催化裂化裝置再生器襯里損壞情況分析及修復(fù)

摘 要：通過對(duì)催化裂化裝置再生器襯里的損壞情況分析，提出從錨固釘選型、施工質(zhì)量等方面加強(qiáng)襯里質(zhì)量的過程控制，提高襯里使用壽命。

關(guān)鍵詞：催化裂化；襯里；錨固釘選型；施工質(zhì)量

1 概述

催化裂化裝置再生器采用隔熱耐磨襯里，按冷壁設(shè)計(jì)。本文主要結(jié)合催化裂化裝置的檢修工作，以再生器密相段襯里施工為例，研究襯里的施工質(zhì)量控制，分析本次襯里出現(xiàn)問題的原因。并在裝置正常投產(chǎn)后，通過紅外熱成像技術(shù)，驗(yàn)證了本次襯里施工質(zhì)量控制的可行性。

2 再生器襯里檢查情況

本次檢修，對(duì)再生器內(nèi)部進(jìn)行了詳細(xì)的檢查，發(fā)現(xiàn)再生密相的內(nèi)部襯里呈現(xiàn)多條長3-5米，寬約1厘米的貫穿性裂紋，裂紋貫穿襯里，可見器壁，見圖1。

通過小錘敲擊發(fā)現(xiàn)，其內(nèi)部有空洞、沙啞聲，而實(shí)際襯里拆除作業(yè)也證明，內(nèi)部襯里組織掏空現(xiàn)象嚴(yán)重。貫穿性裂紋造成了襯里內(nèi)部的沖刷和掏空，使得高溫催化劑與器壁直接接觸，冷壁溫度快速上升，超過了材料的承受溫度。襯里拆除后，對(duì)器壁進(jìn)行金相分析，超溫部位內(nèi)壁打磨深度1mm金相組織球化，珠光體小于10%，內(nèi)壁同一部位打磨3mm金相組織球化，珠光體小于20%，8層超溫部位金相組織球化，珠光體小于20%，三處金相組織均未見明顯碳化物析出，布氏硬度內(nèi)外打了多處，超溫部位硬度偏低（小于100HB），正常部位HB120～130。

3 再生器襯里損壞原因分析

通過現(xiàn)場觀察比對(duì)發(fā)現(xiàn)，貫穿部分襯里是2013年6月裝置大修更新新老襯里結(jié)合部位，且原襯里選用Ω型錨固釘，而新襯里選用側(cè)拉環(huán)形式。而根據(jù)GB50474-2008《隔熱耐磨襯里技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，兩種形式的錨固釘安裝及襯里施工要求都有著不同的要求。

第一，錨固釘?shù)呐帕忻芏?。?cè)拉型圓環(huán)排列間距為90mm，每平米用量為80個(gè)；Ω型錨固釘排列間距為200mm，每平米用量為25個(gè)。第二，錨固釘安裝步驟及襯里施工方式不同。側(cè)拉型圓環(huán)的安裝分為兩個(gè)步驟，一是柱型螺栓的安裝，二是環(huán)帽的安裝，環(huán)帽的安裝要在第一層襯里澆筑完成后進(jìn)行，側(cè)拉型圓環(huán)柱型錨固釘?shù)囊r里施工只能采用手工搗制法施工，且需2次布料，施工復(fù)雜，耗時(shí)長；Ω型錨固釘?shù)陌惭b相對(duì)簡單，一次安裝到位即可，而且襯里施工可采用支模澆注法施工，施工過程相對(duì)簡單，耗時(shí)較短。從安裝方式上看，側(cè)拉型圓環(huán)柱型錨固釘?shù)陌惭b較為復(fù)雜，需要鉚工與土木兩類工程交替配合作業(yè)，耗時(shí)較長。

根據(jù)以上兩個(gè)不同點(diǎn)，結(jié)合2013年裝置襯里施工記錄，我們分析總結(jié)了本次再生器襯里損壞的原因主要有以下兩點(diǎn)：第一，側(cè)拉型圓環(huán)柱型錨固釘?shù)陌惭b及襯里施工相對(duì)復(fù)雜，耗時(shí)長，因此，對(duì)施工人員的技術(shù)要求較高，同時(shí)因耗時(shí)較長，在手工涂抹過程中，澆注料的品質(zhì)無法保證。在2013年襯里施工過程中，因施工監(jiān)管不到位，部分襯里施工時(shí)，側(cè)拉型圓環(huán)柱型錨固釘?shù)囊r里施工未按要求進(jìn)行二次布料，導(dǎo)致襯里結(jié)合不夠緊實(shí)、涂抹不均勻等問題，這是造成本次襯里損壞的主要原因。第二，雖然兩種錨固釘?shù)牟馁|(zhì)相同，但側(cè)拉型圓環(huán)的排列密度比Ω型錨固釘大3倍，因此兩種不同形式錨固釘受熱后，每平米的膨脹系數(shù)卻存在很大的區(qū)別，這就導(dǎo)致了再生器正常工作時(shí)，兩種錨固釘結(jié)合部位的襯里將受到因不同膨脹系數(shù)而產(chǎn)生的巨大的切向應(yīng)力，這是造成本次襯里損壞的又一因素。

