重整裝置分離料斗底封頭泄漏原因分析及處理

張 偉，李 進

（中國石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750021）

中國石油寧夏石化公司煉油廠60×104t/a 連續(xù)重整裝置以常壓蒸餾裝置來的直餾石腦油和柴油加氫精制裝置來的加氫石腦油為原料，采用UOP 超低壓連續(xù)重整工藝技術(shù)，生產(chǎn)RONC（C5+烴）為100 的高辛烷值重整生成油。

再生系統(tǒng)分離料斗D-303 介質(zhì)為再生煙氣，含有氯化氫約0.1%，含水10%左右，具有強烈的腐蝕性及刺激性氣味，一旦泄漏會造成環(huán)境污染，漏點擴大會造成再生系統(tǒng)停工檢修，影響重整催化劑活性下降、重整反應(yīng)汽油收率下降及重整催化劑結(jié)焦，也可造成高辛烷值汽油不合格的嚴重后果；若設(shè)備本體損傷嚴重，再生系統(tǒng)長時間無法正常運行，會影響到全廠汽油調(diào)和出廠，造成巨大經(jīng)濟損失。

2020 年4 月22 日發(fā)現(xiàn)再生系統(tǒng)D-303 底封頭處有漏氣聲，檢查發(fā)現(xiàn)底部有兩處漏點，最大一處直徑約5 mm。組織搶修消除漏點后正常投用系統(tǒng)，并對泄漏的原因進行分析，同時利用2020 年7 月裝置停工大檢修的機會，對底封頭進行整體更換，并陸續(xù)采取一些防腐措施，以減緩或消除腐蝕[1，2]。

1 連續(xù)重整裝置催化劑再生系統(tǒng)運行情況簡介

1.1 基本原理

連續(xù)重整裝置催化劑再生系統(tǒng)分離料斗D-303，作用是將自重整反應(yīng)器來的待生催化劑在此利用淘析氮氣除去粉塵。同時采用UOP 公司的Chlorsorb 技術(shù)，利用分離料斗下部催化劑床層吸附再生放空氣（煙氣）中的氯。

分離料斗D-303 從上至下分為除塵區(qū)、預(yù)熱區(qū)和氯吸附區(qū)。除塵區(qū)主要是將催化劑中攜帶的粉塵和破碎顆粒除去；預(yù)熱區(qū)是通過138 ℃以上的預(yù)熱氣將除完塵的冷催化劑加熱至130 ℃以上，避免在氯吸附區(qū)發(fā)生低溫露點腐蝕，預(yù)熱氣是在預(yù)熱氣加熱器E-303通過低壓蒸汽加熱，E-303 設(shè)置有旁路來控制加熱后預(yù)熱氣的溫度；氯吸附區(qū)是催化劑將再生放空氣中的HCl 吸附，減少氯的消耗。

再生放空氣自再生器R-301 頂部排出，經(jīng)放空氣冷卻器E-304 冷卻后進入分離料斗D-303 下部，與自上而下流動的催化劑逆流接觸，絕大部分氯離子被催化劑吸附下來，含少量HCl 的再生放空氣體從D-303出來，經(jīng)過再生煙氣脫氯反應(yīng)器R-302A/B 脫除HCl，后進入圓筒爐聯(lián)合風(fēng)道，在爐膛燃燒后隨煙氣從80 m煙囪排至大氣（見表1）。

表1 分離料斗D-303 介質(zhì)組分

1.2 催化劑

本裝置采用UOP 專利的R-254 型催化劑，主要載體為Al2O3，采用UOP 最新的Chlorsorb 氯吸收技術(shù)，在氯吸附運行過程中存在再生尾氣水含量高的現(xiàn)象，對催化劑載體比表面積造成較大影響。

2 分離料斗底封頭泄漏以及處理過程

D-303 在重整裝置反應(yīng)再生框架十八層，泄漏點附近設(shè)備本體保溫有變色銹蝕現(xiàn)象，并有呲呲的漏氣聲并伴有刺鼻氣味，共發(fā)現(xiàn)兩處漏點，一處沙眼，一處直徑5 mm 左右。對漏點及周邊區(qū)域進行測厚，發(fā)現(xiàn)大約有0.04 m2區(qū)域存在不同程度減薄，尤其是封頭焊縫下部區(qū)域減薄嚴重，壁厚在2.5～10 mm 不等（原始壁厚14 mm），最薄處為漏點右上方，僅有2.47 mm。當(dāng)日現(xiàn)場確定搶修方案，15:40 開始進行搶修堵漏，至19:40堵漏工作結(jié)束，20:10 恢復(fù)保溫完畢，隨后再生系統(tǒng)恢復(fù)正常運行。

