催化裝置反再系統隔熱耐磨襯里損壞原因及解決辦法

李鐵斌

（錦西石化分公司，遼寧 葫蘆島 125001）

煉油廠催化裝置特別是重油催化裝置反再系統隔熱耐磨襯里的好壞，是體現裝置運轉水平的重要標志之一，也是裝置長周期運行的瓶頸之一。雖然襯里的質量與襯里的制造廠家、施工質量、襯里烘干養生等等有很大關系，但有些部位也不完全取決上述原因。襯里損壞的形式多種多樣，大部分出現在提升管異型部位、外取熱返回管、雙動滑閥閥體、雙動滑閥下部煙道、預提升蒸汽管外耐磨襯里、旋風分離器喇叭口處等等。過熱點出現以后，外部現場補救的措施大部分是包盒子，有些包的是帶襯里的盒子，有些光壁盒子內部通入蒸汽。為安全生產帶來極大隱患。以下對催化裝置各部襯里損壞方式進行認真梳理，就其襯里損壞的部位、原因及整改方式進行進一步說明。

1 提升管異型部位襯里

提升管下料口與上升口外壁直徑均為Φ1300。原設計形式為龜甲網雙層隔熱耐磨襯里（這也是隔熱耐磨襯里技術規范GB50474-2008標準推薦的襯里方式），襯后直徑為Φ1000，內部施工隔熱層為手工涂抹。隔熱層C3料，耐磨層為B1料。該異型部位由于曲率半徑小，龜甲網熱變形疊加，熱應力較大，保溫釘應力集中部位容易開焊，耐磨層有輕微鼓包現象。催化提升管下料口部位，催化劑溫度680℃左右，流動速度1～2m，不是很高，但底部為鼓泡床、喘流床，氣體攜帶催化劑工況惡劣，雖然耐磨層幾近完好，但不可避免出現裂紋。而隔熱層由于強度較低，串氣后出現掏空現象。由于內部襯里損壞嚴重，器壁過熱。2008年以后我們將該部襯里進行了整改，錨固釘改為側拉環結構，側拉環獨特的單體獨立結構，避免了熱變型疊加，尤其是環部的里大外小結構，避免了耐磨襯里的脫落。在施工過程中我們將提升管整體更換，內部襯里預制，在檢修隔熱層時，不采用傳統的手工涂抹的方式而是采用支模搗振的施工方式，側拉環改為支模型結構，環高30，即耐磨層厚度30，B1料，襯里整體厚度150。同時根據計算，將隔熱材料的容重，由1.4噸/立方米改為1.7噸/立方米，增加強度。改造后夏季窩風處壁溫160℃左右。其他部位壁溫130℃左右。連續使用5年，器壁沒有發現過熱現象。

2 預提升蒸汽管外部襯里

提升管直徑Φ273，伸入提升管內熱壁長度為1780，材質為0Cr18Ni9。設計外部耐磨襯里為A1料，LY型錨固釘。由于伸入提升管內部，每次檢修時都發現，外部襯里脫落嚴重。后來我們將錨固釘改為側拉環蓋，效果也不是很好。分析原因認為該部溫度680℃，伸入部位膨脹量大約21mm，雖然在常溫下施工，表面質量較好，但熱態時由于管線的膨脹，錨固釘不是連續特性，耐磨襯里產生大量裂紋和松動，加之催化劑流動為先鼓泡床后喘流床、流化床，在破碎、氣流沖擊工況下，耐磨層脫落也不可避免。運行1～2年，停工檢修時每次都發現該部位襯里都需更換。

圖1 提升管修復的襯里

圖2 預提升蒸汽管外壁襯里損壞情況

2012年我們將Φ273外壁的錨固釘改為0Cr18Ni9龜甲網結構，將龜甲網分片安裝，盡量為連續結構。同時將耐磨層A1料內填入一定量的鋼纖維。結果發現可以運轉一個周期3年以上。

3 外取熱返回管內部襯里

該部位襯里設計為龜甲網隔熱耐磨雙層襯里，由于管徑DN900，襯后內徑700，內部空間狹小，位置較高，又是異型部位，隔熱層沒有夯實。檢修發現耐磨層沒有損壞，內部已經松動。加之該部氣速較高，氣體從隔熱層竄出，外壁過熱。我們在檢修時分直段安裝，單層襯里，地面搗制，接口部位按規范安裝襯里擋圈，也能保證多個使用周期。

