如何降低催化裝置干氣中的氮含量

摘 要：對催化裂化裝置干氣中氮氣含量偏高的原因進行了深入的分析；對氮氣含量高的現象、存在的問題進行了深入分析，指出了產生問題的原因，并提出處理措施和解決問題的辦法。

關鍵詞：降低；干氣；氮氣；措施

1 前言

山東石大科技集團催化裂化裝置為兩段提升管蠟油催化裂化裝置，裝置的加工能力為18萬噸/年。穩定崗位的任務就是將氣壓機來的壓縮富氣和分餾來的粗汽油進一步分離為干氣、液化氣和穩定汽油，并把液化氣、干氣進行脫硫，穩定汽油進行預堿洗，生產出合格產品，保證干氣系統的壓力平衡，保持高低壓瓦斯線火炬線的暢通，保證火炬長明燈正常燃燒。

2 存在的問題

裝置檢修開工運行一段時間以后，取樣分析發現干氣中的氮氣含量逐漸增加，含量最高將近50%。干氣中的氮氣含量是催化裝置穩定崗位安全生產的重要環節，氮氣含量高易造成火炬熄滅，影響穩定崗位的平穩操作，使吸收穩定系統負荷加大，氣壓機負荷加大，存在嚴重安全隱患。

3 原因分析

3.1 沉降器汽提段串風

造成沉降器串風的主要原因是錐體密封反吹松動腐蝕泄露或反吹管斷裂，因再生煙氣中含有一定成分的SO2、NOx等腐蝕物質，在高溫的環境下容易對反吹管產生應力腐蝕開裂，造成煙氣由再生器串入沉降器。我們對再生器的煙氣的主要成分和微量極性氣體組分進行分析，分析結果見下表1：

分析結果顯示再生器煙氣中存在一定量的SO2和NOx，煙氣中的SO2轉化SO3后易造成煙氣酸露點腐蝕，而NOx極易溶于水，NO3-是極易引發低碳鋼，低合金剛材料產生應力腐蝕的敏感陰離子，在一定條件就可以造成應力腐蝕破裂。

3.2 反吹松動管材質符合國標要求

錐體密封采用的反吹松動管是304不銹鋼管，在硬度和耐磨性方面比較好，但抗晶間腐蝕性能稍差一些。我們對失效的304不銹鋼反吹松動管的材質進行化驗分析，材質符合國標技術要求。現場反吹松動304不銹鋼管化學成份分析如下表2所示：

我們使用的管材分析結果表明304不銹鋼管材質滿足國標的要求。

3.3 反吹松動設計不合理

由于錐體密封松動必須穿過再生器的稀相段，再生器內部溫度較高，因此在設計時必須考慮到反吹松動管的膨脹量，避免出現應力拉裂的現象。由于原松動設計時拐彎少、彎頭半徑較小，吸收膨脹量少，存在較大的應力。

4 處理措施

4.1 反吹松動管材質由304升級為316L。

反吹松動管所處的環境既要有一定的耐高溫、耐磨性能，同時還需要具有抗應力腐蝕的特征。而316L比304的含碳量更低，同時含有合金元素Mo，因此它的抗晶間腐蝕和高溫蠕變的性能更優良。通過綜合比較，我們認為將材質由304升級為316L效果更好。

4.2 反吹松動管現場設計更合理

由于錐體密封反吹松動設計共有3個，且每根反吹管的長度在20m以上，因此存在較大的應力，在高溫腐蝕環境下容易發生應力腐蝕斷裂。車間技術人員在檢修施工前對反吹松動管的進行重新布置，一方面增加反吹松動管在再生器內的拐彎次數，另一方面采用大曲率半徑彎頭，盡可能地吸收高溫環境帶來的膨脹量，減少應力的存在。

5 改造情況

裝置停工檢修期間我們對汽提段錐體密封反吹松動管進行了改造，將反吹管材質由304全部更換為316L，并將普通彎頭更換為大曲率半徑彎頭，同時在現場施工時增加反吹管在再生器內的拐彎次數，使裝置操作更加平穩。

6 效果分析

裝置經過改造后，反吹松動蒸汽更加均勻，汽提效果較改造前更好。反吹松動管使用一個檢修周期不出現腐蝕穿孔或斷裂失效的情況，同時干氣中的氮氣含量有明顯的降低，并能長期穩定在一定的范圍內，沒有出現大的波動。改造前、后干氣組成分析數據見下表3：

7 結論

汽提段錐體密封反吹松動經過改造后，提高了汽提段催化劑的汽提效果，穩定崗位操作更加平穩，干氣中的氮氣含量比較穩定，消除了安全隱患，保證了裝置的安全平穩生產。

參考文獻：

[1]龔宏，金桂蘭.應力腐蝕開裂及其對策[J].石油化工腐蝕與防護，1999（10）.

[2]孫家孔.石油化工裝置設備腐蝕與防護手冊[J].中國石化出版社，1996（03）.

作者簡介：朱偉（1979—），男，山東東營人，在職研究生學歷，工程師。