催化裂化裝置腐蝕檢查與分析

薦保志

（中國石油廣東石化分公司，廣東揭陽 515200）

某石化公司催化裂化裝置采用超穩分子篩催化劑提升管反應工藝，采用分段進料和多段汽提技術，應用SKH-5高效霧化噴嘴，再生部分為新型重疊式兩段再生，兩段再生器同軸，一段在二段上方，與反應沉降器高低并列布置，并配置下流式外取熱器[1]。經過多次改造，采用MIP和VOS及冷再生劑循環技術，全減壓渣油進料，裝置規模達到1.2 Mt/a。

所加工的原油屬于低硫低酸原油，硫含量雖然較低，但各裝置低溫部位的硫腐蝕問題依然存在，氯含量超標和分餾塔頂循低溫帶水的狀態造成腐蝕問題，裝置多次出現頂循系統設備及管線的腐蝕泄漏。

裝置于2016年和2019年進行停工大修，對裝置重點設備進行全面腐蝕檢查，及時發現消除各管線存在的腐蝕隱患，保證下一周期安全穩定運行，也為下一步開展腐蝕管理工作提供必要的指導。

1 裝置腐蝕流程分析

對分餾系統的腐蝕流程進行重點分析，分餾系統的腐蝕流程說明見表1。

表1 分餾系統腐蝕流程說明

2 裝置腐蝕狀況分析

2016年裝置腐蝕檢查發現反再系統存在磨蝕的情況，分餾塔、吸收塔存在較嚴重的腐蝕，腐蝕形態是均勻腐蝕伴隨點蝕等局部腐蝕，水冷卻器由于結垢而產生嚴重的垢下腐蝕。

2016—2019 年裝置其他設備運行狀況良好，只有分餾塔頂循部位曾經發生泄漏，嚴重影響了裝置的安全、可靠、長周期運行。

2019年共檢查塔7座，容器18臺，換熱設備53臺，反應器3臺，空冷器5臺，機泵33臺，閥門1個，重要管線約80 m。

2.1 反應-再生系統

1）第一再生器：再生器內上部旋風入口及擋板腐蝕輕微，旋風料腿完好，焊縫完好，拉筋等內構件完好。

2）第二再生器：襯里大面積破損，檢修時已全面修復。

3）外取熱器：外取熱器底部未見明顯磨蝕現象，襯里輕微磨損，擋板輕微磨蝕。

4）提升管反應器：預提段蒸汽盤管襯里輕微磨損，盤管支撐襯里已被完全磨蝕掉，且鋼結構有豁口缺陷。原料油噴嘴輕微結焦，提升管內壁龜甲網襯里基本完好。大孔分布管沉積較多催化劑，管口輕微磨損，引壓管、熱電偶套管磨蝕嚴重。

汽提段（二段反應器）：內部輕微結焦。反應器內擋板下側襯里、翼閥等輕微結焦，未發現有沖蝕、磨蝕現象。擋板以上料腿、拉筋等內構件輕微腐蝕，頂部旋風入口襯里、擋板完好，未發現沖蝕、磨蝕現象，除焦蒸汽盤管腐蝕輕微。

5）特閥：對再生滑閥、待生滑閥、外取熱循環滑閥等特閥進行了宏觀檢查，導軌、滑板等構件未發現有嚴重的磨蝕及裂紋現象，襯里輕微磨蝕、破損。

2.2 塔器

腐蝕調查對C201、C202、C301、C302、C303、C304、C1001共7座塔器進行了檢查，只有C201和C303存在一定的腐蝕問題，其他塔器腐蝕輕微。

2.2.1 催化分餾塔C201

催化分餾塔塔體規格為φ3 800 mm×46 046 mm，固定式高效浮閥塔盤1～15層；15層以上為填料，工藝介質為油氣，操作溫度為100/350 ℃，操作壓力為0.2 MPa。

檢查發現C201頂循抽出管四周塔壁坑洼不平，四周塔壁整體減薄約2 mm（余厚14.23～14.73 mm，其他部位塔壁余厚約16.33 mm），局部坑蝕嚴重，最大坑尺寸為φ12 mm×5 mm，建議貼板處理，頂循抽出管線外部測厚檢查未見明顯減薄區域；頂循抽出集液槽底部焊縫多處存在缺陷，最長缺陷長130 mm，升氣筒下部支撐梁腐蝕較重。

