王文杰 曹偉強 田春來

（洛陽瑞昌石油化工設(shè)備有限公司，河南 洛陽 471000）

小議催化裂化裝置設(shè)備腐蝕與防護

王文杰 曹偉強 田春來

（洛陽瑞昌石油化工設(shè)備有限公司，河南 洛陽 471000）

通過對催化裂化裝置設(shè)備腐蝕進行了詳細地描述，具體分析了造成設(shè)備腐性的主要原因，并針對設(shè)備防護問題提出了具體防腐措施和建議。

催化裂化；高溫硫腐蝕；低溫腐蝕；腐蝕與防護

0 引言

隨著加工高含硫原油的增多，煉油工業(yè)二次加工原料的重質(zhì)化，渣油加氫裝置催化劑運行到末期,活性降低,催化裝置的原料中各種腐蝕介質(zhì)含量愈來愈高,加劇了裝置設(shè)備的腐蝕，還使得后序深加工裝置的產(chǎn)品質(zhì)量下降。通過對催化裝置的設(shè)備腐蝕情況進行調(diào)查,發(fā)現(xiàn)設(shè)備腐蝕速率明顯加快。主要原因是這些系統(tǒng)中存在著H2S,SOx等腐蝕物,在不同的環(huán)境因素作用下,引起各種不同類型的腐蝕，因此深入研究設(shè)備腐蝕與防護顯得尤為重要。下面結(jié)合催化裂化裝置設(shè)備腐蝕情況,對催化系統(tǒng)設(shè)備腐蝕問題進行描述,分析討論了造成腐蝕的主要原因,并為設(shè)備防腐蝕提出了防護措施和建議。

1 反應(yīng)—再生系統(tǒng)設(shè)備的腐蝕

1.1 腐蝕情況調(diào)查

反應(yīng)—再生器是催化裂化系統(tǒng)重要的核心設(shè)備之一，屬高溫操作系統(tǒng),設(shè)備材質(zhì)及操作條件均要求嚴(yán)格，原料油經(jīng)加熱后進入反應(yīng)器提升管進行高溫裂解。反應(yīng)—再生系統(tǒng)由于流動的催化劑不斷沖刷內(nèi)構(gòu)件的表面,使內(nèi)構(gòu)件大面積減薄,甚至局部穿孔、脫落。過厚的襯里層往往會導(dǎo)致器壁外表面溫度低于煙氣的露點腐蝕溫度,煙氣中的酸性氣體在器壁冷凝成酸性溶液,造成器壁腐蝕和開裂，大油氣管線內(nèi)結(jié)焦嚴(yán)重，容器壁局部超溫和再生滑閥被卡的現(xiàn)象,二再提升管膨脹節(jié)上方局部過熱（大于500℃）。

1.2 腐蝕原因分析

1.2.1 高溫氣體腐蝕

發(fā)生高溫氣體腐蝕的部位,主要是再生器至煙囪之間與煙氣接觸的設(shè)備和構(gòu)件。催化劑再生過程中,為了使焦碳盡可能完全燃燒,往往使空氣的供給量過剩和使用助燃劑,提高了煙氣中NOx和SO3的含量,加劇了設(shè)備的高溫氣體腐蝕。在高溫條件下,空氣中的氧和氧化鐵在器壁表面形成結(jié)構(gòu)疏松、極易脫落的FeO,使材質(zhì)處在氧化狀態(tài)。

1.2.2 催化劑引起的沖刷和磨蝕

隨著反應(yīng)油氣和再生煙氣流動,催化劑不斷沖刷與之接觸的設(shè)備或內(nèi)構(gòu)件表面,使設(shè)備或內(nèi)構(gòu)件大面積減薄,而且隨著耐高溫催化劑的應(yīng)用,催化劑再生溫度提高,流速加快,催化劑對設(shè)備構(gòu)件的沖刷和磨蝕更加劇烈,裝置第一再生器內(nèi)的主風(fēng)分布管支管裸露在催化劑氛圍中,空氣將催化劑鼓起呈“沸騰”狀態(tài),不斷沖刷和磨蝕設(shè)備表面造成損壞和脫落。

2 分餾系統(tǒng)的腐蝕

2.1 腐蝕情況調(diào)查

分餾系統(tǒng)的腐蝕部位主要集中在分餾塔的下部系統(tǒng)、塔頂?shù)蜏負]發(fā)系統(tǒng)設(shè)備管線以及高溫油漿系統(tǒng),其中分餾塔下段內(nèi)壁和塔內(nèi)件腐蝕減薄十分明顯,如分餾塔下部的人字擋板,底部的主梁和支梁因腐蝕減薄脫落嚴(yán)重和產(chǎn)品油漿冷卻器腐蝕嚴(yán)重等。從整體看,腐蝕通常是塔下部比上部嚴(yán)重;液相區(qū)又比氣相區(qū)嚴(yán)重。

2.2 腐蝕原因分析

2.2.1 高溫硫引起的腐蝕

高溫硫化氫的腐蝕機理為化學(xué)腐蝕：Fe﹢H2S→FeS﹢H2↑

在溫度為 400℃左右,發(fā)生如下反應(yīng):H2S→S﹢H2↑；Fe﹢S→FeS

高溫硫的腐蝕在開始是速度很快,一段時間后由于FeS保護膜的生成,速度會恒定下來。

2.2.2 分餾塔結(jié)鹽

結(jié)鹽與腐蝕同樣都侵蝕設(shè)備,使設(shè)備不能長周期安全運行。產(chǎn)物在分餾塔中隨油氣上升,由于頂循水蒸氣變成冷凝水與上升的帶有氨、氯離子的蒸氣進行傳質(zhì),無機鹽很易溶于水中,使氯化銨和硫氫化銨結(jié)晶析出,形成鹽垢。加之氰化物和氯離子對銹蝕層有強烈的滲透和破壞,使鹽垢疏松和剝落,大量的堆積在塔內(nèi),堵塞塔盤。

