催化裂化裝置腐蝕與典型設備防腐措施初探
2021-05-26 08:14:32
hualin
催化(hua)裝置主要(yao)是以減(jian)壓蠟油和(he)部分重(zhong)餾分油為(wei)原料油，在(zai)催化(hua)劑作用下轉(zhuan)化(hua)為(wei)高辛烷值汽(qi)油和(he)化(hua)工(gong)原料。本(ben)文簡要(yao)介紹了催化(hua)裂化(hua)裝置的(de)腐(fu)蝕情況，并(bing)對(dui)典型設備(bei)波(bo)紋管(guan)膨脹(zhang)節和(he)分餾塔塔頂循環換熱(re)器的(de)腐(fu)蝕情況、原因(yin)和(he)防腐(fu)措(cuo)施(shi)進行了初步探討(tao)。
1、催化(hua)裝置主要腐蝕情況
在(zai)催化裝置中，由于工藝系(xi)(xi)統(tong)的復雜和腐蝕介質的不同(tong)，所以表現出的腐蝕形式也較(jiao)多(duo)。在(zai)不同(tong)的系(xi)(xi)統(tong)，有不同(tong)的腐蝕形式。
1.1 反應一再生(sheng)系統
反應(ying)一再生(sheng)系統的主要腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)形(xing)式為(wei)： 高溫氣體(ti)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、催(cui)化劑引(yin)起的磨(mo)蝕(shi)(shi)和(he)沖蝕(shi)(shi)、奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)的高溫水(shui)應(ying)力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)開裂(lie)和(he)熱(re)應(ying)力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)疲勞等。腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)形(xing)態(tai)通常為(wei)均勻減薄(bo)、坑蝕(shi)(shi)或局部穿孔、裂(lie)紋等。
高溫氧(yang)化腐蝕較(jiao)嚴(yan)重(zhong)的(de)部(bu)(bu)位(wei)有： 再生器(qi)(qi)(qi)(qi)溢流管、檢修(xiu)平臺及旋(xuan)風(feng)(feng)(feng)(feng)分(fen)離器(qi)(qi)(qi)(qi)拉(la)筋： 反應(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)粗旋(xuan)風(feng)(feng)(feng)(feng)分(fen)離器(qi)(qi)(qi)(qi)外(wai)部(bu)(bu)、旋(xuan)風(feng)(feng)(feng)(feng)分(fen)離器(qi)(qi)(qi)(qi)料腿拉(la)桿等。高流速催化劑磨蝕和沖蝕較(jiao)嚴(yan)重(zhong)的(de)部(bu)(bu)位(wei)有： 再生器(qi)(qi)(qi)(qi)分(fen)布管（ 板） 、旋(xuan)風(feng)(feng)(feng)(feng)分(fen)離器(qi)(qi)(qi)(qi)灰(hui)斗及翼閥、大煙(yan)道(dao)雙動滑(hua)閥及煙(yan)道(dao)擋板； 反應(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)分(fen)布管、旋(xuan)風(feng)(feng)(feng)(feng)分(fen)離器(qi)(qi)(qi)(qi)灰(hui)斗及翼閥等。
1. 2、分餾系統
分餾(liu)系統的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)形式主(zhu)要(yao)(yao)是高(gao)(gao)溫(wen)硫(liu)(liu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)和高(gao)(gao)溫(wen)環烷(wan)酸腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。高(gao)(gao)溫(wen)硫(liu)(liu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)部(bu)(bu)(bu)(bu)位(wei)主(zhu)要(yao)(yao)存在(zai)于分餾(liu)塔(ta)底及相(xiang)應(ying)的(de)底部(bu)(bu)(bu)(bu)管線(xian)、泵、換熱器(qi)等設(she)備，腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)形態(tai)為均勻減薄及局部(bu)(bu)(bu)(bu)穿孔。