C201頂循抽出附近塔壁坑蝕形貌見圖1，C201頂循集液槽焊縫缺陷見圖2，C201升氣筒支撐梁腐蝕形貌見圖3。

圖1 C201頂循抽出附近塔壁坑蝕形貌

2.2.2 輕柴油汽提塔C202

輕柴油汽提塔塔體規格為φ1 400 mm×8 975 mm，工藝介質為油氣、輕柴油，操作溫度為290 ℃，操作壓力為0.2 MPa。

檢查發現塔壁有一層較硬的銹蝕物，基體粗糙不平，塔盤個別浮閥脫落，塔盤表面有一層銹蝕物，基體凹凸不平，對塔壁進行了測厚檢查，未見明顯減薄區域，塔壁余厚為9.60～9.67 mm。

圖2 C201頂循集液槽焊縫缺陷

圖3 C201升氣筒支撐梁腐蝕形貌

2.2.3 吸收塔C301

吸收塔塔體規格為φ2 200 mm/φ2 600 mm×61 212 mm，工藝介質為油氣、汽油，操作溫度為90/210 ℃，操作壓力為1.3 MPa。

檢查發現整塔塔壁附著一層浮銹，塔壁基體平整，焊縫飽滿，塔盤表面有一層灰垢，基體平滑，塔壁余厚在20.66～21.66 mm，未見明顯減薄區域，整體腐蝕輕微。

2.2.4 解吸塔C302

解吸塔塔體規格為φ2 200/φ2 600×61 212 mm，工藝介質為油氣、汽油，操作溫度為90/210 ℃，操作壓力為1.3 MPa。

檢查發現整塔塔壁附著一層浮銹，塔壁基體平整，焊縫飽滿，塔盤表面有一層油灰，基體平滑，整體腐蝕輕微，對塔壁進行了測厚檢查，未見明顯減薄區域，塔壁余厚為30.11～30.63 mm。

2.2.5 再吸收塔C303

再吸收塔塔體規格為φ1 800 mm×26 670 mm，工藝介質為干氣、輕柴油，操作溫度為45 ℃，操作壓力為1.05 MPa。

檢查發現整塔塔壁附著一層銹蝕物，基體均勻腐蝕，焊縫完整，對塔壁進行了測厚檢查，未見明顯減薄區域，塔壁余厚為18.45～19.77 mm；塔盤上堆積較多油污，上數第2層塔盤處受液槽腐蝕減薄、穿孔，第12、13層塔盤有較多浮閥缺失。

2.2.6 穩定塔C304

穩定塔塔體規格為φ2 200 mm/φ2 600 mm×41 763 mm，工藝介質為液化氣、汽油，操作溫度為90～180 ℃，操作壓力為1.05 MPa。

檢查發現塔壁附著一層硬垢，垢下基體較為平整，焊縫較為飽滿，塔盤表面有少許灰垢，基體腐蝕輕微，浮閥活動自如，對塔壁進行了測厚檢查，未見明顯減薄區域，上部1～5人孔塔壁余厚為25.33～25.64 mm，下部6～11人孔塔壁余厚為29.82～31.48 mm。

2.2.7 洗滌塔C1001

檢查發現塔壁附著一層白色灰垢，垢下基體較為平整，焊縫較為飽滿，塔內構件整體腐蝕輕微，對塔壁進行了測厚檢查，未見明顯減薄區域，塔壁余厚為30.00～30.23 mm。

2.3 容器

腐蝕調查對裝置內的18臺壓力容器進行了檢查，檢查發現只有D204腐蝕較為嚴重，其余設備腐蝕輕微。

D204為燃料氣分液罐，規格為φ800 mm×3 283 mm×8 mm，操作溫度為80 ℃，壓力1.03 MPa，介質為干氣。

檢查發現罐壁內部附著一層硬垢，垢下基體坑洼不平，罐壁最薄處余厚僅為3.48 mm（原始壁厚8.0 mm）。

2.4 換熱器

腐蝕調查對裝置區的53臺換熱器進行了檢查，發現換熱器腐蝕問題較為突出，其中E201、E202、E208、E209車間已計劃更新換熱器芯子。E305-4管箱隔板焊縫脫焊。