2.2.3 循環(huán)水的腐蝕

裝置水冷設(shè)備側(cè)垢物較多,垢下腐蝕主要發(fā)生在冷換設(shè)備循環(huán)水側(cè)的管束、封頭、管板,特別是殼程走循環(huán)水的管束,由于循環(huán)水在殼程流速較慢,造成管隙積聚泥垢,垢下腐蝕嚴(yán)重,點蝕坑深1～1.5mm,管束報廢。

3 吸收穩(wěn)定、產(chǎn)品精制系統(tǒng)的腐蝕

3.1 腐蝕情況調(diào)查

通常催化裂化吸收穩(wěn)定系統(tǒng),因前序加工裝置的工藝操作,加之反應(yīng)—再生系統(tǒng)催化劑和高溫條件操作,原油中的腐蝕性物質(zhì),更大程度地被釋放出來。因此,吸收穩(wěn)定系統(tǒng)也存在著不同程度的腐蝕。顯著部位有:解吸塔上部、塔盤和浮閥表面有銹蝕；另外穩(wěn)定塔也有一定的腐蝕,塔壁及塔盤有麻點。

3.2 腐蝕原因分析

在吸收穩(wěn)定系統(tǒng)中存在著一定量的氯離子、氨及氰化物、硫化物等腐蝕介質(zhì),其腐蝕體系為H2S—HCN—H2。腐蝕反應(yīng)如下:

NH3+H2S→NH4HS

硫氫化銨對碳鋼的腐蝕性同樣很強,同時氰化物在體系中破壞了硫化鐵膜,從而加速了腐蝕速度。針對H2S一HCH一H2O腐蝕較嚴(yán)重的管束,應(yīng)采取材質(zhì)升級的防護措施。

4 防護措施和建議

（1）催化裂化系統(tǒng)無論是反應(yīng)—再生系統(tǒng)、分餾系統(tǒng)還是吸收解吸系統(tǒng)都存在著硫化物的腐蝕,防止這類腐蝕主要從選材上考慮。對高溫?zé)煔獾母g主要的防護措施是采用非金屬襯里和耐蝕金屬材料,在反應(yīng)再生系統(tǒng)和煙道系統(tǒng)采用了既隔熱又耐磨的非金屬襯里材料,分雙層襯里和單層襯里兩種結(jié)構(gòu),襯里厚度在100～150mm。根據(jù)反應(yīng)再生溫度條件,又采用了耐熱耐磨金屬材料，考慮到經(jīng)濟合理性,本裝置沉降器，第一、第二再生器,一二再三旋等均采用16MnR材料。（2）緩解分餾塔腐蝕可在塔頂加注腐蝕抑制劑。因腐蝕抑制劑也是去垢劑,它可使金屬表面保持清潔,沒有雜質(zhì)沉積,能有效地防止硫氰化銨的形成,而且此方法經(jīng)濟,可調(diào)性大,效果很好。（3）強化電脫鹽操作管理,同時不斷研究開發(fā)新技術(shù),把脫后含鹽控制在小于3mg/L以下，以達到減少腐蝕介質(zhì)的目的,給后續(xù)加工裝置的設(shè)備創(chuàng)造良好的介質(zhì)環(huán)境,使腐蝕降至最低。（4）加強對設(shè)備管線重點腐蝕部位定點監(jiān)測工作。隨著裝運行周期的延長,加工高含硫原油增加,設(shè)備管線的腐蝕將進一步加重,因此在現(xiàn)有條件下應(yīng)加強對重點設(shè)備管線的重點部位進行定期定點檢測、必要時增加測厚的頻率。如分餾塔底循油漿線、急冷油線、原料換熱線、反應(yīng)油汽線、爐前原料線、蠟油回流線、重蠟油線、原料泵線、分餾塔中段回流線等開展的定點測厚,以期發(fā)現(xiàn)安全隱患,及時采取措施。（5）積極推行RBI管理,提高監(jiān)測的效率。按設(shè)備管道的工況、介質(zhì)等腐蝕狀態(tài),與國際先進的風(fēng)險評估方法接軌,參照API581標(biāo)準(zhǔn),配合RBI風(fēng)險評估項目,制訂公司設(shè)備管道腐蝕管理標(biāo)準(zhǔn),并依據(jù)腐蝕的嚴(yán)重程度,建立設(shè)備管道腐蝕分級管理檔案,逐步實行腐蝕分級管理。（6）加強原油原油脫鹽工作,盡可能降低二次加工原料油中的金屬元素的含量。

5 結(jié)語

綜上所述,重油二次深加工裝置,由于不同的設(shè)備和操作條件將會產(chǎn)生不同的腐蝕。這是由于各種腐蝕介質(zhì),經(jīng)過多次的加工,其含量不斷加大,腐蝕種類錯綜復(fù)雜,致使設(shè)備發(fā)生腐蝕、開裂、結(jié)鹽等事故,嚴(yán)重影響了煉油廠的產(chǎn)品質(zhì)量及其綜合經(jīng)濟效益。因此,為了做好設(shè)備防腐蝕工作,具體情況具體分析設(shè)備的腐蝕原因,采取工藝防腐蝕和材料防腐蝕相結(jié)合的方法,對腐蝕嚴(yán)重的部位采取有效的預(yù)防措施和監(jiān)測手段,不斷完善防護措施,對設(shè)備長周期安全運行具有重大現(xiàn)實意義。

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