小議催化裂化裝置設備腐蝕與防護

王文杰 曹偉強 田春來

（洛陽瑞昌石油化工設備有限公司，河南 洛陽 471000）

小議催化裂化裝置設備腐蝕與防護

王文杰 曹偉強 田春來

（洛陽瑞昌石油化工設備有限公司，河南 洛陽 471000）

通過對催化裂化裝置設備腐蝕進行了詳細地描述，具體分析了造成設備腐性的主要原因，并針對設備防護問題提出了具體防腐措施和建議。

催化裂化；高溫硫腐蝕；低溫腐蝕；腐蝕與防護

0 引言

隨著加工高含硫原油的增多，煉油工業二次加工原料的重質化，渣油加氫裝置催化劑運行到末期,活性降低,催化裝置的原料中各種腐蝕介質含量愈來愈高,加劇了裝置設備的腐蝕，還使得后序深加工裝置的產品質量下降。通過對催化裝置的設備腐蝕情況進行調查,發現設備腐蝕速率明顯加快。主要原因是這些系統中存在著H2S,SOx等腐蝕物,在不同的環境因素作用下,引起各種不同類型的腐蝕，因此深入研究設備腐蝕與防護顯得尤為重要。下面結合催化裂化裝置設備腐蝕情況,對催化系統設備腐蝕問題進行描述,分析討論了造成腐蝕的主要原因,并為設備防腐蝕提出了防護措施和建議。

1 反應—再生系統設備的腐蝕

1.1 腐蝕情況調查

反應—再生器是催化裂化系統重要的核心設備之一，屬高溫操作系統,設備材質及操作條件均要求嚴格，原料油經加熱后進入反應器提升管進行高溫裂解。反應—再生系統由于流動的催化劑不斷沖刷內構件的表面,使內構件大面積減薄,甚至局部穿孔、脫落。過厚的襯里層往往會導致器壁外表面溫度低于煙氣的露點腐蝕溫度,煙氣中的酸性氣體在器壁冷凝成酸性溶液,造成器壁腐蝕和開裂，大油氣管線內結焦嚴重，容器壁局部超溫和再生滑閥被卡的現象,二再提升管膨脹節上方局部過熱（大于500℃）。

1.2 腐蝕原因分析

1.2.1 高溫氣體腐蝕

發生高溫氣體腐蝕的部位,主要是再生器至煙囪之間與煙氣接觸的設備和構件。催化劑再生過程中,為了使焦碳盡可能完全燃燒,往往使空氣的供給量過剩和使用助燃劑,提高了煙氣中NOx和SO3的含量,加劇了設備的高溫氣體腐蝕。在高溫條件下,空氣中的氧和氧化鐵在器壁表面形成結構疏松、極易脫落的FeO,使材質處在氧化狀態。

1.2.2 催化劑引起的沖刷和磨蝕

隨著反應油氣和再生煙氣流動,催化劑不斷沖刷與之接觸的設備或內構件表面,使設備或內構件大面積減薄,而且隨著耐高溫催化劑的應用,催化劑再生溫度提高,流速加快,催化劑對設備構件的沖刷和磨蝕更加劇烈,裝置第一再生器內的主風分布管支管裸露在催化劑氛圍中,空氣將催化劑鼓起呈“沸騰”狀態,不斷沖刷和磨蝕設備表面造成損壞和脫落。

2 分餾系統的腐蝕

2.1 腐蝕情況調查

分餾系統的腐蝕部位主要集中在分餾塔的下部系統、塔頂低溫揮發系統設備管線以及高溫油漿系統,其中分餾塔下段內壁和塔內件腐蝕減薄十分明顯,如分餾塔下部的人字擋板,底部的主梁和支梁因腐蝕減薄脫落嚴重和產品油漿冷卻器腐蝕嚴重等。從整體看,腐蝕通常是塔下部比上部嚴重;液相區又比氣相區嚴重。

2.2 腐蝕原因分析

2.2.1 高溫硫引起的腐蝕

高溫硫化氫的腐蝕機理為化學腐蝕：Fe﹢H2S→FeS﹢H2↑

在溫度為 400℃左右,發生如下反應:H2S→S﹢H2↑；Fe﹢S→FeS

高溫硫的腐蝕在開始是速度很快,一段時間后由于FeS保護膜的生成,速度會恒定下來。

2.2.2 分餾塔結鹽

結鹽與腐蝕同樣都侵蝕設備,使設備不能長周期安全運行。產物在分餾塔中隨油氣上升,由于頂循水蒸氣變成冷凝水與上升的帶有氨、氯離子的蒸氣進行傳質,無機鹽很易溶于水中,使氯化銨和硫氫化銨結晶析出,形成鹽垢。加之氰化物和氯離子對銹蝕層有強烈的滲透和破壞,使鹽垢疏松和剝落,大量的堆積在塔內,堵塞塔盤。

