催化裂化反再系統腐蝕影響分析

趙連元，王 楷，楊明明

(中國石油天然氣股份有限公司獨山子石化分公司，新疆 獨山子 833600)

反再系統是催化裂化裝置的核心設備，腐蝕泄漏嚴重時可造成裝置停工，嚴重影響裝置長周期運行。反再系統腐蝕主要表現為高溫氣體腐蝕、催化劑的沖蝕、應力腐蝕及露點腐蝕。該文通過分析催化裂化反再系統主要存在的腐蝕形式、腐蝕機理，找出了易發生腐蝕部位并提出了相應措施。對反再系統發生腐蝕案例進行了分析，并針對腐蝕情況采取了相應的防護措施，減緩了催化裂化裝置反再系統的腐蝕。

1 高溫氣體腐蝕

1.1 高溫氣體腐蝕易發生部位

再生器高溫部位內部構件;再生器內構件各支撐筋板;再生器內部旋風器龜甲網;再生器內部構件選材不符合高溫使用要求等部件。

1.2 高溫氣體腐蝕的預防措施

檢修中主要對兩器內構件進行選材確認，保證設備內構件材質符合高溫使用要求;在正常生產過程中，要嚴格控制再生器床溫，保證不超溫;每周定期進行兩器系統熱檢，主要對兩器外壁進行宏觀檢查。檢查兩器外壁有無局部過熱、紅斑、漏點現象等。

1.3 高溫氣體腐蝕案例

2008年9月再生煙氣濃度、粒度超標，催化劑單耗上升較大，催化劑跑損嚴重，最終導致裝置停工檢修。鑒定時發現再生器一級旋風分離器東北組出口筒節部分磨蝕穿洞，最大直徑約360 mm。原因為旋風分離器使用時間過長(已經運行14 a)所致;再生器內高溫條件下一級旋風分離器被氧化，同時還會產生脫碳，使鋼中的碳被氧化后生成CO和CO2離開金屬表面，使鋼的表面的固溶碳減少，影響了鋼的機械強度，同時降低了鋼的疲勞極限和表面硬度;催化劑沖蝕，造成旋風分離器局部穿孔。針對腐蝕情況在穿孔部位進行修復補焊，更換鋼板，同時修復內壁襯里，在2009年鑒定時該部位未出現異常情況，考慮裝置長周期運行，在2009年大修時將再生器旋風分離器更換，至今運行正常。

2 催化劑的沖蝕

2.1 催化劑沖蝕易發生部位

旋風分離器出口、翼閥閥板、主風分布管管嘴和煙氣管道上彎頭等。

2.2 催化劑沖蝕磨蝕的預防措施

在檢修中嚴格控制檢修質量，對沖蝕較嚴重的部位應合理使用耐磨襯里材料，旋分器及兩器內部異型部位的內部襯里應選用合理的耐磨襯里材料如:剛玉、TA-218等材料;在裝置開停工過程中嚴格按照升溫曲線圖控制升溫速度;在正常生產過程中合理控制加工量，防止設備超負荷狀態運行，降低催化劑沖蝕磨損。

2.3 催化劑沖蝕磨蝕案例

2008年8月對反再系統檢查時發現反應溫度熱偶套管磨損嚴重(見下圖1)。

圖1 反應熱偶磨損Fig.1 Reaction heat even wear

分析原因認為:該熱偶在沉降器粗旋出口，由于此部位催化劑流速較快，導致熱偶套管磨損嚴重。針對該問題在熱偶下方增加V型帶龜甲網襯里保護熱偶套管，有效地解決了該問題(見圖2)。

圖2 采用V型帶龜甲網襯里熱偶套管Fig.2 V-belt hexsteel thermocouple sleeve lining

3 應力腐蝕

3.1 應力腐蝕易發生部位

兩器頂部焊縫處;兩器外壁與熱偶套管焊縫處;三旋進出口焊縫處;膨脹節。

3.2 應力腐蝕的預防措施

在檢修中嚴格控制施工質量，確保焊接質量;在正常生產中定期對反再系統檢測，主要對再生器頂、大煙道管線、三旋進出口、膨脹節等部位進行定期檢查，并制作相應表格，對檢查情況進行記錄，對異常部位進行分析，查找出原因，及時處理。

3.3 應力腐蝕案例

2009年4月9日16∶00車間人員巡檢時發現再斜管卸料線焊縫處有裂紋，裂紋長達100 mm(見圖3)。立即通知檢修公司搶修，并在斷裂部位進行標記。10 min后搶修人員到現場，該裂紋兩邊又各擴展10 mm左右。17∶30開始補焊，處理過程中焊縫已經有氣體泄漏出來，18∶50恢復正常。