3 分離料斗D-303 底封頭泄漏原因分析

3.1 電伴熱失效

D-303 底封頭泄漏后，遂開始進行現(xiàn)場排查，發(fā)現(xiàn)底封頭電伴熱處于斷開狀態(tài)，D-303 封頭外表面溫度僅為86 ℃，遠低于正常運行溫度138 ℃。因介質(zhì)中含有大量的HCl 與水蒸氣，在較低溫下水蒸氣冷凝成水，吸收HCl 后形成酸性環(huán)境產(chǎn)生腐蝕，腐蝕主要反應(yīng)如下：

檢查投用電伴熱后溫度恢復(fù)正常，在停工大檢修期間對底封頭處電伴熱進行徹底檢查，并對可能出現(xiàn)問題的電熱絲進行更換。

3.2 催化劑下料管不暢

裝置停工檢修期間，對底封頭拆檢發(fā)現(xiàn)封頭底部4#，5#下料腿有堵塞現(xiàn)象，其中4#料腿已完全堵死，這就造成在裝置運行過程中，催化劑在該處形成死區(qū)，無法流動。當(dāng)溫度降低后，進一步造成腐蝕介質(zhì)聚集，加劇了該部位封頭的腐蝕，造成局部腐蝕泄漏。

3.3 操作溫度、環(huán)境溫度變化的影響

3.3.1 操作溫度的變化 催化劑在進入D-303 氯吸附區(qū)前，由預(yù)熱氣加熱至120 ℃以上，對防止氯吸附區(qū)發(fā)生低溫露點腐蝕起關(guān)鍵作用。分離料斗底封頭操作溫度變化（見表2）。

表2 分離料斗D-303 操作參數(shù)變化表

從表2 可以看出D-303 預(yù)熱氣溫度有較明顯的變化，對底部封頭的腐蝕影響很大。從2019 年開始，預(yù)熱氣溫度下降至120 ℃以下，2020 年4 月只有113 ℃，無法將進入氯吸附區(qū)的催化劑加熱至120 ℃以上，煙氣與催化劑接觸后，其中的水蒸氣發(fā)生部分冷凝，吸收HCl 后形成鹽酸，再加上2020 年2～4 月底部封頭的電伴熱跳停，加劇了露點腐蝕。

2020 年大檢修開工后，預(yù)熱氣溫度下降至100 ℃左右，將進入D-303 的煙氣溫度由139 ℃提高至175 ℃，但出D-303 的煙氣溫度下降在115 ℃左右，氯吸附區(qū)及煙氣出口管線存在極大的露點腐蝕風(fēng)險。2020 年11 月12 日，利用再生停工檢修氧分析儀的機會，對E-303 進行處理，預(yù)熱氣溫度提高至169 ℃，出D-303 煙氣的溫度上升至146 ℃，對防止低溫露點腐蝕起到了積極作用。

3.3.2 環(huán)境溫度變化的影響 D-303 底封頭泄漏前氣溫開始回暖，因為所處地區(qū)冬季氣溫低、早晚溫差大，1月平均氣溫只有-9.3～-6.5 ℃，且時常伴有西北風(fēng)，這一點在高處尤為明顯，使得該處部位熱損失增大，加劇了腐蝕。

3.4 內(nèi)壁哈氏合金涂層脫落

D-303 底封頭在制造時已經(jīng)考慮到可能發(fā)生腐蝕的情況，原內(nèi)壁附有3 mm 厚哈氏合金C-276 內(nèi)襯，封頭本體材質(zhì)為Q245R。哈氏C-276 合金屬于鎳-鉬-鉻-鐵-鎢系鎳基合金，在中低溫環(huán)境下耐HCl 腐蝕性能較好，正常情況下腐蝕速率＜0.1 mm/a，基本不會發(fā)生腐蝕泄漏。

