催化裂化裝置再生器襯里損壞情況分析及修復

摘 要：通過對催化裂化裝置再生器襯里的損壞情況分析，提出從錨固釘選型、施工質量等方面加強襯里質量的過程控制，提高襯里使用壽命。

關鍵詞：催化裂化；襯里；錨固釘選型；施工質量

1 概述

催化裂化裝置再生器采用隔熱耐磨襯里，按冷壁設計。本文主要結合催化裂化裝置的檢修工作，以再生器密相段襯里施工為例，研究襯里的施工質量控制，分析本次襯里出現問題的原因。并在裝置正常投產后，通過紅外熱成像技術，驗證了本次襯里施工質量控制的可行性。

2 再生器襯里檢查情況

本次檢修，對再生器內部進行了詳細的檢查，發現再生密相的內部襯里呈現多條長3-5米，寬約1厘米的貫穿性裂紋，裂紋貫穿襯里，可見器壁，見圖1。

通過小錘敲擊發現，其內部有空洞、沙啞聲，而實際襯里拆除作業也證明，內部襯里組織掏空現象嚴重。貫穿性裂紋造成了襯里內部的沖刷和掏空，使得高溫催化劑與器壁直接接觸，冷壁溫度快速上升，超過了材料的承受溫度。襯里拆除后，對器壁進行金相分析，超溫部位內壁打磨深度1mm金相組織球化，珠光體小于10%，內壁同一部位打磨3mm金相組織球化，珠光體小于20%，8層超溫部位金相組織球化，珠光體小于20%，三處金相組織均未見明顯碳化物析出，布氏硬度內外打了多處，超溫部位硬度偏低（小于100HB），正常部位HB120～130。

3 再生器襯里損壞原因分析

通過現場觀察比對發現，貫穿部分襯里是2013年6月裝置大修更新新老襯里結合部位，且原襯里選用Ω型錨固釘，而新襯里選用側拉環形式。而根據GB50474-2008《隔熱耐磨襯里技術規范》規定，兩種形式的錨固釘安裝及襯里施工要求都有著不同的要求。

第一，錨固釘的排列密度。側拉型圓環排列間距為90mm，每平米用量為80個；Ω型錨固釘排列間距為200mm，每平米用量為25個。第二，錨固釘安裝步驟及襯里施工方式不同。側拉型圓環的安裝分為兩個步驟，一是柱型螺栓的安裝，二是環帽的安裝，環帽的安裝要在第一層襯里澆筑完成后進行，側拉型圓環柱型錨固釘的襯里施工只能采用手工搗制法施工，且需2次布料，施工復雜，耗時長；Ω型錨固釘的安裝相對簡單，一次安裝到位即可，而且襯里施工可采用支模澆注法施工，施工過程相對簡單，耗時較短。從安裝方式上看，側拉型圓環柱型錨固釘的安裝較為復雜，需要鉚工與土木兩類工程交替配合作業，耗時較長。

根據以上兩個不同點，結合2013年裝置襯里施工記錄，我們分析總結了本次再生器襯里損壞的原因主要有以下兩點：第一，側拉型圓環柱型錨固釘的安裝及襯里施工相對復雜，耗時長，因此，對施工人員的技術要求較高，同時因耗時較長，在手工涂抹過程中，澆注料的品質無法保證。在2013年襯里施工過程中，因施工監管不到位，部分襯里施工時，側拉型圓環柱型錨固釘的襯里施工未按要求進行二次布料，導致襯里結合不夠緊實、涂抹不均勻等問題，這是造成本次襯里損壞的主要原因。第二，雖然兩種錨固釘的材質相同，但側拉型圓環的排列密度比Ω型錨固釘大3倍，因此兩種不同形式錨固釘受熱后，每平米的膨脹系數卻存在很大的區別，這就導致了再生器正常工作時，兩種錨固釘結合部位的襯里將受到因不同膨脹系數而產生的巨大的切向應力，這是造成本次襯里損壞的又一因素。

