催化裂化设备装置腐蚀与防护

李超+苏腾

摘 要：随着加工高含硫含酸原油的增多，催化裂化装置的设备腐蚀问题逐渐地暴露出来，正确认识和防止催化裂化装置的腐蚀问题直接关系到装置的安稳运行。本文结合催化裂化装置设备腐蚀情况，对催化系统设备腐蚀问题进行描述，并提出了防护措施和建议。

关键词：催化裂化；高温硫腐蚀；低温腐蚀；腐蚀与防护

随着加工高含硫原油的增多，炼油工业二次加工原料的重质化，渣油加氢装置催化剂运行到末期，活性降低，催化装置的原料中各种腐蚀介质含量愈来愈高，加剧了装置设备的腐蚀，还使得后序深加工装置的产品质量下降。主要原因是这些系统中存在着H2S，SOx等腐蚀物，在不同的环境因素作用下，引起各种不同类型的腐蚀，因此深入研究设备腐蚀与防护显得尤为重要。

1 反应―再生系统设备的腐蚀

1.1 腐蚀情况调查

反应―再生器是催化裂化系统重要的核心设备之一，属高温操作系统，设备材质及操作条件均要求严格，原料油经加热后进入反应器提升管进行高温裂解。反应―再生系统由于流动的催化剂不断冲刷内构件的表面，使内构件大面积减薄，甚至局部穿孔、脱落。过厚的衬里层往往会导致器壁外表面温度低于烟气的露点腐蚀温度，烟气中的酸性气体在器壁冷凝成酸性溶液，造成器壁腐蚀和开裂，大油气管线内结焦严重，容器壁局部超温和再生滑阀被卡的现象，二再提升管膨胀节上方局部过热（大于500℃）。

1.2 腐蚀原因分析

1.2.1 高温气体腐蚀。发生高温气体腐蚀的部位，主要是再生器至烟囱之间与烟气接触的设备和构件。催化剂再生过程中，为了使焦碳尽可能完全燃烧，往往使空气的供给量过剩和使用助燃剂，提高了烟气中NOx和SO3的含量，加剧了设备的高温气体腐蚀。在高温条件下，空气中的氧和氧化铁在器壁表面形成结构疏松、极易脱落的FeO，使材质处在氧化状态。

1.2.2 催化剂引起的冲刷和磨蚀。随着反应油气和再生烟气流动，催化剂不断冲刷与之接触的设备或内构件表面，使设备或内构件大面积减薄，而且随着耐高温催化剂的应用，催化剂再生温度提高，流速加快，催化剂对设备构件的冲刷和磨蚀更加剧烈，装置第一再生器内的主风分布管支管裸露在催化剂氛围中，空气将催化剂鼓起呈“沸腾”状态，不断冲刷和磨蚀设备表面造成损坏和脱落。

2 分馏系统的腐蚀

2.1 腐蚀情况类型

分馏系统的腐蚀部位主要集中在分馏塔的下部系统、塔顶低温挥发系统设备管线以及高温油浆系统，其中分馏塔下段内壁和塔内件腐蚀减薄十分明显，如分馏塔下部的人字挡板，底部的主梁和支梁因腐蚀减薄脱落严重和产品油浆冷却器腐蚀严重等。从整体看，腐蚀通常是塔下部比上部严重；液相区又比气相区严重。

2.2 腐蝕原因分析

2.2.1 高温硫引起的腐蚀。高温硫化物的腐蚀环境是指240℃温度以上的重油部位硫、硫化和硫醇形成的腐蚀环境。在高温条件下，活性硫与金属直接反应，它出现在与物流接触的各个部位，表现为均匀腐蚀，其中以硫化氢的腐蚀性最强。高温硫腐蚀速度的大小，取决于原料由中活性硫的多少，但是与硫问题他有关系。当温度升高时，一方面促进活性硫化物与金属的化学反应，同时又促进非活性硫的分解。温度高于240℃时随温度的升高，腐蚀逐渐加剧，特别是硫化氢在350～400℃时，能分解出S和H2，分解出来的元素S比H2S的腐蚀性更剧烈，到430℃时腐蚀达到最高值，当温度升高到550℃时分解接近完全，腐蚀开始下降。高温硫的腐蚀在开始是速度很快，一段时间后由于FeS保护膜的生成，速度会恒定下来。