2.2.3 循環水的腐蝕

裝置水冷設備側垢物較多,垢下腐蝕主要發生在冷換設備循環水側的管束、封頭、管板,特別是殼程走循環水的管束,由于循環水在殼程流速較慢,造成管隙積聚泥垢,垢下腐蝕嚴重,點蝕坑深1～1.5mm,管束報廢。

3 吸收穩定、產品精制系統的腐蝕

3.1 腐蝕情況調查

通常催化裂化吸收穩定系統,因前序加工裝置的工藝操作,加之反應—再生系統催化劑和高溫條件操作,原油中的腐蝕性物質,更大程度地被釋放出來。因此,吸收穩定系統也存在著不同程度的腐蝕。顯著部位有:解吸塔上部、塔盤和浮閥表面有銹蝕；另外穩定塔也有一定的腐蝕,塔壁及塔盤有麻點。

3.2 腐蝕原因分析

在吸收穩定系統中存在著一定量的氯離子、氨及氰化物、硫化物等腐蝕介質,其腐蝕體系為H2S—HCN—H2。腐蝕反應如下:

NH3+H2S→NH4HS

硫氫化銨對碳鋼的腐蝕性同樣很強,同時氰化物在體系中破壞了硫化鐵膜,從而加速了腐蝕速度。針對H2S一HCH一H2O腐蝕較嚴重的管束,應采取材質升級的防護措施。

4 防護措施和建議

（1）催化裂化系統無論是反應—再生系統、分餾系統還是吸收解吸系統都存在著硫化物的腐蝕,防止這類腐蝕主要從選材上考慮。對高溫煙氣的腐蝕主要的防護措施是采用非金屬襯里和耐蝕金屬材料,在反應再生系統和煙道系統采用了既隔熱又耐磨的非金屬襯里材料,分雙層襯里和單層襯里兩種結構,襯里厚度在100～150mm。根據反應再生溫度條件,又采用了耐熱耐磨金屬材料，考慮到經濟合理性,本裝置沉降器，第一、第二再生器,一二再三旋等均采用16MnR材料。（2）緩解分餾塔腐蝕可在塔頂加注腐蝕抑制劑。因腐蝕抑制劑也是去垢劑,它可使金屬表面保持清潔,沒有雜質沉積,能有效地防止硫氰化銨的形成,而且此方法經濟,可調性大,效果很好。（3）強化電脫鹽操作管理,同時不斷研究開發新技術,把脫后含鹽控制在小于3mg/L以下，以達到減少腐蝕介質的目的,給后續加工裝置的設備創造良好的介質環境,使腐蝕降至最低。（4）加強對設備管線重點腐蝕部位定點監測工作。隨著裝運行周期的延長,加工高含硫原油增加,設備管線的腐蝕將進一步加重,因此在現有條件下應加強對重點設備管線的重點部位進行定期定點檢測、必要時增加測厚的頻率。如分餾塔底循油漿線、急冷油線、原料換熱線、反應油汽線、爐前原料線、蠟油回流線、重蠟油線、原料泵線、分餾塔中段回流線等開展的定點測厚,以期發現安全隱患,及時采取措施。（5）積極推行RBI管理,提高監測的效率。按設備管道的工況、介質等腐蝕狀態,與國際先進的風險評估方法接軌,參照API581標準,配合RBI風險評估項目,制訂公司設備管道腐蝕管理標準,并依據腐蝕的嚴重程度,建立設備管道腐蝕分級管理檔案,逐步實行腐蝕分級管理。（6）加強原油原油脫鹽工作,盡可能降低二次加工原料油中的金屬元素的含量。

5 結語

綜上所述,重油二次深加工裝置,由于不同的設備和操作條件將會產生不同的腐蝕。這是由于各種腐蝕介質,經過多次的加工,其含量不斷加大,腐蝕種類錯綜復雜,致使設備發生腐蝕、開裂、結鹽等事故,嚴重影響了煉油廠的產品質量及其綜合經濟效益。因此,為了做好設備防腐蝕工作,具體情況具體分析設備的腐蝕原因,采取工藝防腐蝕和材料防腐蝕相結合的方法,對腐蝕嚴重的部位采取有效的預防措施和監測手段,不斷完善防護措施,對設備長周期安全運行具有重大現實意義。

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