高(gao)(gao)溫(wen)環烷(wan)酸腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)部(bu)(bu)(bu)(bu)位(wei)基本同(tong)于高(gao)(gao)溫(wen)硫(liu)(liu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，主(zhu)要(yao)(yao)集中于分餾(liu)塔(ta)的(de)下(xia)部(bu)(bu)(bu)(bu)，同(tong)時也存在(zai)于重(zhong)油管線(xian)，分餾(liu)塔(ta)內件以及相(xiang)應(ying)的(de)管線(xian)換熱器(qi)等部(bu)(bu)(bu)(bu)位(wei)。腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)部(bu)(bu)(bu)(bu)位(wei)一般光滑無垢，腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)形態(tai)為帶(dai)有銳角邊的(de)蝕(shi)(shi)(shi)坑和蝕(shi)(shi)(shi)槽，其特(te)點是受溫(wen)度及流(liu)體速度的(de)影響較大。
1.3、 吸收穩(wen)定系(xi)統(tong)
吸(xi)收(shou)穩(wen)定系統的腐蝕(shi)(shi)主要是H2S -HCN－H2O型的腐蝕(shi)(shi)。腐蝕(shi)(shi)形式表現為全面腐蝕(shi)(shi)、鼓泡(pao)及(ji)(ji)硫化物(wu)應力腐蝕(shi)(shi)開(kai)裂。全面腐蝕(shi)(shi)存(cun)在于吸(xi)收(shou)解(jie)吸(xi)塔(ta)(ta)頂(ding)(ding)部(bu)(bu)及(ji)(ji)底(di)部(bu)(bu)、穩(wen)定塔(ta)(ta)頂(ding)(ding)部(bu)(bu)及(ji)(ji)中都、再(zai)吸(xi)收(shou)塔(ta)(ta)頂(ding)(ding)部(bu)(bu)及(ji)(ji)中部(bu)(bu)。上述(shu)部(bu)(bu)位呈(cheng)均(jun)勻點蝕(shi)(shi)和坑(keng)蝕(shi)(shi)直至穿(chuan)孔。鼓泡(pao)存(cun)在于解(jie)吸(xi)塔(ta)(ta)頂(ding)(ding)和解(jie)吸(xi)氣(qi)空冷器至后冷器殼體(ti)、凝(ning)縮油沉降罐(guan)罐(guan)壁和吸(xi)收(shou)解(jie)吸(xi)段(duan)塔(ta)(ta)塔(ta)(ta)壁、再(zai)吸(xi)收(shou)塔(ta)(ta)塔(ta)(ta)壁、穩(wen)定塔(ta)(ta)塔(ta)(ta)壁及(ji)(ji)其塔(ta)(ta)頂(ding)(ding)油水分離器器壁等部(bu)(bu)位。硫化物(wu)應力腐蝕(shi)(shi)開(kai)裂存(cun)在于奧氏體(ti)不銹鋼(gang)焊縫及(ji)(ji)其熱影響區，如該系統的工藝管線、換熱器管束等等。
1.4、 能量回(hui)收系統
該系統的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕形式(shi)主(zhu)要(yao)有高溫煙氣的(de)(de)沖蝕和磨蝕、亞硫酸或硫酸的(de)(de)“露點”腐(fu)(fu)蝕以及(ji) Cl－引起的(de)(de)奧氏體(ti)不(bu)銹剛的(de)(de)應力腐(fu)(fu)蝕開(kai)裂。主(zhu)要(yao)腐(fu)(fu)蝕部位通常存(cun)在于三級旋風分(fen)(fen)離器的(de)(de)分(fen)(fen)離單管及(ji)后(hou)部的(de)(de)雙動滑閥、煙氣輪機葉片、波(bo)紋(wen)管膨脹(zhang)節和再生器取熱管等(deng)。
2典型(xing)設(she)備防腐措(cuo)施
2.1、波紋管膨脹(zhang)節防腐(fu)措施
