催化裂化装置再生器衬里损坏情况分析及修复

摘 要：通过对催化裂化装置再生器衬里的损坏情况分析，提出从锚固钉选型、施工质量等方面加强衬里质量的过程控制，提高衬里使用寿命。

关键词：催化裂化；衬里；锚固钉选型；施工质量

1 概述

催化裂化装置再生器采用隔热耐磨衬里，按冷壁设计。本文主要结合催化裂化装置的检修工作，以再生器密相段衬里施工为例，研究衬里的施工质量控制，分析本次衬里出现问题的原因。并在装置正常投产后，通过红外热成像技术，验证了本次衬里施工质量控制的可行性。

2 再生器衬里检查情况

本次检修，对再生器内部进行了详细的检查，发现再生密相的内部衬里呈现多条长3-5米，宽约1厘米的贯穿性裂纹，裂纹贯穿衬里，可见器壁，见图1。

通过小锤敲击发现，其内部有空洞、沙哑声，而实际衬里拆除作业也证明，内部衬里组织掏空现象严重。贯穿性裂纹造成了衬里内部的冲刷和掏空，使得高温催化剂与器壁直接接触，冷壁温度快速上升，超过了材料的承受温度。衬里拆除后，对器壁进行金相分析，超温部位内壁打磨深度1mm金相组织球化，珠光体小于10%，内壁同一部位打磨3mm金相组织球化，珠光体小于20%，8层超温部位金相组织球化，珠光体小于20%，三处金相组织均未见明显碳化物析出，布氏硬度内外打了多处，超温部位硬度偏低（小于100HB），正常部位HB120～130。

3 再生器衬里损坏原因分析

通过现场观察比对发现，贯穿部分衬里是2013年6月装置大修更新新老衬里结合部位，且原衬里选用Ω型锚固钉，而新衬里选用侧拉环形式。而根据GB50474-2008《隔热耐磨衬里技术规范》规定，两种形式的锚固钉安装及衬里施工要求都有着不同的要求。

第一，锚固钉的排列密度。侧拉型圆环排列间距为90mm，每平米用量为80个；Ω型锚固钉排列间距为200mm，每平米用量为25个。第二，锚固钉安装步骤及衬里施工方式不同。侧拉型圆环的安装分为两个步骤，一是柱型螺栓的安装，二是环帽的安装，环帽的安装要在第一层衬里浇筑完成后进行，侧拉型圆环柱型锚固钉的衬里施工只能采用手工捣制法施工，且需2次布料，施工复杂，耗时长；Ω型锚固钉的安装相对简单，一次安装到位即可，而且衬里施工可采用支模浇注法施工，施工过程相对简单，耗时较短。从安装方式上看，侧拉型圆环柱型锚固钉的安装较为复杂，需要铆工与土木两类工程交替配合作业，耗时较长。

根据以上两个不同点，结合2013年装置衬里施工记录，我们分析总结了本次再生器衬里损坏的原因主要有以下两点：第一，侧拉型圆环柱型锚固钉的安装及衬里施工相对复杂，耗时长，因此，对施工人员的技术要求较高，同时因耗时较长，在手工涂抹过程中，浇注料的品质无法保证。在2013年衬里施工过程中，因施工监管不到位，部分衬里施工时，侧拉型圆环柱型锚固钉的衬里施工未按要求进行二次布料，导致衬里结合不够紧实、涂抹不均匀等问题，这是造成本次衬里损坏的主要原因。第二，虽然两种锚固钉的材质相同，但侧拉型圆环的排列密度比Ω型锚固钉大3倍，因此两种不同形式锚固钉受热后，每平米的膨胀系数却存在很大的区别，这就导致了再生器正常工作時，两种锚固钉结合部位的衬里将受到因不同膨胀系数而产生的巨大的切向应力，这是造成本次衬里损坏的又一因素。

