催化裂化装置出现腐蚀的影响因素及防护技术

王建震

摘 要：催化裂化是炼油企业的重要工艺过程，随着原料化学性质的变化及产品质量要求的提高，催化裂化装置出现了日益严重的腐蚀问题。设备的主要腐蚀介质来源于原料及工艺过程中的硫化物、氮化物、氰化物、无机盐等等。本文详细分析了催化裂化裝置中重要设备的腐蚀原因，并针对具体腐蚀部位提出了一系列的防护技术。

关键词：催化裂化;腐蚀;防护技术

催化裂化是石油炼制过程中的一个重要环节，是以焦化蜡油、减压馏分油等渣油或重质馏分油为原料，在常温高压和高效催化剂作用下，发生裂解，反应生成裂化气、液态产物（汽油、柴油等）和焦炭的过程。近年来，受原料组分性质变化、酸性的反应条件、设备老化等因素的影响，装置腐蚀现象日渐突出，严重影响了设备的长期正常运行[1]。本文分析了催化裂化装置出现腐蚀现象的常见原因，并提出了一系列的防护建议。

1 催化裂化装置腐蚀现状

催化裂化反应流程主要包括原料油催化裂化、催化剂再生、产物分离三个部分，其装置按反应器（或沉降器）及再生器的相对位置可分为分开布置的并列式和架叠一起的同轴式，其中并列式又可根据反应器和再生器的高低不同分为同高并列式和高低并列式两类，工业过程中需根据具体的反应选择合适的装置。在催化裂化过程中，原料油中的硫化物、氮化物等组成构成腐蚀介质，随着反应过程中的物质传输，腐蚀介质便分布到各个系统中，导致不同种类的腐蚀，因此，深入探讨装置中具体系统的腐蚀以设计出相应的防护技术显得十分重要。

2 主要系统腐蚀原因分析

2.1 反应--再生系统

在反应--再生器中，原料经换热后与回炼油混合缓慢进入提升管，并喷入燃油加热，上升过程中在高温和高效催化剂的作用下发生分解反应，反应过程中催化剂冲刷器壁表面，使得内部器件表面减薄，甚至发生穿孔。此外，耐高温催化剂的使用进一步提高了反应器的温度，加剧了催化剂的冲刷程度，造成更严重的腐蚀[2]。另一方面，为了提高催化剂的再生效率，往往向体系中加入助燃剂，使得SO3和NO2等腐蚀性气体含量增加，在高温条件下造成更严重的腐蚀。

2.2 分馏系统

反应--再生系统的产物自底部进入分馏塔，在分馏阶段分成几个中间产品，其中塔顶主要为汽油，侧线包含回炼油、重柴油及轻柴油，塔底产物为油浆。原料中的硫组分反应后主要分散至油浆、柴油、焦炭中，在分馏过程中，器壁的金属铁可与硫化氢发生反应生成硫化亚铁，发生化学腐蚀[3]。在高温条件下硫化氢分解产生单质硫，同样能与金属铁反应生成硫化亚铁，加剧器壁的腐蚀。另一方面，结盐也对设备产生腐蚀，影响设备的稳定运行。在油气上升过程中，顶部的水蒸气液化成水，与含有氯、氨成分的蒸汽发生传质作用，析出氯化铵和硫氢化铵晶体，其中氯化铵是一种典型酸式盐，由强酸及弱碱相互作用形成，其形成温度条件主要由气态氯化氢和氨决定，因此可以通过检测系统中氯和氨的含量来评估此类盐的形成，同时需要考虑体系中油和水的存在，另外高浓度的硫氢化铵会导致冲刷腐蚀。除此之外，循环水中可能含有铵盐、微生物等杂质，由于水的流速较慢，易导致严重的垢下腐蚀，造成换热板穿孔。

2.3 吸收--稳定系统

吸收--稳定系统主要由吸收塔、再吸收塔、解析塔和稳定塔构成。分馏塔顶的分离产物含有汽油成分，吸收--稳定系统的主要作用是将粗汽油分离成蒸汽压合格的稳定汽油。吸收--稳定系统的设备腐蚀主要来源于前序的高温反应和释放的原料油中的腐蚀性介质。与分馏系统类似，吸收-稳定系统含有硫氢化铵、氯化铵、氰化物及硫化物等腐蚀性介质，对碳钢具有很强的腐蚀性，此外氰化物易破坏硫化亚铁膜，加快腐蚀速度，另外稳定塔的塔壁、塔盘也存在麻点腐蚀。