2.4.1 頂循-采暖水換熱器E201

換熱器管束外壁銹蝕嚴重，基體有蝕坑，坑深約0.3～0.5 mm。管束外壁銹蝕、坑蝕形貌見圖4。

圖4 E201管束外壁銹蝕、坑蝕形貌

2.4.2 分餾塔頂油氣冷卻器E208

換熱器管束外壁銹蝕嚴重，基體有蝕坑，坑深約0.3～0.5 mm。E208管束外壁銹蝕、坑蝕形貌見圖5。

圖5 E208管束外壁銹蝕、坑蝕形貌

2.4.3 壓縮富氣冷卻器E305-4

管箱隔板焊縫脫焊，脫焊形貌見圖6。

圖6 E305-4管箱隔板脫焊形貌

3 腐蝕分析

3.1 裝置主要腐蝕介質

裝置的主要腐蝕介質有硫化氫等硫化物、氯化氫等氯化物、環烷酸，低溫 （120 ℃以下） 輕油部位 HCl-H2S-H2O腐蝕。

3.2 腐蝕成因分析

高溫（220 ℃以上）部位的高溫硫/環烷酸腐蝕主要取決于介質中含硫化物的種類、含量和穩定性。參與腐蝕的有效硫化物包括H2S、單質硫、硫醇(R-SH)等活性硫，且易分解為H2S和單質硫的硫化物含量越高，則腐蝕性就越強。此外，硫腐蝕和環烷酸、H2腐蝕相互影響[2]。

硫腐蝕與溫度有關，明顯的腐蝕發生在230 ℃以上。當溫度達到 350～400 ℃時，硫化氫分解為單質硫，比硫化氫有更強的活性，腐蝕更加劇烈。在此溫度下低級硫醇也能與鐵直接反應發生腐蝕。由于溫度較高，也會促使一些非活性硫化物分解成活性硫化物單質硫、H2S和硫醇，這些活性硫化物又與金屬反應，并隨著溫度升高而加劇，最嚴重腐蝕發生在425 ℃。

特別是有酸（如環烷酸）存在時，酸和FeS反應破壞了保護膜，腐蝕會進一步發生，增強了硫化物的腐蝕。

由于高溫環烷酸腐蝕發生于液相，因此在汽液兩相、流速沖刷區及產生湍流區腐蝕會加劇。嚴重腐蝕的部位一般多發于高流速段。

高溫環烷酸腐蝕常與高溫硫腐蝕相伴，而且硫腐蝕和環烷酸腐蝕是一個連續統一體，一方面硫腐蝕生成的硫化亞鐵膜在一定程度上可減緩腐蝕；另一方面環烷酸又可溶解保護性硫化亞鐵膜，使腐蝕繼續進行。當H2S質量分數在一個適度的范圍內時才可明顯抑制環烷酸沖刷腐蝕；而當H2S質量分數超過一定值時，高流速可去除保護性硫化物膜，形成硫沖刷腐蝕，并且環烷酸的存在可協同加速腐蝕，使其腐蝕速率甚至高出環烷酸沖刷腐蝕。

4 檢查結論與整改建議

檢修發現催化裝置由于工藝合理、操作得當，整體腐蝕輕微，可以滿足長周期運行的要求。

主要腐蝕檢查問題及整改建議：

1）催化兩器（反應器、再生器）主要腐蝕問題表現為兩器、外取熱器內襯里及內構件的沖蝕、磨蝕情況，襯里開裂、脫落。對高線速催化劑、粉塵引起的磨蝕和沖蝕，應避免出現局部嚴重沖刷及渦流產生，加強襯里的施工質量管理。

2） 分餾塔C201頂循抽出管四周塔壁坑洼不平，四周塔壁整體輕微減薄，局部坑蝕嚴重，建議貼板處理；頂循抽出集液槽底部焊縫多處存在缺陷，建議更換處理；升氣筒下部支撐梁腐蝕較重，建議更換處理。

3）吸收塔C302檢查發現，整塔塔壁附著一層銹蝕物，基體均勻腐蝕，焊縫完整，塔盤上堆積較多油污，上數第2層塔盤處受液槽腐蝕減薄、穿孔，第12/13層塔盤有較多浮閥缺失。建議更換腐蝕的受液槽，對塔體進行清掃處理。

4） 燃料氣分液罐 D204罐壁內部附著一層硬垢，垢下基體坑洼不平，測厚檢查發現罐壁最薄處余厚僅為3.48 mm（原始壁厚8.0 mm），建議更換處理。

5） 壓縮富氣冷卻器E305-4管箱隔板焊縫脫焊，建議補焊。

6）E201，E202，E208，E209 管束外壁銹蝕嚴重，基體有蝕坑，按檢修計劃進行更換處理。

5 結語

設備狀況良好是生產裝置安全穩定運行的基礎，結合生產實踐進行詳細的檢查分析和腐蝕機理研究，可以充分總結經驗，對整體和局部設備的腐蝕狀況作出預判，更好地消除隱患，保證生產長周期穩定運行。