以上兩點造成襯里與錨固釘之間無法完全搗實，存在間隙，在裝置運行過程中，催化劑持續對襯里進行沖刷，逐步形成了貫穿性的裂紋。

4 再生器襯里的修復

結合上述分析，考慮到側拉型圓環錨固釘存在施工工序復雜，耗時長等因素，本次再生器襯里修復工作，決定將原有的側拉型圓環替換為Ω行錨固釘，同時采用支模澆注法施工。采用支模振搗法能減少施工過程中手工涂抹造成的襯里不均勻、不密實等現象，避免了機械噴涂法襯里料，尤其是鋼釬維的回彈問題，減少用料和節約費用，襯里施工質量受人為因素的影響相對較少，可以得到厚度、組分、性能均勻一致的襯里。

（1）新舊襯里接口處理。對老襯里進行修口，下口采取了臺階式，上口采取了上八字式。其主要目的都為避免出現直線，能夠使新老襯里結合緊密。修口完成后，清除接合面處松動或殘余的襯里混凝土，用風將結合面清理干凈，結合面不留顆粒殘留物。（2）錨固釘安裝質量控制。為確保錨固釘安裝質量，在安裝前，施工單位做好放線工作，檢查合格后再進行焊接施工。在焊接完畢后，組織人員用0.5kg小錘對錨固釘逐個敲擊檢查，同時，檢查錨固釘兩直段內側或外側焊接的焊縫長度應不小于25mm，對不符合要求的錨固釘需重新施工，直至合格為止。（3）襯里料的攪拌。再生器選用單層隔熱耐磨襯里＼剛玉1800kg/m3 800℃襯里料，襯里料的攪拌根據廠家提供的配比方案，在攪拌過程中按劑量依次加入結合劑、增強劑、鋼釬維，并確保攪拌均勻。本次襯里施工考慮到襯里料的輸送環節耗時太長，易造成襯里料的水分流失，影響澆筑質量。因此，本次襯里施工，在再生器7層平臺處，用腳手架搭建了一個作業面，專門用于襯里料的攪拌，縮短了襯里料的輸送距離，提高了襯里料的攪拌質量，也降低了襯里料的損耗。（4）襯里的澆筑。襯里澆注施工均采用支模澆注法，每層模板高度不得高于環向1米，應保證足夠的剛度及光潔度，在澆注過程中，須使用振搗器充分攪拌均勻，移動間距不應大于錨固釘間距。注料中，使用小型振搗器振搗，每一次布料高度不大于30厘米，使用小型振搗器插入兩列Ω釘中振搗。振搗需要到位，有兩個標準，即一是襯里料不再沉降、能保持水平狀態；二是不出氣泡。特別注意的是拔出振搗器時要慢一些。在注料振搗后48小時可以拆模，最少也要24小時。（5）襯里的養護。襯里施工完后，用手指輕按襯里表面不沾泥漿時應開始霧濕養護，噴灑到襯里表面的水分不能過多，保持襯里表面濕潤即可，根據施工現場的天氣溫度每間隔30分鐘～1小時進行一次霧濕養護，保持襯里表面濕潤不少于48小時。（6）襯里的烘干。襯里的烘干對日后襯里的質量有著很關鍵的影響，在襯里的烘干過程中，有兩個關鍵溫度：150℃脫物理水和350℃脫結晶水。本次襯里烘干，嚴格按照升溫曲線進行，總計108小時。

5 檢查情況

裝置開工后，我們采用紅外熱成像技術對再生器器壁整體進行了溫度監測，通過檢修前后的紅外成像數據對比，可以看出，再生器器壁原超溫部位的溫度從400℃左右下降至150℃左右，下降了250℃。

6 結束語

本文結合上一次裝置襯里檢查、修復情況，分析了本次襯里損壞的原因，改進了錨固釘的形式，加強了襯里施工質量控制。從使用情況來看，本次襯里修復的結果是十分成功的。

參考文獻

[1]GB50474-2008.隔熱耐磨襯里技術規范[S].2008.

[2]晉西潤，焦選寧，顧一天.催化裂化裝置再生器襯里選型及成功應用[J].石油化工設備技術，2002，23（6）：12215.

作者簡介：周子炫（1990，9-），男，漢族，江蘇省南京人，助理工程師，研究方向：設備管理。