腐(fu)蝕(shi)概況：波(bo)(bo)紋(wen)(wen)管(guan)(guan)膨脹節(jie)是一種良好的(de)變形(xing)補償沒備。由于催(cui)化反應一再(zai)生系統(tong)的(de)操作(zuo)條(tiao)件(jian)苛刻，腐(fu)蝕(shi)性極強，煙氣(qi)中的(de)催(cui)化劑對設備沖刷嚴重。因此，波(bo)(bo)紋(wen)(wen)管(guan)(guan)膨脹節(jie)在使用過程(cheng)中長則(ze)數(shu)月(yue)短則(ze)數(shu)天就會失效。通常在催(cui)化裝置常用的(de)是18 － 8型(xing)奧氏體(ti)不銹剛(gang)波(bo)(bo)紋(wen)(wen)管(guan)(guan)膨脹節(jie)，其(qi)屬蝕(shi)失效形(xing)態主要(yao)表現為波(bo)(bo)紋(wen)(wen)管(guan)(guan)的(de)穿孔和開裂。波(bo)(bo)紋(wen)(wen)管(guan)(guan)膨脹節(jie)接觸的(de)是再(zai)生煙氣(qi)。其(qi)溫室高達 700 ℃，主要(yao)成(cheng)分 CO2、CO、O2、N2、H2S、NOx、氯離子、催(cui)化粉塵(chen)和水蒸氣(qi)，在一定條(tiao)件(jian)下它們會造成(cheng)膨脹節(jie)的(de)腐(fu)蝕(shi)。由于波(bo)(bo)紋(wen)(wen)管(guan)(guan)的(de)管(guan)(guan)壁很薄，極易造成(cheng)穿孔和開裂。
（1） 波(bo)紋(wen)管膨脹節的(de)(de)穿孔部位(wei)一般出現在波(bo)紋(wen)管下(xia)部的(de)(de)波(bo)峰(feng)部位(wei)。有(you)三種原因會導致波(bo)紋(wen)管的(de)(de)穿孔。
① 氯(lv)化物引(yin)起的(de)(de)穿孔。煙(yan)氣(qi)中(zhong)的(de)(de)氯(lv)化物溶解在膨脹(zhang)節(jie)內表面波(bo)峰(feng)(feng)處(chu)的(de)(de)冷凝(ning)液體中(zhong)。形式含氯(lv)腐蝕(shi)介質。當其濃度超(chao)過產生點(dian)(dian)蝕(shi)的(de)(de)臨(lin)界濃度時(shi)。就(jiu)會(hui)使波(bo)峰(feng)(feng)處(chu)產生蝕(shi)坑(keng)。內表面有缺陷(xian)處(chu)或表面膜(mo)不完整處(chu)將(jiang)成為(wei)點(dian)(dian)蝕(shi)的(de)(de)引(yin)發源，隨(sui)著點(dian)(dian)蝕(shi)的(de)(de)不斷發展最(zui)終導致(zhi)穿孔。
② 垢下腐蝕引起的(de)(de)穿(chuan)(chuan)孔。煙(yan)氣中的(de)(de)催(cui)化粉塵等雜質沉淀在(zai)波紋管(guan)的(de)(de)下部(bu)波峰處，使其覆蓋下的(de)(de)金(jin)屬表面在(zai)電解質溶液中與同周圍金(jin)屬形成宏觀腐蝕電池，其金(jin)屬成為腐蝕電池的(de)(de)陽極(ji)而被腐蝕直(zhi)至(zhi)穿(chuan)(chuan)孔。穿(chuan)(chuan)孔部(bu)位大多覆蓋著(zhu)催(cui)化劑粉塵和(he)硫磺等物質。
③“露(lu)點(dian)”腐蝕(shi)引起的穿孔。由(you)于波紋(wen)管膨(peng)脹節處沒(mei)有保溫(wen)，且內部有導流筒，有的還通冷(leng)卻蒸汽，使(shi)得膨(peng)脹節的表面(mian)溫(wen)度較低，從而產生(sheng)“露(lu)點(dian)”腐蝕(shi)，即煙氣中的二氧化硫(liu)、三氧化硫(liu)及水(shui)蒸氣在膨(peng)脹節內表面(mian)冷(leng)凝，形(xing)成(cheng)混酸腐蝕(shi)膨(peng)脹節。
（2） 波紋管膨(peng)脹(zhang)節的開(kai)裂一般出(chu)現(xian)在邊波與直邊過渡段及焊接熱影響區，裂紋呈(cheng)環向。有兩(liang)種原因(yin)可導致波紋管膨(peng)脹(zhang)節的開(kai)裂。
① 氯化物(wu)引起的應力腐蝕(shi)開裂。由于波紋(wen)管膨脹節在制造、安(an)裝過程中不(bu)可避免地存在殘余拉應力，且(qie)波紋(wen)管的表(biao)面溫度怡好(hao)處在 Cr-Ni 奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)產生(sheng) 應 力 腐 蝕(shi) 開 裂 的 敏 感 溫 度 范 圍 內 （ 150 ～200 ℃ ） ，介質中很(hen)少量的 Cl－就可導致波紋(wen)管膨脹節的應力腐蝕(shi)開裂。
② 連多硫(liu)酸（ H2SxO6） 可引起(qi)的(de)應力腐蝕開裂(lie)。H2SxO6
是由(you)設(she)備運行中表面生(sheng)(sheng)成(cheng)的FeS 與 O2和 H2O一起作用形(xing)成(cheng)的，一般在設(she)備停工期間會產生(sheng)(sheng) H2SxO6，故 H2SxO6引起的應力腐(fu)蝕開裂一般發生(sheng)(sheng)在停工期間。
防(fang)腐措施
（1） 為防止波(bo)紋膨(peng)脹(zhang)節腐(fu)蝕開(kai)(kai)裂，可在(zai)工藝(yi)上采取以下措施： 盡量減少開(kai)(kai)停工次數，這樣既可減少停機期間波(bo)紋管(guan)處產(chan)生H2
