催化裂化設(shè)備裝置腐蝕與防護

李超+蘇騰

摘 要：隨著加工高含硫含酸原油的增多，催化裂化裝置的設(shè)備腐蝕問題逐漸地暴露出來，正確認識和防止催化裂化裝置的腐蝕問題直接關(guān)系到裝置的安穩(wěn)運行。本文結(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，并提出了防護措施和建議。

關(guān)鍵詞：催化裂化；高溫硫腐蝕；低溫腐蝕；腐蝕與防護

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。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。

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 腐蝕情況類型

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重和產(chǎn)品油漿冷卻器腐蝕嚴重等。從整體看，腐蝕通常是塔下部比上部嚴重；液相區(qū)又比氣相區(qū)嚴重。

2.2 腐蝕原因分析

2.2.1 高溫硫引起的腐蝕。高溫硫化物的腐蝕環(huán)境是指240℃溫度以上的重油部位硫、硫化和硫醇形成的腐蝕環(huán)境。在高溫條件下，活性硫與金屬直接反應(yīng)，它出現(xiàn)在與物流接觸的各個部位，表現(xiàn)為均勻腐蝕，其中以硫化氫的腐蝕性最強。高溫硫腐蝕速度的大小，取決于原料由中活性硫的多少，但是與硫問題他有關(guān)系。當溫度升高時，一方面促進活性硫化物與金屬的化學反應(yīng)，同時又促進非活性硫的分解。溫度高于240℃時隨溫度的升高，腐蝕逐漸加劇，特別是硫化氫在350～400℃時，能分解出S和H2，分解出來的元素S比H2S的腐蝕性更劇烈，到430℃時腐蝕達到最高值，當溫度升高到550℃時分解接近完全，腐蝕開始下降。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-HCH-H2O腐蝕較嚴重的管束，應(yīng)采取材質(zhì)升級的防護措施。

4 防護措施和建議

4.1 催化裂化系統(tǒng)的選材。對高溫煙氣的腐蝕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。

4.2 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。

4.3 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。

4.4 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。

4.5 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)，與國際先進的風險評估方法接軌，參照API581標準，配合RBI風險評估項目，制訂公司設(shè)備管道腐蝕管理標準，并依據(jù)腐蝕的嚴重程度，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。

4.6 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。

總之，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。

參考文獻

[1]李春樹.加工高酸值原油裝置設(shè)備腐蝕與防護[J].全面腐蝕控制，2004，01.

[2]谷其發(fā).催化裂化裝置分餾塔的腐蝕與防護[J].石油化工腐蝕與防護，1998，03.

[3]王磊，吳強.催化裂化裝置設(shè)備保溫及防腐蝕施工方案設(shè)計[J].全面腐蝕控制，2007，06.