催化裂化裝置分餾系統腐蝕分析

李新曉

摘 要：近年來，隨著原油開采工作的不斷推進和加工原油性質的不斷劣化，重質油品催化裂化的比例增加，造成了催化裂化裝置腐蝕趨勢加重，影響裝置的安全生產。基于此，文章就催化裂化裝置分餾系統腐蝕進行簡要探討，提出了保障分餾系統設備長周期運行的相關措施。

關鍵詞：催化裂化裝置;分餾系統;腐蝕

中圖分類號：TE6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）07-087-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.07.043

1 分餾系統的腐蝕問題

分餾系統的腐蝕問題主要出現在塔頂以及塔底。塔頂的腐蝕與低溫濕硫化氫有關，塔底的腐蝕則與高溫硫脫不開聯系。分餾系統頂部距離熱源較遠，因此溫度相對比較低，通常情況下，不會在這一位置發生高溫腐蝕問題。但是由于這一位置會長時間會接觸水和硫化氫，會對設備管壁造成不同程度的腐蝕，除此之外，還會造成一定的應力腐蝕。這種腐蝕的程度與原料中的硫含量具有密切聯系。原料中硫含量的不斷增多，產生的硫化氫也隨之增多，由此加劇腐蝕程度[1]。

相較于塔頂的腐蝕問題，塔底的腐蝕問題更為特殊。分餾系統底部基本上是與硫或氫分離的，含量非常低，結合理論知識分析，塔底應該是沒有腐蝕的。但是從實際情況來看，就算塔底的硫含量非常少，由于受高溫湍流的環境影響，也會產生各種硫化物，進而造成嚴重的腐蝕問題。塔底的這種腐蝕問題很難進行準確預測，且分析難度比較大，由特殊情況造成的事故是非常嚴重的。

2 腐蝕情況

2.1 低溫部位分餾系統

低溫部位的腐蝕類型為H2S—HCl—NH3—CO2—H2O，催化反應及油品餾分中生成的H2S、HCl、NH3反應生成的NH4Cl和（NH4）2S易在低溫狀態下結晶形成鹽垢，在降液槽下部沉積，堵塞溢流口造成淹塔，垢樣水解形成HCl—H2S—H2O環境，是頂循環系統腐蝕的直接原因。主要腐蝕部位為分餾塔頂部、初換熱器的管束表面和管線。腐蝕形貌為均勻腐蝕和坑蝕等。濕空冷因水質問題易形成Na2CO3、NaHCO3垢污造成空冷器的翅片和換熱器表面出現腐蝕;同時由于CO2和H2S的存在，分餾塔頂冷凝系統還存在碳酸鹽應力腐蝕開裂，有HCN存在造成腐蝕加劇。

2.2 高溫部位分餾系統

高溫部位的腐蝕主要是由高溫硫和高溫環烷酸引起的。在油漿系統中，還有催化劑的腐蝕，腐蝕類型為S—H2S—RSH，采用渣油或摻煉部分渣油比采用餾分油作為催化裂化原料，原料中的硫含量會高兩倍左右。高溫硫加上介質的流速較高，或因受阻而改變流向，產生渦流，或在氣相介質中挾帶少量分散的液滴時，腐蝕將加劇。環烷酸的腐蝕主要集中在分餾塔下部，由于沖刷的作用，嚴重腐蝕正對油氣入口的塔壁。高溫部位的腐蝕主要集中在分餾塔240℃以上的高溫部位，及高溫側線和分餾塔進料段、人字擋板、泵的葉輪和泵殼內表面、管線彎頭和油漿抽出線等，腐蝕形貌為均勻腐蝕和坑蝕等。

3 防護措施及建議

3.1 原料性質調控

在分餾塔內易形成結鹽，造成設備堵塞和腐蝕。原油摻煉是防止環烷酸和硫腐蝕的有效方法，合理安排原油摻煉比，對于加工多種原油且原油性質差異較大的裝置，是煉油廠常用的腐蝕控制手段之一。通過對不同原油進行評價，將原油以合適的比例摻煉，同時做好催化裂化裝置原料的調配，減少原料性質的波動，可以有效降低原料中的環烷酸、硫含量;做好原油的電脫鹽，達到深度脫鹽效果，控制原料中鹽含量;加強催化劑中氯化物的管理控制;催化裂化原料進行加氫預處理，脫除其中的氮化物;避免使用氯化物含量較高的水質等手段，可以從源頭有效地降低環烷酸、硫、氯、氮對設備的腐蝕[2]。

3.2 優化操作分餾系統

采用頂循環作為吸收劑，是目前多數裝置采用的方式，能夠解決“干氣不干”的問題，調整產品結構。塔內經常在局部有液相水的汽液共存的情況，部分HCl、H2S溶于水進入塔頂循環回流線，由于其介質流程是塔間閉路循環，為S、Cl濃度的提高創造了條件。因此，在工藝操作中應盡量提高餾出口抽出溫度，減少餾出系統液相水的存在，加大H2S和HC1的揮發，但是溫度不宜過高，容易加劇環烷酸的腐蝕。