以上两点造成衬里与锚固钉之间无法完全捣实，存在间隙，在装置运行过程中，催化剂持续对衬里进行冲刷，逐步形成了贯穿性的裂纹。

4 再生器衬里的修复

结合上述分析，考虑到侧拉型圆环锚固钉存在施工工序复杂，耗时长等因素，本次再生器衬里修复工作，决定将原有的侧拉型圆环替换为Ω行锚固钉，同时采用支模浇注法施工。采用支模振捣法能减少施工过程中手工涂抹造成的衬里不均匀、不密实等现象，避免了机械喷涂法衬里料，尤其是钢钎维的回弹问题，减少用料和节约费用，衬里施工质量受人为因素的影响相对较少，可以得到厚度、组分、性能均匀一致的衬里。

（1）新旧衬里接口处理。对老衬里进行修口，下口采取了台阶式，上口采取了上八字式。其主要目的都为避免出现直线，能够使新老衬里结合紧密。修口完成后，清除接合面处松动或残余的衬里混凝土，用风将结合面清理干净，结合面不留颗粒残留物。（2）锚固钉安装质量控制。为确保锚固钉安装质量，在安装前，施工单位做好放线工作，检查合格后再进行焊接施工。在焊接完毕后，组织人员用0.5kg小锤对锚固钉逐个敲击检查，同时，检查锚固钉两直段内侧或外侧焊接的焊缝长度应不小于25mm，对不符合要求的锚固钉需重新施工，直至合格为止。（3）衬里料的搅拌。再生器选用单层隔热耐磨衬里＼刚玉1800kg/m3 800℃衬里料，衬里料的搅拌根据厂家提供的配比方案，在搅拌过程中按剂量依次加入结合剂、增强剂、钢钎维，并确保搅拌均匀。本次衬里施工考虑到衬里料的输送环节耗时太长，易造成衬里料的水分流失，影响浇筑质量。因此，本次衬里施工，在再生器7层平台处，用脚手架搭建了一个作业面，专门用于衬里料的搅拌，缩短了衬里料的输送距离，提高了衬里料的搅拌质量，也降低了衬里料的损耗。（4）衬里的浇筑。衬里浇注施工均采用支模浇注法，每层模板高度不得高于环向1米，应保证足够的刚度及光洁度，在浇注过程中，须使用振捣器充分搅拌均匀，移动间距不应大于锚固钉间距。注料中，使用小型振捣器振捣，每一次布料高度不大于30厘米，使用小型振捣器插入两列Ω钉中振捣。振捣需要到位，有两个标准，即一是衬里料不再沉降、能保持水平状态；二是不出气泡。特别注意的是拔出振捣器时要慢一些。在注料振捣后48小时可以拆模，最少也要24小时。（5）衬里的养护。衬里施工完后，用手指轻按衬里表面不沾泥浆时应开始雾湿养护，喷洒到衬里表面的水分不能过多，保持衬里表面湿润即可，根据施工现场的天气温度每间隔30分钟～1小时进行一次雾湿养护，保持衬里表面湿润不少于48小时。（6）衬里的烘干。衬里的烘干对日后衬里的质量有着很关键的影响，在衬里的烘干过程中，有两个关键温度：150℃脱物理水和350℃脱结晶水。本次衬里烘干，严格按照升温曲线进行，总计108小时。

5 检查情况

装置开工后，我们采用红外热成像技术对再生器器壁整体进行了温度监测，通过检修前后的红外成像数据对比，可以看出，再生器器壁原超温部位的温度从400℃左右下降至150℃左右，下降了250℃。

6 结束语

本文结合上一次装置衬里检查、修复情况，分析了本次衬里损坏的原因，改进了锚固钉的形式，加强了衬里施工质量控制。从使用情况来看，本次衬里修复的结果是十分成功的。

参考文献

[1]GB50474-2008.隔热耐磨衬里技术规范[S].2008.

[2]晋西润，焦选宁，顾一天.催化裂化装置再生器衬里选型及成功应用[J].石油化工设备技术，2002，23（6）：12215.

作者简介：周子炫（1990，9-），男，汉族，江苏省南京人，助理工程师，研究方向：设备管理。