催化裂化裝置分餾穩(wěn)定單元腐蝕與防護(hù)

劉濤

(中海石油寧波大榭石化有限公司，浙江寧波315812)

0 引言

原有煉制過程中，分餾與吸收穩(wěn)定區(qū)設(shè)備的腐蝕問題是多年來沒有解決的問題，因此，如何能夠選擇低成本的材料解決這個問題很關(guān)鍵。隨著化工業(yè)市場的繁榮和發(fā)展，深入研究催化裂化裝置分餾穩(wěn)定單元腐蝕與防護(hù)也顯得更加重要。下文以此為內(nèi)容，展開幾方面具體分析和研究。

1 催化裂化裝置分餾穩(wěn)定單元產(chǎn)生腐蝕的重點部位及原理

1.1 分餾單元腐蝕原理

(1)高溫硫腐蝕。由于原料油中存在一些活性硫，這些硫在高溫分餾時，會對分餾單元產(chǎn)生腐蝕，腐蝕的地方主要是在分餾塔240℃以上的高溫部位及高溫側(cè)線等部位，被腐蝕的部分比較均勻。

(2)分餾塔頂?shù)蜏亓蚋g。分餾塔頂也存在腐蝕，主要是發(fā)生H2S+HCl+NH3+H2O型腐蝕，由于這個反應(yīng)完成后，會產(chǎn)生疏松垢層，這些垢層會在塔內(nèi)堆積。在對催化裂化裝置進(jìn)行檢修時，針對分餾塔部分檢查時候，會發(fā)現(xiàn)其頂器壁存在垢層堆積，在分餾反應(yīng)中，由于油氣中包含的HCl、NH3與H2S，最后會生成NH4Cl 和(NH4)2S，這兩種物質(zhì)在低溫下，會處于結(jié)晶狀態(tài)，堆積在降液槽下部，然后堵塞溢流口引發(fā)淹塔現(xiàn)象，之后這些物質(zhì)在水解之后會形成HCl+H2S+H2O，對分餾裝置產(chǎn)生腐蝕。腐蝕的部分比較均勻。

(3)油漿蒸汽發(fā)生器管板應(yīng)力腐蝕開裂。油漿蒸汽發(fā)生器管板應(yīng)力腐蝕開裂，造成這種問題的原因不僅包括油漿蒸汽發(fā)生器疲勞破壞重，還包括應(yīng)力腐蝕。由于管板相接處的裂紋基本都是平行或垂直的。所以導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫的原因不是單一的，一方面由于管板和管束脹接處有溝痕，所以其應(yīng)力比較集中，這會產(chǎn)生裂縫。再加上管子的溫差變化和工作時管子的振動，都會加劇管板處發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂現(xiàn)象，進(jìn)而造成管板快速開裂，影響使用。管板開裂是由于油漿和水蒸氣產(chǎn)生較大的工作應(yīng)力，然后這些殘余應(yīng)力及在重油硫化氫的環(huán)境下，造成管板腐蝕破裂。

(4)催化劑磨蝕。催化油漿中會含有一些催化劑，這些催化劑會在一些限制流量的部位存留，所以造成油漿系統(tǒng)管線的流量調(diào)節(jié)閥、手閥等部分產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象，造成泄露。催化裂化裝置在使用的末期，一些限制流量的調(diào)節(jié)閥都會出現(xiàn)泄漏問題。

1.2 吸收穩(wěn)定單元腐蝕原理

吸收穩(wěn)定單元的腐蝕幾乎都是H2S+HCN+H2O型腐蝕，腐蝕的類型主要有一般腐蝕、硫化物腐蝕引起的應(yīng)力腐蝕開裂和氫鼓包。

(1)一般腐蝕。由于H2S會和鐵發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生FeS，而FeS不穩(wěn)定，會和輕質(zhì)油品中的CN-發(fā)生反應(yīng)，形成絡(luò)合離子Fe(CN)64-，之后在和游離的鐵產(chǎn)生反應(yīng)，形成亞鐵氰化亞鐵，在停止工作之后，這個物質(zhì)會被氧化成為亞鐵氰化鐵，所以這種腐蝕會在塔頂部和中部出現(xiàn)，腐蝕的現(xiàn)象是穿孔。在停止工作時，需要對吸收穩(wěn)定單元進(jìn)行清洗，將硫化亞鐵鈍化清理掉。

(2)硫化物引起的應(yīng)力腐蝕開裂。硫化物產(chǎn)生的腐蝕，主要是針對一些敏感材料，在拉應(yīng)力、H2S+H2O腐蝕環(huán)境中，才會產(chǎn)生，主要腐蝕的地方是壓力容器封頭處。

(3)氫鼓泡。氫鼓泡腐蝕現(xiàn)象基本都是在解吸塔頂以及吸收塔器壁等地方產(chǎn)生，腐蝕現(xiàn)象是鼓泡或鼓泡開裂。

2 裝置分餾穩(wěn)定單元防腐蝕的主要措施

根據(jù)對重點部分以及腐蝕原理的研究分析發(fā)現(xiàn)，影響裝置穩(wěn)定性的因素有很多，因此，必須要從多個方面入手，尋求解決問題的措施。下面有針對性的對裝置分離穩(wěn)定單元腐蝕防護(hù)進(jìn)行具體分析。