SxO6的可(ke)能(neng)，又可(ke)避免因(yin)熱疲勞(lao)造成的損(sun)傷； 停機期間對波(bo)(bo)紋(wen)管(guan)(guan)(guan)進(jin)行通(tong) N2保護(hu)，防(fang)止 H2SxO6的生成，或用堿(jian)液進(jin)行局部(bu)涂刷清洗，將波(bo)(bo)紋(wen)管(guan)(guan)(guan)表(biao)(biao)面生成的H2SxO6中(zhong)和掉(diao)（ 使 p H值(zhi)大于5） ;波(bo)(bo)紋(wen)管(guan)(guan)(guan)在(zai)役(yi)(yi)過(guo)程中(zhong)停注(zhu)冷卻蒸(zheng)汽。從(cong)波(bo)(bo)紋(wen)管(guan)(guan)(guan)的腐蝕類型來說，各種腐蝕均屬電化(hua)學腐性，停注(zhu)冷卻蒸(zheng)汽，可(ke)避免在(zai)役(yi)(yi)中(zhong)的波(bo)(bo)紋(wen)管(guan)(guan)(guan)澎(peng)服節表(biao)(biao)面電解質(zhi)的形成。對防(fang)止波(bo)(bo)紋(wen)管(guan)(guan)(guan)的穿(chuan)孔和開裂均有(you)好處。
（ 2） 18 － 8 型(xing)奧氏體不(bu)銹鋼表(biao)面(mian)(mian)改性。將18 － 8型(xing)奧氏體不(bu)銹鋼進(jin)行特殊的陽極氧化(hua)處理，使其表(biao)面(mian)(mian)生成(cheng)一層富(fu)Cr 保護膜，可(ke)使其點蝕電位大(da)大(da)提高，同時對于(yu)H2SxO6造成(cheng)的應(ying)力腐蝕開(kai)裂的敏感性也大(da)大(da)降低。對其表(biao)面(mian)(mian)進(jin)行滲鋁保護，也是(shi)可(ke)取的辦法(fa)。
（ 3） 選擇(ze)合適(shi)的(de)(de)(de)耐蝕材(cai)料(liao)。對(dui)于(yu)因(yin) Cl－造(zao)成(cheng)的(de)(de)(de)點(dian)蝕或(huo)應力(li)腐蝕開裂，可(ke)用(yong)抗點(dian)蝕或(huo)應力(li)腐蝕的(de)(de)(de)鋼種，如0Cr18Ni12Mo2Ti，00Cr18Ni12Mo2，OCr18Ni12Mo3Ti或(huo)00Cr18Ni12Mo3，對(dui)于(yu)因(yin)H2SxO6引起的(de)(de)(de)應力(li)腐蝕開裂，可(ke)選用(yong)316L 或(huo) 321 作為抗連多(duo)硫酸的(de)(de)(de)材(cai)料(liao)。
（ 4） 消(xiao)除殘(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)力(li)(li)。殘(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)力(li)(li)有(you)加(jia)工(gong)殘(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)力(li)(li)和焊(han)(han)接殘(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)力(li)(li)。消(xiao)除殘(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)力(li)(li)對防止點(dian)蝕(shi)和應(ying)(ying)力(li)(li)腐蝕(shi)開裂均有(you)好處(chu)。對于(yu)奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)應(ying)(ying)進行(xing)固溶處(chu)理，若是含(han)穩定化(hua)元素的(de)(de)(de)奧體(ti)不銹鋼(gang)則要(yao)進行(xing)固溶處(chu)理及穩定化(hua)處(chu)理，這樣不僅(jin)可(ke)(ke)以消(xiao)除加(jia)工(gong)殘(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)力(li)(li)，還可(ke)(ke)消(xiao)除因加(jia)工(gong)產(chan)生的(de)(de)(de)形變馬氏(shi)體(ti)。通常采用噴丸處(chu)理可(ke)(ke)消(xiao)除一(yi)部分殘(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)力(li)(li)，而(er)對于(yu)因焊(han)(han)接產(chan)生的(de)(de)(de)應(ying)(ying)腐蝕(shi)開裂，可(ke)(ke)采用超(chao)低碳和含(han)Nb焊(han)(han)條（ Nb的(de)(de)(de)含(han)量至(zhi)少為 C含(han)量的(de)(de)(de) 10 倍） ，并采用吸(xi)熱焊(han)(han)，將焊(han)(han)接產(chan)生的(de)(de)(de)殘(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)力(li)(li)變為壓應(ying)(ying)力(li)(li)來消(xiao)除。