圖3 斜管卸料線焊縫處裂紋Fig.3 Inclined tube discharge line weld cracks

由于該部位斜管溫度在300℃左右，而焊縫部位只有100℃左右，并且該部位為盲頭死區，存在露點腐蝕條件;該管線閥門與平臺接觸，提升管斜管工作存在振動工況，該部位受到交變應力作用，存在疲勞現象;管線材質為15CrMo，焊縫為不銹鋼，斷裂部位為焊縫，存在應力集中現象。針對裂紋情況對反再系統重點部位進行清查，在檢修中落實整改;對兩器、分餾系統加強檢查，每兩月進行一次徹底檢查(包括所有焊縫、熱偶、引管等)，制定關鍵設備特護細則;積極開展裝置易腐蝕部位查找以及定點測厚、測溫工作，確保對敏感部位重點監控，值班干部確保熱點部位的檢查質量，有效利用設備研究所熱成像儀進行高溫部位監測。

4 露點腐蝕

4.1 露點腐蝕主要發生部位

煙氣系統膨脹節，膨脹節內襯筒體與膨脹波之間沒有反吹氣，導致內部區域形成死區，當溫度低于140℃時，形成酸性凝液，導致膨脹波腐蝕失效;低溫部位熱電偶套管間隙，由于該間歇存在死區，同樣可以形成酸性凝液，導致腐蝕失效;大煙道內部襯里出現鼓包或者裂紋，導致煙氣在器壁形成凝液，導致設備腐蝕;廢鍋低溫省煤器，由于底溫省煤器管束內無鹽水溫度在80℃左右，進入低溫省煤器的煙氣在200℃左右，經過換熱后溫度低于140℃時，形成酸性凝液，導致省煤器管束腐蝕。

4.2 露點腐蝕的預防措施

煙氣系統膨脹節沒有反吹風的在檢修中更換為反吹風膨脹節，抑制凝液形成。在膨脹節外表面增加外伴熱，提高膨脹節溫度，從而減緩露點腐蝕;對反再系統所有熱偶套管、測壓管嘴、引線接管進行專項檢查，對熱偶套管、測壓接管進行保溫，提高接管壁溫，減緩腐蝕速度。對熱偶套管、測壓接管保溫處留測溫孔，對接管進行熱成像測溫監控，及時觀察各個接管溫度趨勢。廢鍋增加預熱器，提高無鹽水進低溫省煤器溫度，嚴格控制無鹽水進低溫省煤器溫度不小于145℃，減緩省煤器管束腐蝕。

4.3 酸露點腐蝕案例

2012年2月16日20∶15車間人員檢查發現再生器測壓管嘴有催化劑泄漏，立即進行了現場處理。由于該漏點在再生器器壁與測壓接管夾角焊縫處，處理困難。高溫、高流速催化劑磨損使泄漏部位持續擴大，催化劑大量噴出，處理人員無法靠近。立即降低加工量至80 t/h、減小再生器壓力至0.12 MPa，同時啟用應急預案做好裝置停工準備。將測壓管嘴反吹風閥門全開(風壓0.4 MPa大于再生器壓力0.12 MPa)，阻止了催化劑向外噴出，緊張局面得以緩解。立即組織施工人員現場包焊處理，23∶25現場處理、試壓完畢。1 h后生產恢復正常(見圖4)。

圖4 再生器測壓管嘴腐蝕部位Fig.4 Regenerator pressure nozzle corroded areas

熱偶套管及測壓管腐蝕痕跡都處于迎風側，而熱偶套管及測壓管長期處于死區狀態，加上冬天環境溫度較低，煙氣中含有大量的NOx，SOx及水汽遇冷后會產生強酸介質，形成露點腐蝕環境，加劇了對套管腐蝕，從而導致套管腐蝕穿孔。對反再系統所有接管及熱偶套管進行排查，對查出隱患部位進行包焊處理;對反再系統熱偶套管、測壓接管進行保溫，提高接管壁溫，減緩腐蝕速度;對反再系統熱偶套管、測壓接管保溫處留測溫孔，對接管進行熱成像測溫監控，及時觀察各個接管溫度趨勢;按照現在反再系統熱偶套管、測壓接管，進行預制包焊管殼，在緊急情況下以作備用，節約搶修時間，防止事故的擴大。

5 結束語

催化裂化裝置反再系統的腐蝕不利于裝置的長周期安全平穩運行，因此在檢修過程中嚴格控制施工質量，在正常生產中加強易腐蝕部位設備的運行監控，不斷完善腐蝕的防護措施，才可減緩裝置反再系統腐蝕。

[1]顧望平，邵祖光，劉積文，等.煉油設備工程師手冊[M].北京:中國石化出版社，2010:774-815.

[2]龔敏，余祖孝，陳琳，等.金屬腐蝕理論及腐蝕控制[M].北京:化學工業出版社，2009:86-94.