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2 原料气中CO2和H2S单独或共同存在对设备腐蚀的影响

2.1 CO2的腐蚀机理

在脱硫原料气中，往往伴随着CO2气体的存在，如水煤气、半水煤气、变换气、脱碳闪蒸汽等等，而且有的就是在高浓度CO2气中脱硫化氢，此时由于CO2浓度的增加、分压的增大，从而造成脱硫液中溶有大量的CO2气而腐蚀设备、管道。CO2溶于水后对材料的破坏称为CO2腐蚀，CO2腐蚀也是电化学腐蚀，但CO2腐蚀破坏行为在阴极和阳极处表现不同，在阳极处铁不断溶解导致了均匀腐蚀或局部腐蚀，表现为金属设施与日俱增的壁厚变薄或点蚀穿孔等局部腐蚀破坏;在阴极处CO2溶解于水中形成碳酸，释放出氢离子，氢离子是强去极化剂，极易夺取电子还原，促进阳极铁溶解而导致腐蚀，同时氢原子进入钢中，导致金属构件的开裂。CO2除了引起低合金钢的全面腐蚀外，更重要的是造成材料的局部腐蚀。局部腐蚀以3种基本形式出现：蚀坑、台面侵蚀和流动诱导。通过对C02各种腐蚀机理的探讨和研究，被大家广泛接受的是C02溶于水中生成碳酸，在金属表面发生电化学反应。

阳极反应：

Fe一2e-=Fe2+

Fe2++C032-=FeC03

阴极反应：

H++e-=H(ab)

2H(ab)=H2

CO2腐蚀的影响因素概括为两大类，一类是环境因素，主要包括CO2分压、温度、pH值等。另一类则是设备及管道选材，包括材料的种类、合金元素及其含量等。

(1)C02分压的影响

CO2分压是判断介质腐蚀性的重要参数，理论研究表明：当C02分压低于0.021 MPa时，腐蚀轻微，0.021～0.2 MPa时可能发生坑蚀，大于0.2 MPa时发生严重的局部腐蚀。当CO2分压小于1.4 MPa时，随着C02分压上升，金属的腐蚀速率直线上升;CO2分压大于1.4 MPa时，其分压上升对腐蚀速率影响不大，由此可见，对于低压原料气脱硫来说，CO2的因素造成腐蚀的的因素就已经存在，而对于加压原料气脱硫来说，CO2酸性气体的存在对设备腐蚀影响相当大，因此我们在设计较高浓度的加压CO2脱硫时，不仅要考虑CO2对脱硫效率的影响，更重要的是要考虑CO2对设备及管道的腐蚀问题。通过理论研究和实践表明，在加压情况下，如果被处理的气体中硫化氢含量也很高，那么系统在CO2、H2S共同作用下更加加剧了对设备的腐蚀。因此，我们在设计脱硫时尽量在低压下脱出，而不要把负荷压到加压上，否则无论从安全还是效率上看都不是一个很好的技术方案。

(2)温度对C02腐蚀的影响

温度是通过化学反应和腐蚀产物膜特性来影响钢的腐蚀行为，钢种的不同和环境的差异对此影响很大，故需具体分析才能得到有实际意义的结果。碳酸电离常数随温度的升高而增加，所以温度上升，介质的酸性增强，导致腐蚀产物膜溶解、疏松，并因此促进全面腐蚀和局部腐蚀。实验发现，在90℃以下其腐蚀速率随温度升高而增加。而我们一般的湿法脱硫反应都是在这个温度以下，所以在实际生产中只要满足脱硫与再生的反应需要以外，而不希望它在过高的温度下进行，其危害性是显而易见的。

(3)pH值对C02腐蚀的影响

pH值是影响腐蚀的一个重要因素，pH值的变化直接影响C02在水中的存在形式。pH值小于4时，主要以H2CO3存在，在无02时，碳钢腐蚀主要是H+去极化作用。pH值在4～10时，以HCO存在。在相同pH值介质溶液中，含有CO2的阴极腐蚀电流更大，表明CO2对碳钢腐蚀的阴极过程有催化作用。它不仅影响电化学反应，而且还影响腐蚀生成物和其他物质的溶解平衡、材料腐蚀产物的形态和腐蚀电位等。

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