3.3 工藝防腐蝕

為了減輕和防止工藝介質對設備和管線的腐蝕，注緩蝕劑是目前公認的減輕和防止分餾塔結鹽及頂循環換熱器腐蝕的有效措施。可在分餾塔頂出口管線，根據塔頂工藝冷凝水的pH值，注入中和劑和緩蝕劑（油溶性或水溶性），注入1%～3%（質），用量不大于20?g/g（相對于塔頂總餾出物），控制分餾塔頂回流罐的pH值在7.5以上，排水鐵離子不應高于3mg/L。頂循環油中可選擇合適的部位，注入3%～5%的水，以洗滌CO2、Cl-、HCN等腐蝕介質，減輕頂循環系統的腐蝕。例如，大慶煉化公司催化裂化裝置在分餾塔頂餾出線采用1%～1.5%低濃度大注氨量，延長了設備的使用期限，且不影響裝置生產。華東理工大學的“分餾塔頂頂循環油在線高效除鹽技術”提出，在換熱后的頂循中抽出1/4，與一定比例的鹽水渦旋混合器中混合，然后萃取分餾，可實現油水分離，使腐蝕性介質溶于水中，兩項分離后頂循環返回分餾塔，富鹽水進入酸性水系統，該技術能保證頂循中NaCl脫除率不低于80%，分餾塔頂循環系統的腐蝕減輕70%，同時保證系統獨立。

3.4 合理選材

合理選材及升級是當前各地區公司采取的簡單有效、最常用的防腐蝕措施。設備管線的選材應根據設備管線的腐蝕性質，分餾系統的腐蝕來源主要是硫、氯腐蝕等，選材可參照SH/T 3129—2002《加工高硫原油重點裝置主要管道設計選材導則》和SH/T 3096—2001《加工高硫原油重點裝置主要設備設計選材導則》。

分餾塔防腐蝕措施主要在于合理選材：分餾塔6層塔盤以下塔壁可選用0Cr13或0Cr18Ni9Ti復合鋼板;塔盤選用0Cr18Ni9、1Cr13;塔內構件選用2205;分餾塔下部人字擋板下部塔盤可選用碳鋼滲鋁、1Cr13、18-8Ti，6層以上至變徑處選用SB42+SUS405復合板;管線選用鉻鉬鋼，在200℃～300℃可選用Ni—P合金鍍層;換熱器管可選擇碳鋼、2205雙相鋼、滲鋁或316L。管線包括油漿管線、回煉管線可選用1Cr5Mo。Ni—P鍍可以提高材質的抗蝕能力，必須在嚴格控制施工質量的情況下使用，一旦存在缺陷，將加速局部腐蝕[3]。

大慶石化公司采用鈦納米聚合物防腐蝕涂層，解決了頂循環系統的換熱器的管束腐蝕問題，同時提高了換熱效率。對于油漿發生器管板的應力腐蝕開裂正確貼脹是關鍵，應消除管板與管子間隙，采用高精度管，管板鉆孔杜絕一次成型，改進管子與管板的連接形式為“強度脹+密封焊+貼脹”，投用時注意控制裝置開、停工時的管程油漿速度，避免產生疲勞開裂。

3.5 建立健全腐蝕監測系統

現階段，單一的腐蝕監測手段已不能滿足需求，要建立健全腐蝕監測系統，監測和預測易腐蝕部位正在發生及可能發生的腐蝕及程度。在分餾系統，可以定期對塔頂工藝冷凝水的pH值、鐵離子、氯離子、硫化物和氨氮進行監測，根據分析結果及時調整工藝操作和工藝防腐蝕措施，控制腐蝕介質，減輕系統腐蝕。同時，監測原料油中的硫、氮、氯，有針對性地采取防護措施。采用腐蝕在線監測系統，對低溫部位分餾塔頂油氣線、頂循環油線、分餾塔頂回流罐的含硫污水采用低溫電感，在腐蝕嚴重的輕柴油管線上安裝電阻探針，在線監測腐蝕嚴重部位的腐蝕情況。對塔頂低溫系統管道及分餾部分的高溫系統管線，分餾塔壁及塔頂出口管線、塔底殼體壁及高溫管線、塔頂冷換設備、油漿管線、回煉管線，要進行定期定點測厚，對腐蝕減薄的部位要及時采取措施，避免發生泄漏，影響正常生產。

利用裝置停工檢修期間或腐蝕監測旁路，對分餾塔頂、塔中、塔底進行腐蝕掛片，監測分餾塔內部的腐蝕情況，對現用和別的材質以及表面處理過的材質進行評定，也可作為腐蝕在線監測系統的對比監測和工藝防腐蝕效果的評估。

除此之外，要對設備內部進行腐蝕檢查，分餾系統應重點檢查高溫油漿系統設備管線、分餾塔進料段管線和分餾塔中下部以及分餾塔頂冷卻器、回流罐，從而直觀地發現腐蝕問題[4]。

4 結語

通過對裝置主要設備及工藝管線的腐蝕狀況進行全方位監測，及時發現設備及管線的腐蝕狀況及腐蝕隱患，綜合分析評價設備腐蝕狀態，可以更有效地監控裝置腐蝕，為防腐蝕措施制定及裝置防腐蝕提供可靠的依據。

參考文獻

[1] 蔣全榮，修鵬昊，徐超.基于加氫裂化裝置的腐蝕分析和防腐對策[J].中國化工貿易，2019，11（8）：214.

[2] 高美瑩.基于加氫裂化裝置設備的腐蝕分析及防護措施[J].化工中間體，2018（8）：160-161.

[3] 張浩文，薛小平，馬健，等.催化裂化裝置柴油系統腐蝕分析[J].石油化工腐蝕與防護，2014，31（1）：38-41.

[4] 強海宏，薛小平，郭桂琴，等.關于催化裂化裝置柴油系統腐蝕原因分析[J].化學工程與裝備，2014（10）：45-48.