3 主要防护技术

催化裂化装置的防护需要针对具体的腐蚀原因制定出相应的策略。从原料的角度出发，控制劣质原料的用量可以有效降低腐蚀介质的宽范围波动。常压、减压渣油的过量掺入可能对反应--再生器造成损害，定量引入可以在一定程度上降低源头引起的腐蚀。在工业催化裂化过程中，由于烟气具有较高的温度，常采用抗腐蚀金属材料加以防护。金属材料是催化裂化装置的物质基础，不同材料的抗腐蚀机理不尽相同，因此合理选材十分重要，需综合考虑其物理、化学、机械性能及经济可行性。硫化物的腐蚀贯穿于催化裂化工艺的各个阶段，对此类的腐蚀需要从选材的角度考虑。对于高温硫化物腐蚀部位应紧密关注，主要包括分馏塔底部壳体、油浆蒸汽器的管束等等，严重部位可选用410S型不锈钢复合板，塔盘采用相应的不锈钢。对于催化剂紧密接触及冲刷的部分，可在表面掺入硼属化物、提高金属硬度、热喷涂等技术提高其耐用性。此外，油浆含量的控制也对降低腐蚀具有重要作用，通常运用碳化灼烧法进行检测。过量的油浆会对催化剂造成损失，还会引起管线的磨蚀[4]。在工艺过程中需要提高油浆外甩的力度，以降低催化剂的损失并减少设备的管线磨蚀。

在分馏工艺阶段，循环油的温度易高于管理规定的温度，且铁离子含量超标，针对此类问题，在对装置进行检修时需要添加一些高效的缓蚀剂，同时需要不间断检测铁离子含量，直至达标为止[5-6]。分馏塔顶常含有过量的催化剂，易刻蚀管线和油浆系统，造成设备的泄漏，尤其是调节阀部分，因此需降低催化剂的用量。另外，控制适量的塔顶注水对于减少塔顶的油气腐蚀具有重要的意义，适量、清洁的洗涤水可以避免油气系统设备受到结垢、腐蚀及鼓泡的影响，通常控制洗涤水的比例不超过进料量的百分之十，且水与油气需要充分混合以达到高效的防腐蚀效果。在实际催化裂化工艺中，对于洗涤水的管线设计往往偏少，注水点分布在多台换热器的入口，可采用程序控制的方法逐台洗涤，提高洗涤效果。针对油气上升产生的无机盐，氯化铵水溶液在低浓度下腐蚀性较低，而在高浓度或液相露点时腐蚀较为严重，为降低盐含量，工艺过程中常采用电脱盐的技术控制[7]。目前这类技术主要包括高速电脱盐、双频电脱盐、超声波脱盐等等。在实际应用中，循环油返塔过程中往往加入一套脱盐系统，循环油与适量的净化水在混合器中充分混合后，净化水可溶解其中的盐，完成萃取过程，进而通过分离器完成油水分离，由污水排放通道排出。

由于催化裂化装置的腐蚀因素分布广，需要通过基于风险的检测（RBI）以确定容器、管道的风险等级及范围，研究其腐蚀反应机理，找出高程度腐蚀设备和高风险的系统设备，制定装置的优化检测方案，提出相应的改进措施，以RBI结果为依据，在设备检修时对高程度腐蚀设备进行再评估，构建防护分级管理体系，避免防腐失效。

4 结语

综上所述，催化裂化是重要的炼油工艺过程，其装置的长期稳定运行是石油加工工艺的重要保障。然而，随着原料质量的降低、催化剂的不合理使用、设备选材欠缺等因素，催化裂化装置的腐蚀问题日益严重。因此，需要对设备腐蚀原因进行针对性分析，从提高原料质量、优化工艺路线、选取优质材料的角度降低腐蚀程度，对于严重的部位加大检测力度，不断提高防护技术，从而保障催化裂化装置的长期平稳运行。

参考文献：

[1]赵敏.催化裂化装置腐蚀原因分析及防护建议[J].石油化工设备，2017，46（05）：70-76.

[2]王文杰，曹伟强，田春来.小议催化裂化装置设备腐蚀与防护[J].科技视界，2015（20）：320-321.

[3]张向阳.重油催化裂化装置的典型腐蚀及防护措施[J].石油化工腐蚀与防护，2019，36（02）：16-21.

[4]徐品德，朱荣欣，赵权利，周军，张家鑫，柳志伟.催化裂化装置水封罐管线腐蚀分析与防护[J].设备管理与维修，2019（09）：159-163.

[5]富思超，赵佳一，崔秀梅.催化裂化装置分馏稳定单元腐蚀与防护[J].技术与教育，2019，33（01）：19-24+65.

[6]刘涛.催化裂化装置分馏稳定单元腐蚀与防护[J].化工管理，2020（04）：146-147.

[7]夏婷.催化裂化装置水冷器的腐蚀与防护[J].石油石化绿色低碳，2019，4（03）：41-46.