通過分析原因，認為分離料斗D-303 自2011 年12 月裝置開工以來至2020 年4 月運行已接近9 年，內(nèi)壁長期受到催化劑流動的磨損，哈氏合金內(nèi)襯磨損或脫落造成局部漏出封頭本體，導(dǎo)致腐蝕介質(zhì)直接與封頭本體材料（Q245R）接觸發(fā)生腐蝕。2020 年7 月大檢修期間，拆檢封頭發(fā)現(xiàn)內(nèi)壁襯里脫落嚴重，已經(jīng)不能起到防腐的作用。

3.5 設(shè)備保溫存在薄弱環(huán)節(jié)

裝置運行9 年，部分保溫棉已經(jīng)失效，同時封頭法蘭，設(shè)備檢查孔等部位保溫存在縫隙，造成封頭外表面溫度偏低，加劇了封頭的腐蝕速率。

4 解決方案以及效果

4.1 分離料斗底封頭整體更換

為確保裝置在下個周期的安全穩(wěn)定運行，在大檢修期間對底封頭進行了整體更換。同時，對底封頭處部位進行了腐蝕檢查，并對腐蝕產(chǎn)物采樣進行了能譜分析以及X 射線衍射分析，分析結(jié)果（見表3）。

表3 腐蝕產(chǎn)物取樣能譜分析結(jié)果

從能譜分析結(jié)果可見，樣品中主要含有O、Al、Cl、Fe、Ni 元素，其次含有少量的Cr 元素。可以判斷主要腐蝕產(chǎn)物為鹽酸對殼體腐蝕后產(chǎn)生的FeCl2以及催化劑載體腐蝕后產(chǎn)生的AlCl3，Ni、Cr 元素則來自哈氏合金內(nèi)襯。

4.2 催化劑下料管疏通

在大檢修期間，對D-303 底部4#、5#料腿對應(yīng)的輸料管拆卸后用軟高壓水槍進行疏通，干燥回裝并對分離料斗以及六根料腿全部進行通球試驗合格。

4.3 電伴熱改造更換

通過對底封頭電伴熱的檢查，因使用時間較長，發(fā)現(xiàn)設(shè)備本體，底封頭以及下料腿處多處電伴熱存在老化斷裂、短路以及變形嚴重的現(xiàn)象。對底封頭以及下料腿存在問題的電伴熱絲全部進行了更換，為了彌補熱量損失，在底封頭原有2 組伴熱絲的基礎(chǔ)上，新增加了一組新電伴熱絲，目前電伴熱運行正常，對比停工前，加熱效果有了明顯提升，目前D-303 底部封頭表面溫度保持在170 ℃以上。

4.4 設(shè)備保溫整改

在設(shè)備封頭以及電伴熱更換安裝完畢后，對設(shè)備本體以及六根料腿保溫全部進行拆除，重新包裹150 mm/80 mm 厚硅酸鋁保溫棉，之后包裹5 mm 厚鋁皮，以確保保溫效果能達到要求，在裝置開工正常后對保溫外表面進行溫度檢測，實測溫度均≯40 ℃，保溫效果良好。

4.5 操作指標的監(jiān)控與現(xiàn)場巡檢

裝置開工后，對崗位班組長及員工進行專項培訓(xùn)，加強DCS 監(jiān)盤與現(xiàn)場巡檢，控制E-303 預(yù)熱氣溫度在150 ℃以上，進入D-303 煙氣溫度提高至165 ℃以上，將D-303 底部封頭電伴熱溫度提高至180 ℃以上。

5 結(jié)語

通過上述一系列的改進以及防腐措施，再生系統(tǒng)自大檢修開工以來，經(jīng)過一段時間的優(yōu)化調(diào)整，D-303下料暢通，各運行參數(shù)達標，腐蝕測厚暫未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，可以看出防腐各項控制措施效果良好，但還需要更長的時間驗證其可靠性。在今后的裝置生產(chǎn)運行中，要持續(xù)做好運行監(jiān)控，嚴格控制好各項操作指標，做好現(xiàn)場檢查和定期定點測厚工作，確保發(fā)現(xiàn)的問題能進一步完善措施，及時研究檢修方案，合理的安排檢修，確保裝置的安全運行。