2.2.2 分馏塔结盐。结盐与腐蚀同样都侵蚀设备，使设备不能长周期安全运行。产物在分馏塔中随油气上升，由于顶循水蒸气变成冷凝水与上升的带有氨、氯离子的蒸气进行传质，无机盐很易溶于水中，使氯化铵和硫氢化铵结晶析出，形成盐垢。加之氰化物和氯离子对锈蚀层有强烈的渗透和破坏，使盐垢疏松和剥落，大量的堆积在塔内，堵塞塔盘。

2.2.3 循环水的腐蚀。装置水冷设备侧垢物较多，垢下腐蚀主要发生在冷换设备循环水侧的管束、封头、管板，特别是壳程走循环水的管束，由于循环水在壳程流速较慢，造成管隙积聚泥垢，垢下腐蚀严重，点蚀坑深1～1.5mm，管束报废。

3 吸收稳定、产品精制系统的腐蚀

3.1 腐蚀情况调查

通常催化裂化吸收稳定系统，因前序加工装置的工艺操作，加之反应―再生系统催化剂和高温条件操作，原油中的腐蚀性物质，更大程度地被释放出来。因此，吸收稳定系统也存在着不同程度的腐蚀。显著部位有：解吸塔上部、塔盘和浮阀表面有锈蚀；另外稳定塔也有一定的腐蚀，塔壁及塔盘有麻点。

3.2 腐蚀原因分析

在吸收稳定系统中存在着一定量的氯离子、氨及氰化物、硫化物等腐蚀介质，其腐蚀体系为H2S―HCN―H2。腐蚀反应如下：

NH3+H2S→NH4HS

硫氢化铵对碳钢的腐蚀性同样很强，同时氰化物在体系中破坏了硫化铁膜，从而加速了腐蚀速度。针对H2S-HCH-H2O腐蚀较严重的管束，应采取材质升级的防护措施。

4 防护措施和建议

4.1 催化裂化系统的选材。对高温烟气的腐蚀主要的防护措施是采用非金属衬里和耐蚀金属材料，在反应再生系统和烟道系统采用了既隔热又耐磨的非金属衬里材料，分双层衬里和单层衬里两种结构，衬里厚度在100～150mm。根据反应再生温度条件，又采用了耐热耐磨金属材料，考虑到经济合理性，本装置沉降器，第一、第二再生器，一二再三旋等均采用16MnR材料。

4.2 缓解分馏塔腐蚀可在塔顶加注腐蚀抑制剂。因腐蚀抑制剂也是去垢剂，它可使金属表面保持清洁，没有杂质沉积，能有效地防止硫氰化铵的形成，而且此方法经济，可调性大，效果很好。

4.3 强化电脱盐操作管理，同时不断研究开发新技术，把脱后含盐控制在小于3mg/L以下，以达到减少腐蚀介质的目的，给后续加工装置的设备创造良好的介质环境，使腐蚀降至最低。

4.4 加强对设备管线重点腐蚀部位定点监测工作。随着装运行周期的延长，加工高含硫原油增加，设备管线的腐蚀将进一步加重，因此在现有条件下应加强对重点设备管线的重点部位进行定期定点检测、必要时增加测厚的频率。

4.5 积极推行RBI管理，提高监测的效率。按设备管道的工况、介质等腐蚀状态，与国际先进的风险评估方法接轨，参照API581标准，配合RBI风险评估项目，制订公司设备管道腐蚀管理标准，并依据腐蚀的严重程度，建立设备管道腐蚀分级管理档案，逐步实行腐蚀分级管理。

4.6 加强原油原油脱盐工作，尽可能降低二次加工原料油中的金属元素的含量。

总之，为了做好设备防腐蚀工作，具体情况具体分析设备的腐蚀原因， 采取工艺防腐蚀和材料防腐蚀相结合的方法，对腐蚀严重的部位采取有效的预防措施和监测手段，不断完善防护措施，对设备长周期安全运行具有重大现实意义。

参考文献

[1]李春树.加工高酸值原油装置设备腐蚀与防护[J].全面腐蚀控制，2004，01.

[2]谷其发.催化裂化装置分馏塔的腐蚀与防护[J].石油化工腐蚀与防护，1998，03.

[3]王磊，吴强.催化裂化装置设备保温及防腐蚀施工方案设计[J].全面腐蚀控制，2007，06.