4 雙動滑閥閥體

雙動滑閥本體上下部過熱，大部是由于制造廠家在安裝襯里擋圈時，沒有按照《隔熱耐磨襯里技術規范》GB50474-2008的標準開設膨脹縫。在熱態時，304襯里擋圈熱漲變形，將耐磨隔熱襯里擠出縫隙。又因該部通過雙動滑閥的氣流線速較高，超過240米/秒（不管是否開煙機），高速氣流將襯里吹壞。雙動滑閥中部過熱，原因是長期開煙機，雙動滑閥閥板壓降較大，如果導流筒焊縫有透氣缺陷，有一部分高速氣流通過錐體的焊縫氣孔，將錐體背面的襯里沖掉，有時我們也可以看到導流錐體下部的襯里擋圈熱漲后開焊，而造成氣流短路現象。高速氣流將導流錐體背面的襯里吹掉，導致閥體外壁過熱。解決辦法：外部包盒子維持，檢修時襯里重新制作，導流錐體上部與閥體的焊縫焊滿，閥體上下部按標準開設膨脹縫或制作成可自由膨脹承插結構。

5 旋風分離器內部

旋風分離器內部采用龜甲網高耐磨襯里。我們經常發現旋風使用3～5年。效率即下降，在檢修時發現，有些襯里表面。龜甲網磨損較輕，但網格內耐磨襯里脫落嚴重，分析原因：龜甲網內高耐磨襯里材料可分為水硬性結合(鋁酸鹽水泥結合)和化學結合兩種。水泥結合高耐磨襯里材料由耐磨性能優異的電熔剛玉、高強度鋁酸鹽水泥、超細粉及復合外加劑等組成，加水攪拌后成可塑性泥料，填塞入龜甲網中，凝結硬化后成為具有高耐磨性的襯里。化學結合高耐磨襯里材料由電熔剛玉、氧化鋁粉、磷酸鹽組成，混拌成面團狀，填塞入龜甲網中凝結硬化后成為高耐磨襯里。考慮到盡量減少高耐磨襯里材料的燒后線變化率要求，襯里材料配比中必須含有一定比例的顆粒。制造廠錯誤的施工，多次抹面，會使水泥結合高耐磨襯里表面以水泥和細粉為主的粉料富集，形成粉料和顆粒骨料分層現象，產生三層不同的結構。表面層以水泥和細粉為主，在高溫下收縮大于骨料收縮，產生垂直于襯里表面的拉應力，易造成脆性材料的拉斷，形成剝落。過渡層中顆粒較多，結合劑數量少于正常層，強度較低，在拉應力作用下易剝落。表面層和過渡層的厚度根據高耐磨襯里材料的配比和抹面程度而不同，厚度一般在2～5mm左右。對于化學結合高耐磨襯里材料來說，同樣存在襯里分層現象：表面以粉料為主，在不斷抹面過程中出現結合劑向表面遷移，造成過渡層中結合劑數量不足，強度變小，在熱態下，龜甲網產生較大的熱膨脹，擠壓耐磨襯，在拉應力作用下耐磨襯里易剝落。

旋風高耐磨襯里的厚度一般為20mm或25mm，表面剝落后常規做法是將整個襯里打掉重新制作新襯里。拆除舊襯里時，需要使用風鎬或電鎬，由于旋風內部空間小，有些部位根本無法操作，施工難度非常大，工期很長。同時，由于高耐磨襯里的硬度很大，垂直于表面使用風鎬或電錘很難破碎，一般需要沿龜甲網與襯里材料的接縫處進行拆除，容易造成龜甲網的損壞，一旦損壞面積大需要更換龜甲網。由于龜甲網是隔一個網孔與器壁進行焊接，焊接工程量很大，龜甲網的拆除與焊接難度會很大，施工工期非常長。

圖3 雙動滑閥下部襯里損壞情況

圖4 再生器旋風內壁噴涂前

圖5 再生器旋風內壁噴涂后

另一種辦法是采用高溫高耐磨涂料COAT-90進行修補，只需將損壞襯里表面的灰塵清理干凈并用水潤濕，用壓子涂抹或噴涂方式進行施工，施工完畢后不需養護即可開工使用，施工速度快，耐磨性好，比新做襯里節省時間3～5倍以上。修補原理：高溫耐磨涂料COAT-90以具有很高耐磨性的剛玉、碳化硅、氧化鉻等為主材，以復合化學物為結合劑，添加復合增強、增粘劑，具有與基體材料很強的粘結性，優越的耐高溫和耐磨性，是理想的耐磨涂層材料。但該種方法雖然可以應急，但不可長期使用，因為開停工，冷熱變化，涂層很容易部分脫落。建議如果時間夠用，旋風更新為好。

錦西石化重催車間經過幾年對催化襯里的摸索改造，徹底解決了反再系統襯里損壞、器壁過熱的問題。為催化長周期運行做出了貢獻。