重油催化裂化裝置設備腐蝕調查與應對措施

熊敏智（長慶石化公司，陜西 咸陽 712000）

粗裂解汽油分別經選擇性氫化反應及醚化反應以降低雙烯烴含量及生產第三戊基甲基醚(TAME)，因環保法規對燃料市場之沖擊已造成含氧油料之需求，源自輕油裂解工場的裂解汽油成為生產含氧油料的重要來源。然而現有制程因無法避免之觸媒毒化物及反應平衡之限制而操作不順暢[1]。

1.重油催化裂化裝置設備腐蝕的調查分析

汽油硫含量對于引擎性能并無直接之影響，但對于廢氣排放的影響較大，尤其是裝設觸媒轉化器的車輛，會因高硫含量的汽油而導致觸媒暫時性失活，增加廢氣排放中的氮氧化物，由于直接噴入式（gasoline direct injection，GDI）引擎是未來之發展趨勢，它是利用稀薄燃燒(lean burning)的原理，以獲得更有效率之燃燒，但缺點是對硫含量較為敏感，因此未來汽油的硫含量將會趨向于低硫的限制[2]。

反應器內部有一支五點式熱電偶，與溫度指示器相接，作為反應溫度的量測；其上端有一壓力表用來指示反應壓力，系統的壓力則由背壓閥控制。反應后的氣液混合物經由背壓閥，通過冷卻器將液體產物冷凝，再經氣液分離器分離；液體部份被收集在液體產品儲槽，氣體部份則經氣體取樣管后，再進入濕式氣體流量計，最后排放至大氣中。其中液體產品儲槽置放于-15℃的冷凍循環槽中，再利用其外循環泵將冷卻液送到冷卻器和氣液分離器，以確保氣液分離的效果，整個反應系統之質能平衡維持在95%以上。

2.應對措施

2.1 合理選材

一般含鉻不低于11.7%，含鉻愈高，耐蝕性愈強，耐磨性也好。鉻鋼可以鑄造、壓延，也可制成無縫鋼管或作耐磨材料。石化設備用的鉻鋼主要有 0 Cr13、1 Cr13、2 Cr13、3 Cr13和 4 Cr13等。其含碳量越低，耐蝕性越高。0 Cr13在540℃下對含硫石油及硫化氫等有顯著的耐蝕性。廣泛用于石化廠設備的各種分餾塔作襯里材料、塔內件和連接管線等。其他幾種鉻鋼韌性、耐磨性較好，可制閥門、閥座、軸等。

2.2 表面保護技術

反應后的氣液混合產物經氣液分離器，液體部份由控制閥控制氣液分離器的液位，流出的液體產物收集在液體儲槽；氣體部份則經由控制整套系統壓力的背壓閥，進入濕式氣體流量計以記錄流量，然后排放至公用尾氣管線，最后再經處理并釋放于大氣中。在一定的進料量和觸媒量，二個反應器各有一最佳進料溫度，進料溫度在第一反應器對轉化率的影響比第二反應器來得明顯。雖然高甲醇莫耳比的操作有助于提高轉化率，但是回收甲醇的高成本使得其經濟性不佳。第一反應器最佳化后，第二反應器只能再提高轉化率8.5%，似乎應以催化蒸餾塔來取代第二反應器。整個塔槽是由機械材料打造而成，每次只須更換活性劣化之樹脂觸媒即可，除了腐蝕損傷外，設備可以一直重復使用，如此，大幅降低生產成本是可以預期的結果。此一催化蒸餾塔內固定式觸媒槽的設計觀點將不同于前述的使用反應性填料的催化蒸餾塔，液體向下流經V型塔盤，然后通過觸媒槽，并同時發生醚化反應，液相反應與氣液相間的質傳不再同時于觸媒槽內發生，因而觸媒槽的設計問題又回歸到傳統式固定床的設計，譬如，反應動力與反應器模式、質量傳送效應，及觸媒槽的壓力降與持液量等。離子注入是一種摻雜的方法，由于摻雜的均勻性高，直進性強，不受晶體內位錯及缺陷的影響，可以精確控制摻雜物的濃度分布等特點，目前，這種技術已被認為是一種改變材料表面性質的新方法。在此一范圍下，特別是高溫反應，內質傳阻力是不能忽略的。除了顆粒大小，內質傳阻力亦受到其它變數的影響，如觸媒孔隙度、酸基濃度等，然而這些變數對樹脂觸媒催化效能的影響尚未被公開地檢驗或討論[4]。在實驗室以恒溫管狀反應器于雷諾數小于0.4的條件下進行TAME的合成反應實驗，實驗數據將與考量外質傳阻力下的模擬計算結果比對。這些結果將有助于催化蒸餾塔內觸媒槽的設計。

3.結語

總之，催化裂化目的是以減壓渣油和溶脫油為原料油，在催化劑作用下轉化為高辛烷值汽油和化工原料。本文通過對重油催化裂化裝置設備腐蝕調查與應對措施進行分析，旨在能夠為石油化工設備的安全運行提供一定的參考與借鑒。

[1]鄭江永.淺議重油催化裂化裝置的工藝流程[J].化工管理，2014，06:188.

[2]國玲玲，江波，王國峰.重油催化裂化裝置多產汽油方案[J].石化技術與應用，2014，02:145-148.

[3]倪前銀.重油催化裂化裝置再生煙氣線路技術改造及效果分析[J].石油煉制與化工，2014，07:56-61.

[4]武彥勇.1.4Mt/a重油催化裂化裝置油漿系統運行問題分析及對策[J].化工管理，2014，14:174.