壳牌煤气化装置的常见腐蚀及对策

壳牌煤气化装置的常见腐蚀及对策

朱亮

（天津渤化永利化工股份有限公司煤化工事业部天津300452）

摘要：壳牌煤气化装置比较常见问题就是较易腐蚀，这就需要探析常见腐蚀并制定应对措施。本文阐述了壳牌煤气化装置工作原理，进而探究了常见腐蚀以及应对措施。

关键词：常见腐蚀；对策；壳牌煤气化装置

1、前言

如今，煤炭资源使用较广的即为壳牌煤气化装置，该技术具备气化效率高、适应性广及污染少等优势，如果在全国合成甲醇与氮的合成上广泛使用。但是随着普及使用，壳牌煤气化装置中不足之处逐渐暴露出来，比如气化炉堵渣及激冷气管线腐蚀等等，这些都会影响到该装置正常运行，致使设备发生故障或者失效。因此探析装置中常见腐蚀以及对策就具有现实意义。

2、煤气化装置工作工艺

实施上，该装置主要是由7个单元与公用工程7个单元。

首先将干磨粉经磨碎——干燥——加压之后通过工艺烧嘴送入到气化炉中，并在炉中和氧气混合燃烧之后产生了部分氧化，而气化的压力保持在3.8～4Mpa，而气化的温度要保持到1400～1600摄氏度，经过高温之后气体就通过气化炉的出口与激冷循环气混合，冷却到了900摄氏度左右，通过输气管一起送入到合成气冷却器中。而通过废热锅炉将热量回收之后，将合成的气温降到了340摄氏度左右，送入除灰工序实施干法除尘，并通过湿洗法将气体洗涤之后送进后续工序做净化处理，这样就能够合成甲醇、氨等各种产品。同时大部分熔渣排入到气化炉的底部，并经过淬冷形成微小玻璃颗粒，再通过除渣系统除掉。

3、壳牌煤气化装置的常见腐蚀与对策

从上面的工艺流程可以看出来，气化装置在整个过程中十分重要。如果不能够稳定运行必然影响生产，因此就要分析其常见的腐蚀以及应对策略，确保该装置正常工作。

3.1激冷气压缩机的腐蚀以及对策

1）腐蚀原因探析

相关人士从激冷气压缩机的腐蚀产物中提取一部分进行分析，其主要的腐蚀化学物FeS以及各种硫化物、氯化铵结晶物质以及铁碳酸盐。对这些物质进一步探析发现，导致发生腐蚀现象主要根源在于：

①其实在原料煤里都包含有氯、硫等各种元素，通过高温合成之后就极易产生出H2S、NH4Cl、HCl、H2CO3等各种腐蚀物质，再通过循环输送，就能够直接腐蚀压缩机；②在入口之处采用了湿洗及干法除尘后就会产生出2股冷热气体混合，事实上如果混合气体上的温度低于了200摄氏度，比NH4Cl的露点温度低，必然导致氯化铵发生露点腐蚀；③在停开车中以及停车期间，压缩机的温度突然降低，必然有一些水蒸气开始冷凝，致使局部出现液相环境，给发生腐蚀创造出了条件，自然就会出现各种腐蚀现象；④压缩机中使用了较多的碳钢或者不锈钢材质，比如在该机进口处上缓冲罐采用了316L的材质，而这种不锈钢十分敏感氯离子，很容易出现氯化物的点腐蚀以及晶间腐蚀，进而在有水环境下合成了CO2产生碳酸物质。在这种环境下，严重腐蚀了压缩机系统，必然影响到该气化装置，导致该循环系统被腐蚀泄露，或者产生出各种腐蚀物堵塞管道而结垢，致使该设备出现故障，气化炉发生联锁跳车，还易造成安全事故发生。

