浮式天然气液化系统硫磺回收装置内部处于严酷的腐蚀环境中,腐蚀问题突出,再加上位处深、远海,维修难度大、成本高,因此需要施加有效的防腐措施以保证硫磺回收装置的长周期安全运行。牺牲阳极保护法是一种应用广泛且行之有效的腐蚀防护技术,具备应用于硫磺回收装置腐蚀防护的可行性。硫磺回收催化剂溶液具有一定的碱性,牺牲阳极在中性或偏酸性环境中的研究较多,但在偏碱性溶液中的性能研究鲜见报道,因此论文研究了6种牺牲阳极材料在硫磺回收催化剂溶液中的电化学性能,评价了不同牺牲阳极材料在脱硫催化液中的适用性,为硫磺回收装置牺牲阳极保护设计及选材提供科学依据。作者首先选取了6种应用广泛且性能优异的牺牲阳极材料,分别在20℃、40℃和60℃的硫磺回收催化剂溶液中进行了恒电流试验,对比分析了6种牺牲阳极材料的开路电位、工作电位、表面溶解状态、实际电容量、理论电容量以及电流效率等指标,结果表明高硅铸铁牺牲阳极具有足够负且稳定的开路电位和工作电位、较高的理论电容量、高的电流效率以及表面溶解均匀等一系列优点,综合性能最好,且高硅铸铁牺牲阳极的溶解产物为Fe2+,不会对催化剂造成影响,初步判断是一种比较理想的硫磺回收装置保护用牺牲阳极材料。作者通过动电位极化曲线和电化学阻抗谱测试技术进一步分析了6种牺牲阳极在脱硫催化液中的活化溶解性能,对其溶解机理进行了分析,解释了恒电流试验中铝合金牺牲阳极发生的异常现象,最后通过自放电试验以及在脱硫催化液中添加不同含量的单质S来验证高硅铸铁牺牲阳极的阴极保护性能,结果表明高硅铸铁牺牲阳极在硫磺回收催化剂溶液中具有良好的阴极保护效果,不过,悬浮的单质S会使高硅铸铁牺牲阳极的性能下降。基于以上研究,作者对硫磺回收装置反应器内壁的牺牲阳极保护方案进行了理论分析和数值模拟,对于φ3×10 m的20R钢硫磺回收反应器内壁,保护年限15 a,需要安装8块尺寸为600×200×150 mm的高硅铸铁牺牲阳极。通过有限元软件Comsol Multiphysics○R建立了模拟仿真模型,验证高硅铸铁牺牲阳极对硫磺回收反应器内壁的保护效果。结果表明仿真模型硫磺回收装置内壁腐蚀电位负移360 m V左右,腐蚀电流密度很小,说明高硅铸铁牺牲阳极对硫磺回收反应器内壁具有显著的保护效果。