以上兩點(diǎn)造成襯里與錨固釘之間無法完全搗實(shí)，存在間隙，在裝置運(yùn)行過程中，催化劑持續(xù)對(duì)襯里進(jìn)行沖刷，逐步形成了貫穿性的裂紋。

4 再生器襯里的修復(fù)

結(jié)合上述分析，考慮到側(cè)拉型圓環(huán)錨固釘存在施工工序復(fù)雜，耗時(shí)長等因素，本次再生器襯里修復(fù)工作，決定將原有的側(cè)拉型圓環(huán)替換為Ω行錨固釘，同時(shí)采用支模澆注法施工。采用支模振搗法能減少施工過程中手工涂抹造成的襯里不均勻、不密實(shí)等現(xiàn)象，避免了機(jī)械噴涂法襯里料，尤其是鋼釬維的回彈問題，減少用料和節(jié)約費(fèi)用，襯里施工質(zhì)量受人為因素的影響相對(duì)較少，可以得到厚度、組分、性能均勻一致的襯里。

（1）新舊襯里接口處理。對(duì)老襯里進(jìn)行修口，下口采取了臺(tái)階式，上口采取了上八字式。其主要目的都為避免出現(xiàn)直線，能夠使新老襯里結(jié)合緊密。修口完成后，清除接合面處松動(dòng)或殘余的襯里混凝土，用風(fēng)將結(jié)合面清理干凈，結(jié)合面不留顆粒殘留物。（2）錨固釘安裝質(zhì)量控制。為確保錨固釘安裝質(zhì)量，在安裝前，施工單位做好放線工作，檢查合格后再進(jìn)行焊接施工。在焊接完畢后，組織人員用0.5kg小錘對(duì)錨固釘逐個(gè)敲擊檢查，同時(shí)，檢查錨固釘兩直段內(nèi)側(cè)或外側(cè)焊接的焊縫長度應(yīng)不小于25mm，對(duì)不符合要求的錨固釘需重新施工，直至合格為止。（3）襯里料的攪拌。再生器選用單層隔熱耐磨襯里＼剛玉1800kg/m3 800℃襯里料，襯里料的攪拌根據(jù)廠家提供的配比方案，在攪拌過程中按劑量依次加入結(jié)合劑、增強(qiáng)劑、鋼釬維，并確保攪拌均勻。本次襯里施工考慮到襯里料的輸送環(huán)節(jié)耗時(shí)太長，易造成襯里料的水分流失，影響澆筑質(zhì)量。因此，本次襯里施工，在再生器7層平臺(tái)處，用腳手架搭建了一個(gè)作業(yè)面，專門用于襯里料的攪拌，縮短了襯里料的輸送距離，提高了襯里料的攪拌質(zhì)量，也降低了襯里料的損耗。（4）襯里的澆筑。襯里澆注施工均采用支模澆注法，每層模板高度不得高于環(huán)向1米，應(yīng)保證足夠的剛度及光潔度，在澆注過程中，須使用振搗器充分?jǐn)嚢杈鶆?，移?dòng)間距不應(yīng)大于錨固釘間距。注料中，使用小型振搗器振搗，每一次布料高度不大于30厘米，使用小型振搗器插入兩列Ω釘中振搗。振搗需要到位，有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，即一是襯里料不再沉降、能保持水平狀態(tài)；二是不出氣泡。特別注意的是拔出振搗器時(shí)要慢一些。在注料振搗后48小時(shí)可以拆模，最少也要24小時(shí)。（5）襯里的養(yǎng)護(hù)。襯里施工完后，用手指輕按襯里表面不沾泥漿時(shí)應(yīng)開始霧濕養(yǎng)護(hù)，噴灑到襯里表面的水分不能過多，保持襯里表面濕潤即可，根據(jù)施工現(xiàn)場的天氣溫度每間隔30分鐘～1小時(shí)進(jìn)行一次霧濕養(yǎng)護(hù)，保持襯里表面濕潤不少于48小時(shí)。（6）襯里的烘干。襯里的烘干對(duì)日后襯里的質(zhì)量有著很關(guān)鍵的影響，在襯里的烘干過程中，有兩個(gè)關(guān)鍵溫度：150℃脫物理水和350℃脫結(jié)晶水。本次襯里烘干，嚴(yán)格按照升溫曲線進(jìn)行，總計(jì)108小時(shí)。

5 檢查情況

裝置開工后，我們采用紅外熱成像技術(shù)對(duì)再生器器壁整體進(jìn)行了溫度監(jiān)測，通過檢修前后的紅外成像數(shù)據(jù)對(duì)比，可以看出，再生器器壁原超溫部位的溫度從400℃左右下降至150℃左右，下降了250℃。

6 結(jié)束語

本文結(jié)合上一次裝置襯里檢查、修復(fù)情況，分析了本次襯里損壞的原因，改進(jìn)了錨固釘?shù)男问剑訌?qiáng)了襯里施工質(zhì)量控制。從使用情況來看，本次襯里修復(fù)的結(jié)果是十分成功的。

參考文獻(xiàn)

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[2]晉西潤，焦選寧，顧一天.催化裂化裝置再生器襯里選型及成功應(yīng)用[J].石油化工設(shè)備技術(shù)，2002，23（6）：12215.

作者簡介：周子炫（1990，9-），男，漢族，江蘇省南京人，助理工程師，研究方向：設(shè)備管理。