄漏引起的腐蚀

为了防止冷凝和后续腐蚀，装载工艺气体的设备和管道的金属表面温度必须始终高于气体或酸气的露点，因此做好外部保温对整个装置的防腐蚀起着至关重要的作用[2]。

2 常规保温支撑形式

除了要保证保温层的厚度以及质量以外，也要保证保温支撑的结构质量。常规的保温支撑方式用焊接到设备本体的保温支撑圈(通常是扁钢或者角钢)来支撑保温棉，保温支持圈的宽度为保温厚度或者略小，保温棉外面加保温外皮防护(见图2)。

图2 常规保温支撑结构

这种形式的保温支持圈直接焊接到设备外表面，设备热量会通过支撑圈传导到大气中，使得设备或管道外表面温度骤降。如果温度降低至工艺气体的露点将引起严重腐蚀(见图3)，破坏设备或者管道。这种常规的保温支撑结构在硫酸装置中是不适用的。

图3 传统保温支撑结构及露点腐蚀

3 改进后的保温支撑结构

常规的保温支撑结构不能满足硫酸装置的需求，为了降低保温支撑结构不合理引起的设备和管道腐蚀，应对保温支撑结构进行改进。由于硫酸装置操作温度高，保温材料厚度大且不允许有热量流失，因此改进后的保温层固定支撑除了必须允许设备和管道的热膨胀、不影响保温层(包括外部保温外皮)的性能外，还不允许有热量的传导。为实现这一目的，将保温支撑结构分为固定锚、热障和连接板(见图4和图5)。

图4 改进后的保温支撑结构

固定锚由扭曲90°的30 mm×3mm的扁钢支撑，长度为1/3的保温厚度，扭曲以后的扁钢承压能力增强。扁钢固定锚也可以用φ2～3 mm的退火钢销代替。 固定锚沿圆周和长度方向均匀分布，长度方向固定锚之间的最大间距不超过1 000 mm，圆周方向固定锚之间的弧长最大不超过300 mm。固定锚和连接板之间增加热障，热障由不传热的材料制成(为厚度3～4 mm的非金属垫片)。固定锚、热障和连接钢用铆钉加以固定。

图5 现场保温支撑结构

4 保温外防护

4.1 防水层

做好保温支撑后，必须采取一切措施避免水进入保温层，如果雨水渗漏进保温层会导致金属表面出现冷点，造成腐蚀(见图6)。因此需在保温棉外部增加防水层，防水层材料可以使用一层最小厚度为0.05 mm的铝箔或沥青覆盖。防水层的所有接缝(圆周和纵向)都必须重叠至少50 mm，并用胶带密封。

图6 保温进水引起的腐蚀

4.2 保温外皮

保温外皮必须完全防水，其接缝必须重叠至少50 mm，接缝必须使用不锈钢密封铆钉和自攻螺钉固定，最大间距为150 mm。为螺钉或铆钉钻孔时应格外小心,避免损坏防水材料。所有穿透保温外皮的部件，包括自攻螺丝安装时都要防止进水导致电化学腐蚀。

4.3 防水板和密封胶

在保温层中断或刺入的所有点，必须确保防水层和保护层的完整性。这在管口、轴承和阀门上的执行器等位置附近尤为重要。保温材料不可以在任何连接处外露，所有中断位置都应该覆盖防水板。

保温外皮不能完全防止进水时，应该使用密封胶泥进行密封(如硅树脂化合物)。密封胶必须是防水并且不因天气影响而硬化的类型，并且有良好的黏性。

5 特殊部位的保温

5.1 水平顶部表面

硫酸装置中介质为工艺气的设备和方形管道上的所有顶部表面都必须倾斜至少5%，以避免保温外皮上积水从而增加水进入保温层的风险。此外,对于在安装和维护期间可能踩踏和碰撞的设备和管道上的顶部表面，必须采取额外加强措施以避免损坏保温层。

5.2 人孔等管口的保温

设备中的人孔、手孔和检查孔等需要开启的管口，也需要同设备筒体一样保证保温厚度和质量，如果这些部位的保温做不好也会导致设备产生冷点进而造成腐蚀。为了确保在停工检修时可以顺利打开人孔、手孔和检查孔，这些部位的保温需做成可拆卸的保温结构(见图7)。

图7 人孔、手孔和检查孔的保温

5.3 吊耳和耳座等外伸部件保温

通常在硫酸装置中介质为工艺气的设备上不允许设置长度超过100 mm的外伸部件，热量会通过外伸部件往外传导，使设备外壁产生冷点进

而造成腐蚀。一般情况下吊装时的吊耳在设备安装就位后应割除，如果不割除，此部位的保温厚度应不小于设备本体的保温厚度。

同样此类设备的耳座等支撑如果不保温也将会造成设备外壁热量流失(见图8)，从而使设备产生冷点造成腐蚀。因此设备的耳座也应同设备筒体一样进行保温，保温厚度不应小于设备本体的保温厚度，以避免产生冷点，造成腐蚀。

图8 耳座未保温时热量传导情况

6 结 论

(1)硫酸装置中主要介质为含SO2和SO3的工艺气体，当温度低于气体或酸的露点时，这些气体会冷凝为硫酸，会对设备、管道中所有常规类型钢(包括不锈钢)产生强烈的腐蚀，在高温下腐蚀性更强。因此,做好外部保温对整个装置的防腐蚀起着至关重要的作用。

(2)常规的保温支撑结构在硫酸装置中是不适用的。改进后的保温支撑结构由固定锚、热障和连接钢组成，这种形式允许设备和管道的热膨胀、不影响保温层(包括外部保温外皮)的性能外，且无热量传导。

(3)硫酸装置中保温要做好防水。特殊部位的保温要特别注意减少热量传导以免造成设备冷点腐蚀设备。

[1] 王爱群，陈美红.用硫化氢气体制造硫酸[J].硫酸工业，2001(3):21.

[2] 杜荣熙.硫磺回收装置的腐蚀与防护[J].化工设备与防护,2002,5(4):187-192.

(编辑 寇岱清)

Thermal Insulation Structure for Reducing Corrosion in Sulphuric Acid Production From Acid Gas

WangXiangning,ChengShaojie,KangPing

(COOEC-ENPALEngineeringCo.,Ltd.,Qingdao266061,China)

Process gases containing SO2and SO3is the main medium in sulphuric acid plant, which can be condensed into sulfuric acid when temperature is lower than the dew point of acid or gas, and hence produce strong corrosion to all conventional types of steel (including stainless steel) in equipment and pipeline, especially under high temperature. The exterior insulation of equipment and pipeline is crucial in the corrosion protection of the whole device. The conventional thermal insulation support structure is not applicable in sulfuric acid plant. Improved insulation support structure is composed of a fixed anchor, thermal barrier and connecting steel, which can withstand the thermal expansion of equipment and piping, in addition, the structure has no effect on the insulation layer (including external insulation sheath) and no heat conduction. Good waterproofing is important in the insulation of sulfuric acid plant, in particular, special attention has to be paid to special parts so as to avoid cold point corrosion to equipment. Insulation structure of sulfuric acid plant is introduced in detail and it can ensure the insulation effect of the equipment, reduce the heat conduction and avoid the cold point corrosion resulted from the external wall of equipment.

sulphuric acid production from acid gas, corrosion, thermal insulation, protection

2016-06-16；修改稿收到日期：2017-01-06。

王向宁(1981-)，工程师，硕士，青岛科技大学机电工程学院毕业，现在该公司设备室工作。E-mail:wangxn7@cnooc.com.cn