2.2、催化(hua)分餾塔頂循環換熱器的防腐(fu)措(cuo)施
腐(fu)蝕(shi)概況：催(cui)化分餾(liu)塔頂(ding)循(xun)環(huan)回流(liu)換熱器采用塔頂(ding)循(xun)環(huan)抽(chou)出(chu)層抽(chou)出(chu)的(de)135 ℃左 右(you) 的(de) 頂(ding) 循(xun) 環(huan) 油(you) 與 低 溫 鹽(yan)(yan) 水(shui)（ 45 ℃和(he)90 ℃） 換熱，頂(ding)循(xun)環(huan)油(you)走(zou)殼(ke)程，除鹽(yan)(yan)水(shui)走(zou)管程。腐(fu)蝕(shi)主(zhu)要發生在(zai)(zai)殼(ke)程，腐(fu)蝕(shi)形(xing)態為(wei)腐(fu)蝕(shi)穿孔。隨(sui)著原油(you)性質的(de)變(bian)化，催(cui)化分餾(liu)塔結鹽(yan)(yan)頻率愈(yu)來愈(yu)高，因(yin)(yin)此在(zai)(zai)生產中(zhong)不得不多次洗塔。雖然也采取(qu)了對重油(you)脫(tuo)鹽(yan)(yan)的(de)措施(shi)，使分餾(liu)塔結鹽(yan)(yan)有所緩解(jie)，但是由于原油(you)中(zhong)有機氯的(de)增加，使電脫(tuo)鹽(yan)(yan)除氯不徹底。鹽(yan)(yan)的(de)主(zhu)要成分為(wei) NH4Cl，因(yin)(yin)此大量的(de) Cl－便成為(wei)腐(fu)蝕(shi)的(de)根源。對于碳鋼管束，腐(fu)蝕(shi)發生在(zai)(zai)垢(gou)下(xia)，產生嚴重的(de)垢(gou)下(xia)腐(fu)蝕(shi)； 對于不銹鋼管束，腐(fu)蝕(shi)發生在(zai)(zai)鈍化膜(mo)破(po)的(de)活(huo)性點處，產生點腐(fu)蝕(shi)，由于面積較(jiao)小，因(yin)(yin)此穿孔的(de)幾率較(jiao)高。
防腐(fu)措施：（1） 不在原(yuan)(yuan)油中(zhong)投加含氯(lv)(lv)化(hua)學(xue)藥(yao)(yao)劑(ji)。油田為降凝增產而投加的(de)各種(zhong)藥(yao)(yao)劑(ji)中(zhong)含有(you)四氯(lv)(lv)化(hua)碳、二氯(lv)(lv)甲烷等含氯(lv)(lv)化(hua)合物，使原(yuan)(yuan)油中(zhong)含氯(lv)(lv)量(liang)急劇升高，進(jin)而加速催化(hua)分餾塔(ta)結(jie)鹽和(he)頂(ding)(ding)循環熱器腐(fu)蝕。因此(ci)，研制(zhi)和(he)使用不含氯(lv)(lv)和(he)硫的(de)化(hua)學(xue)藥(yao)(yao)劑(ji)，是減緩包括頂(ding)(ding)循環換熱器等下游(you)設備腐(fu)蝕的(de)有(you)效(xiao)手段。
（2） 采用涂層(ceng)和陰極(ji)保護(hu)聯(lian)合防(fang)腐(fu)(fu)措施。采用化學(xue)穩定性(xing)(xing)高且有較高防(fang)腐(fu)(fu)蝕(shi)、耐溫、耐油性(xing)(xing)能(neng)(neng)的(de)非晶態 Ni-P 化學(xue)鍍(du)(du)層(ceng)，可提高設備的(de)耐 Cl－性(xing)(xing)能(neng)(neng)。但是(shi)無(wu)論(lun)采用涂料還是(shi)化學(xue)鍍(du)(du)層(ceng)防(fang)護(hu)都(dou)不(bu)可避免(mian)產(chan)生針孔，從而形成小陽極(ji)大陰極(ji)，反而可能(neng)(neng)使孔蝕(shi)強度增加，因此有必要采用涂鍍(du)(du)層(ceng)和陰極(ji)保護(hu)聯(lian)合防(fang)腐(fu)(fu)措施。
（3） 采用水洗加(jia)注緩(huan)蝕(shi)劑。采用水洗加(jia)注緩(huan)蝕(shi)劑既可防(fang)止催化(hua)分餾塔(ta)結鹽，又(you)可控制頂循環換(huan)熱器的腐蝕(shi)。生產(chan)實(shi)踐證明，這也(ye)是一個非常經濟和有效的防(fang)腐措施。