催化裂化裝置分餾塔頂部腐蝕原因分析及防護(hù)措施

馬猛鋼

摘要：延安煉油廠催化裝置在歷年計(jì)劃大檢修期間，均發(fā)現(xiàn)200萬(wàn)噸/年和100萬(wàn)噸/年催化裝置分餾塔上部及頂循系統(tǒng)先后出現(xiàn)較為嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象，對(duì)裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行帶來(lái)了嚴(yán)重影響。本文主要對(duì)催化裂化裝置分餾塔頂部腐蝕原因和防護(hù)措施進(jìn)行了闡述，以供參考。

關(guān)鍵詞：催化裂化裝置;腐蝕;防護(hù)

一、腐蝕情況

1、200萬(wàn)噸/年催化裝置：

⑴、09年裝置大檢修期間發(fā)現(xiàn)分餾塔25#、26#、27#減薄嚴(yán)重，集油箱內(nèi)底板開裂，受液盤腐蝕減薄，由10mm減薄為4.5mm;頂循抽出管線及返塔管線腐蝕減薄，最薄處減至7mm;頂循泵葉輪流道隔板腐蝕嚴(yán)重，部分消失。

⑵、10年裝置大檢修期間發(fā)現(xiàn)分餾塔上部腐蝕現(xiàn)象不是很明顯，但09至10年運(yùn)行周期內(nèi)分餾頂循輕油系統(tǒng)發(fā)生多次腐蝕泄漏事故，嚴(yán)重影響裝置平穩(wěn)運(yùn)行。

2、100萬(wàn)噸/年催化裝置：09年裝置搶修及10年裝置檢修期間均發(fā)現(xiàn)分餾塔上部存在腐蝕現(xiàn)象。 2010年6月裝置在大修期間發(fā)現(xiàn)分餾塔腐蝕情況如下：

①油氣分配盤腐蝕、損壞嚴(yán)重;鋼板均為蜂窩狀;升氣筒頂蓋支撐角鋼斷裂、頂蓋鋼板蜂窩狀;

②27層塔盤傾斜、半邊塔盤緊固件脫落且塔盤下塌、支撐圈受腐蝕;支撐梁螺栓孔處腐蝕嚴(yán)重，致使緊固螺栓脫落，塔盤下榻;

③22、23、24、25層塔盤擋流板、降液板、受液板腐蝕嚴(yán)重均為蜂窩狀，分餾塔器壁腐蝕減薄嚴(yán)重，中上段外部進(jìn)行加固處理（因腐蝕嚴(yán)重器壁減薄，在分餾塔筒體外部加固一圈寬為4.5米的10mm厚鋼板）;

④21層塔盤擋流板、重柴油抽出液封盤受腐蝕嚴(yán)重;分餾塔19層以上塔盤支撐圈、受液盤、支撐梁、降液板等內(nèi)構(gòu)件全部更換為不銹鋼。

二、材質(zhì)情況

1、200萬(wàn)噸/年催化裝置：分餾塔28至32#塔體材質(zhì)為20R+405，其余塔體材質(zhì)為20R;28至32#塔盤材質(zhì)為405，其余為Q235-B;緊固件材質(zhì)為1Cr13，受液盤及降液板材質(zhì)為Q235-A;

2、100萬(wàn)噸/年催化裝置：分餾塔上部即19#以上塔盤，塔體材質(zhì)為20R，塔盤在2010年大修期間更換為304，1#至18#為12AlMoV，主梁材質(zhì)為Q235A，降液板、受液盤等內(nèi)構(gòu)件為304;

3、40萬(wàn)噸/年催化裝置：分餾塔上部塔體材質(zhì)為15CrMoR，塔盤材質(zhì)為1Cr18Ni9Ti，塔盤材質(zhì)為12AlMoV A3F;

三、原料性質(zhì)情況

依據(jù)2009年延安煉油廠原油分析評(píng)價(jià)報(bào)告，延安煉油廠屬于輕質(zhì)原油;凝點(diǎn)較低，硫含量較低，為0.08%;原油酸值低，為0.03mgKOH/g;原油蠟含量較高，為14.5%。原油的金屬鎳、釩含量較低，分別為1.3μg/g、0.2μg/g。原油屬于低硫石蠟中間基原油。大于350℃常渣飽和分和芳香分含量較高，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量低，硫含量低，為0.12%，金屬鎳、釩含量加和為3.4μg/g。100萬(wàn)噸/年催化裝置原料為260萬(wàn)噸/年常壓渣油，200萬(wàn)噸/年催化裝置原料中長(zhǎng)期摻煉了外購(gòu)渣油，依據(jù)2010年4月31日石科院分析結(jié)果，外購(gòu)渣油硫含量為0.16%。

四、原因分析

1、腐蝕物質(zhì)：原油餾分越輕，含硫量越低;餾分越重，含硫量越高。隨著餾分的提高，硫含量也隨之增多。原油中90%的硫集中在占原油50%的常壓渣油中，而且都進(jìn)入了原油二次加工的各種工藝裝置。原油餾分中的硫化合物可以大致分為以下五大類：硫醇類、硫醚類、二硫化物、亞砜類和噻吩類。前面四種可進(jìn)一步細(xì)分為環(huán)狀和非環(huán)狀類，即烷基取代基類、芳基取代基類和烷基芳基取代基類。