2）处理措施

针对这种腐蚀现象，很多相关人士都在致力于改进中，具体的改进以及保护措施如下：

①升级材料；为了有效抵御腐蚀采用了825材料，这种材料具备了较好抗氯化物腐蚀性能，但是在升级材料上还要考虑到成本、使用工艺介质、焊接性能及各种环境条件等多个方面因素。目前升级材料上使用了最优方案使用了碳钢+825的复合管；②除雾器的丝网上使用了825材料；③改进相关的设计及操作；要防止进口管线发生腐蚀，就要控制进口温度达到205摄氏度之上，防止循环系统靠近NH4Cl露点温度而发生腐蚀，还要增强进口管线伴热保温，避免管线中出现液相析出。同时还要加强停车之处吹扫次数，增长吹扫的时间，将系统中的内积水排尽，清除掉腐蚀环境，尽可能降低装置上腐蚀管线的速度，增长装置的使用寿命。

3.2合成气在洗涤之时出现腐蚀以及对策

1）腐蚀原因探析

对于气化装置上一个重要工序就是湿法洗涤，它关系着关键设备正常运行，同时还涉及到合成产品质量优劣。从研究发现，如今许多壳牌煤气化装置中的洗涤塔出现了腐蚀，致使后续工程出现故障，最终只能够停产检修。从各种研究分析来看，发现洗涤塔都是被碱腐蚀以及氯化物的结晶所腐蚀。而且对这些污垢根本不能够使用物理方法进行清洗，许多单位都是采用了低压蒸汽清除碱垢。事实上出现碱垢大都是因为NaOH碱溶液添加过多，导致碳钢因为电化反应而被腐蚀，进而就在洗涤器中存下了大量结垢，减低了洗涤效果。如果碱量没有按照标准添加，一旦处于高温环境碳钢就会发生碱脆现象。并且装置在运行之时还发现，在洗涤塔底、管道的竖直段以及水平段弯头焊口处发生泄漏，这些点肉眼不可见，但是在小孔四周出现晶体状的物质，研究分析发现属于氯离子的晶间腐蚀。

2）处理措施

①使用抗碱腐蚀的计量器，对碱液的加入严格控制，进而确保碱液的使用量要准确，提防出现碱垢，在开停之时还要加热N2来吹扫洗涤塔，增加吹扫次数和力度，并定期对管道中腐蚀物进行清洗，扫除腐蚀的环境；②对于循环水要严格控制PH值，控制在6.5～7.5环境下，增加其补水量，同时还应该将氯离子控制在1×10-6mol/L的范围内，提防发生氯化物间的腐蚀；③如果工艺条件允许，还要使用合适防腐蚀的缓蚀剂，采用这些试剂减小腐蚀的反映速率，进而降低腐蚀的防护作用。同时还要对工艺指标严格控制，要依据实况升级设备与管道材料，尽量使用低碳钢来防止氯化物中晶间的腐蚀。

4、壳牌煤气化装置的发展展望分析

从我国近年来社会发展过程当中，对于气化技术的发展要求来看，节能降耗是最为关键的发展方向之一但在壳牌煤气化装置投入运行的初期阶段当中，受到设备投入资金因素、以及其它因素的影响，壳牌煤气化装置的运行价值无法得到充分的发挥。结合我国“十二五”发展过程当中，对于煤炭资源深加工示范项目能效、以及能耗要求进一步明确的背景下，壳牌煤气化装置的发展可以说重新面临前所未有的机遇。以煤质烯烃为例，项目能效的基本要求在40%以上，煤耗（折合标煤）的基本要求在5.3t/t烯烃以内。不难发现，上述发展目标在引入壳牌煤气化装置的背景下，均极易实现。

结合上述数据不难发现：在“十三五”乃至未来期间的发展过程当中，壳牌煤气化装置及其所支持技术在能量转化、以及水资源消耗等方面所表现出的优点，使其在与同类项目技术方案比选的过程当中，优势突出，不但能够显著节约各类煤炭资源、以及水资源的消耗总量，同时对于实现投资效益而言也极为关键。

5结束语

总而言之，壳牌煤气化装置中的腐蚀不仅仅只有上面几个现象，几乎每个组成部件都可能发现腐蚀现象，这就需要操作人士变操作边观察边思考，分析出现腐蚀现象的根源，进而采取有效的改进措施，确保壳牌煤气化装置正常运行。

参考文献：

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