2.1 分餾塔頂

根據(jù)《中國石油煉油工藝防腐蝕管理規(guī)定》要求，分餾塔頂?shù)臏囟葢?yīng)該比水的露點溫度高，至少要高出28℃以上，而分餾塔頂循環(huán)油的抽出溫度應(yīng)該高于128℃，頂循環(huán)油返塔時，其溫度也應(yīng)該控制在90℃以上。分餾塔頂冷凝水中含有的鐵離子應(yīng)該小于3mg/L。實際使用的催化裂化裝置，其循環(huán)油抽出溫度在134℃左右，返回塔的溫度在92℃左右，由此可以頂循環(huán)系統(tǒng)中沒有帶水。而裝置中的鐵離子含量超指標(biāo)，主要是由于酸性水泵的影響，所以針對這樣的問題，在檢修時需要在塔頂加入一些緩蝕劑，在加入緩蝕劑之后，還應(yīng)該對加入的緩蝕劑進(jìn)行關(guān)注，確定鐵離子含量達(dá)標(biāo)為止。

2.2 分餾塔底油漿系統(tǒng)

分餾塔底油漿系統(tǒng)中有一些催化劑，這些催化劑會對油漿系統(tǒng)設(shè)備及管線造成磨蝕，導(dǎo)致管線和設(shè)備產(chǎn)生泄漏，尤其是在裝置使用最后期限時，在一些調(diào)節(jié)閥會出現(xiàn)泄漏。在對催化裂化裝置進(jìn)行檢修時，對其沉降器進(jìn)行直聯(lián)改造，然后在裝置開工之后，會發(fā)現(xiàn)沉降器出現(xiàn)跑劑。由于油漿系統(tǒng)中含有較大量的催化劑，那么更容易造成油漿系統(tǒng)設(shè)備及管線發(fā)生泄漏，而高溫油漿在和空氣接觸之后，會造成火災(zāi)，所以為了保證裝置安全運行，那么需要對油漿系統(tǒng)制定方案，對于油漿系統(tǒng)截量閥閥體和管線彎頭、引出點等進(jìn)行測厚，對于一些快速減薄部分要重點監(jiān)控。

2.3 穩(wěn)定系統(tǒng)注水

穩(wěn)定系統(tǒng)注水主要是富氣水洗，在壓縮機的出口管線上，

注入一些粗汽油罐酸性水。每次注水量為4.5噸/ 小時，當(dāng)系統(tǒng)沒有明顯帶水時即為穩(wěn)定。

2.4 停工保護(hù)

為了有效保證停工以及檢修，分餾塔和各塔、罐的開人孔時，出現(xiàn)硫化亞鐵自燃的現(xiàn)象，應(yīng)該在這個催化裂化裝置正式停止后，針對FeS進(jìn)行清洗鈍化。裝置在檢修停工時，應(yīng)該做好對應(yīng)的FeS鈍化清洗操作。

2.5 循環(huán)冷卻水換熱器

根據(jù)《中國石油煉油工藝防腐蝕管理規(guī)定》，對于管程循環(huán)冷卻水流速有明確的要求，其流速應(yīng)該大于0.9m/s；殼程循環(huán)冷卻水流速需要大于0.3m/s。如果不能達(dá)到上面的要求速度，那么就需要對其表面涂上防腐層。針對循環(huán)冷卻水換熱器，其工藝介質(zhì)的溫度應(yīng)該不超過130℃。而循環(huán)冷卻水出水冷器溫度應(yīng)該小于60℃。正常進(jìn)行分餾時，需要使用低溫?zé)崴?，確保中段油換熱器冷卻介質(zhì)正常使用。在開展裝置檢修之前，需要對換熱管進(jìn)行清洗，管束會存在較大面積的泄漏，所以應(yīng)該將裝置的管束進(jìn)行更換，確保輕柴油換熱器可以正常使用，可以在其中加入一個陰極保護(hù)模塊，將原本的冷卻介質(zhì)，使用低溫?zé)崴M(jìn)行替換。循環(huán)冷卻水換熱器在其溫度超過60℃時，使用的是油漿外送冷卻器E1211/2，這種冷卻器屬于水箱式，在生產(chǎn)的時候，需要進(jìn)行滿液位溢流的操作方式。如果循環(huán)水換熱器回水管的流速小于0.9m/s，那么需要指定專人全天候的來將循環(huán)水換熱器的閥門打開，開的幅度保持在50%即可，然后做好沖洗工作。

2.6 蒸發(fā)式空冷器

催化裂化裝置中的蒸發(fā)式空冷器由于水質(zhì)中的一些雜質(zhì)，會產(chǎn)生Na2CO3、NaHCO3等物質(zhì)，造成空冷器翅片和換熱管表面發(fā)生腐蝕。

3 結(jié)語

催化裂化裝置分餾穩(wěn)定單元是進(jìn)行腐蝕防護(hù)的關(guān)鍵，尤其是酸性水鐵離子超標(biāo)、分餾塔頂循系統(tǒng)塔盤浮閥脫落等問題，必須要從腐蝕機理、操作條件、設(shè)備材料等多個方面入手分析原因，從而保障防腐措施能夠更具針對性、可靠性，同時結(jié)合相關(guān)防腐蝕經(jīng)驗，有效解決裝置酸性水鐵離子超標(biāo)問題。本文通過對相關(guān)問題進(jìn)行研究，希望能夠為相關(guān)領(lǐng)域以及相關(guān)內(nèi)容研究提供參考，同時也希望能夠為設(shè)備的優(yōu)化以及設(shè)備穩(wěn)定性提升提供助力。