汽油組分中的H2S和R-SH主要為二次加工中其它硫化物的分解產(chǎn)物，且含量最多。高溫時(shí)R-SH可以分解為H2S，140至160℃時(shí)，二硫化物可以分解生成H2S和R-SH，溫度大于250℃時(shí)，硫化物分解加快。參與腐蝕的主要物質(zhì)為H2S、R-SH、HCL、單質(zhì)硫及易分解的活性硫。CL主要來(lái)自于原油中的無(wú)機(jī)鹽類和有機(jī)氯化物。

催化分餾塔上部腐蝕主要為S和CL元素的酸性物質(zhì)腐蝕，腐蝕介質(zhì)主要為H2S和HCL和水的系統(tǒng)環(huán)境腐蝕，即H2S-HCL-H2O腐蝕體系，一般腐蝕產(chǎn)物中以FeS2和Fe2O3為主，同時(shí)存在少量FeCL3等物質(zhì)。

2、腐蝕機(jī)理：原油中的總硫量與腐蝕性能之間并無(wú)精確地關(guān)系，主要是參與腐蝕反應(yīng)的有效硫化物含量有關(guān)。在催化裂化反應(yīng)過程中，富集于原料中的硫化物、氮化物發(fā)生分解，生成大量的H2S、R-SH、NH3及HCN，常壓電脫鹽未完全脫除的無(wú)機(jī)鹽類熔化、水解和有機(jī)氯的高溫分解生成HCL，這些介質(zhì)的存在將對(duì)分餾系統(tǒng)產(chǎn)生各種形態(tài)的腐蝕。分餾塔塔上部及塔頂冷卻冷凝系統(tǒng)主要為低溫系統(tǒng)腐蝕，系統(tǒng)溫度在90℃至210℃，系統(tǒng)介質(zhì)主要為柴油和汽油。當(dāng)系統(tǒng)溫度低于露點(diǎn)時(shí)，水蒸氣冷凝成水，H2S 、HCL 和HCN溶解其中，形成H2S-H2O- HCL 和H2S-H2O-HCN的酸性腐蝕體系，腐蝕產(chǎn)物FeS有很強(qiáng)且致密的附著力，對(duì)設(shè)備進(jìn)一步腐蝕有一定的阻滯作用，但是HCN的存在會(huì)破壞FeS保護(hù)膜，加速設(shè)備腐蝕，產(chǎn)生設(shè)備均勻減薄，局部發(fā)生氫裂、氫鼓泡及H2S的應(yīng)力腐蝕。

五、建議防護(hù)措施

1、常壓裝置加強(qiáng)常壓電脫鹽系統(tǒng)操作，盡量降低原油脫后含鹽量，達(dá)到深度脫鹽效果，從而降低二次加工中HCL對(duì)設(shè)備的腐蝕。

2、優(yōu)化工藝操作。盡量提高分餾塔頂循環(huán)回流線返塔度，從而減少上部環(huán)境及頂循系統(tǒng)液相水的存在可能，加大H2S和HCL的揮發(fā)，降低酸性價(jià)值的質(zhì)量濃度。

3、設(shè)備材質(zhì)升級(jí)?？梢钥紤]對(duì)催化分餾塔上部系統(tǒng)、內(nèi)構(gòu)件及頂循管線材質(zhì)升級(jí)為耐腐蝕材質(zhì)。

4、加注緩蝕劑，對(duì)于H2S和HCL的腐蝕環(huán)境，可以在催化分餾塔上部或頂循系統(tǒng)加注緩蝕劑，從而降低對(duì)上部設(shè)備及管線的腐蝕程度。

5、為防止H2S的應(yīng)力腐蝕的發(fā)生，在制造和安裝設(shè)備時(shí)應(yīng)盡量降低應(yīng)力水平，設(shè)備動(dòng)焊后作消除應(yīng)力處理，對(duì)焊縫及熱影響區(qū)應(yīng)控制其硬度，塔頂冷凝系統(tǒng)應(yīng)選擇合適的部位注水，以稀釋H2S和 HCN等腐蝕物質(zhì)，從而減輕腐蝕。

6、采用合煉方式，對(duì)各種原料合理調(diào)配，以降低原料的硫含量及酸值。

7、加強(qiáng)日常檢查，做好定點(diǎn)測(cè)厚工作，防止腐蝕事故的發(fā)生。

8、對(duì)腐蝕嚴(yán)重的冷換設(shè)備可鍍非靜態(tài)的Ni-P合金或涂高溫有機(jī)涂層。

9、重視裝置停工期間的腐蝕情況，如果裝置停工時(shí)間較長(zhǎng)，盡量采用堿洗鈍化或氣相緩蝕劑加充氮保護(hù)。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：油田氣化工科技公司）