自20世紀末中國石化開始加工進口高硫原油以來，催化裂化裝置原料所含硫、環(huán)烷酸等腐蝕性雜質(zhì)的含量不斷增加，腐蝕已成為影響裝置安全穩(wěn)定運行的重要因素。通過對裝置的腐蝕狀況進行分析，對腐蝕部位、腐蝕形態(tài)、腐蝕影響因素進行研究，提出相應(yīng)的應(yīng)對措施，對于保障裝置的安全穩(wěn)定運行非常必要。

催化裂化裝置是我國煉油工業(yè)最重要的二次加工裝置，生產(chǎn)了我國80%的汽油和35%的柴油。催化裂化裝置原料適應(yīng)性強，產(chǎn)品價值高，同時也是重油加工的重要手段，大比例摻煉渣油進一步提高了裝置的經(jīng)濟效益。中國石化系統(tǒng)催化裂化裝置實際加工量占原油一次加工量的37.4%，居煉油二次加工裝置首位。

裝置基本情況

某石化公司重油催化裂化裝置于1995年建成投產(chǎn)，加工能力為100×104t/a，加工原料有減壓蠟油、減壓渣油和溶劑脫瀝青油，裝置減壓渣油加工量超過40%。裝置再生部分采用兩級再生，第二再生器布置在第一再生器上部，第一再生器采用貧氧再生，控制再生溫度在700℃以下，燒去所有氫和80%碳，第二再生器采用富氧再生，燒去所有碳，使再生催化劑碳含量小于0.1%。反應(yīng)油氣經(jīng)分餾得到汽油、柴油、液化氣、干氣等產(chǎn)品。

裝置設(shè)計原料硫含量為0.5%（質(zhì)量分數(shù)），從表1可以看出，裝置生產(chǎn)中原料硫含量已超過設(shè)計值，最高達到1.1%。原料硫含量增加，引起裝置低溫部位和高溫部位物料腐蝕性雜質(zhì)含量增加，使腐蝕加重。

反應(yīng)再生部分的腐蝕和損傷

反應(yīng)再生部分的腐蝕和損傷類型主要有催化劑的沖刷磨蝕、金屬超溫變形和損傷開裂、高溫煙氣腐蝕等。

1、反應(yīng)再生部分的沖蝕和磨蝕

催化劑的沖刷磨蝕在再生器主風分布管、翼閥閥板、滑閥、三級旋風分離器單管、原料油噴頭等部位較為嚴重。圖1為第二再生器主風分布管出風口磨蝕形貌，可以看到主風分布短管基本沖蝕沒有了；圖2為再生滑閥導軌的磨損，導軌的一部分已沖蝕掉了；圖3 是三級旋風分離器的單管的磨蝕，已經(jīng)穿孔。

催化劑的沖刷磨蝕主要通過在構(gòu)件表面設(shè)置耐磨襯里，控制襯里材料、襯里的施工質(zhì)量來防止過快沖蝕，對于無法進行耐磨襯里的構(gòu)件（如滑閥導軌等），需要通過耐蝕合金堆焊、表面滲硼等表面處理方法，提高抗沖蝕能力；還可考慮優(yōu)化局部結(jié)構(gòu)，減緩流速和局部渦流以便減緩沖蝕。

2、金屬的超溫變形和損傷

金屬的超溫變形損傷包括反應(yīng)器和再生器器壁和內(nèi)構(gòu)件的損傷。反應(yīng)器和再生器采用碳鋼制造，設(shè)計溫度300℃，內(nèi)壁采用隔熱耐磨襯里來保證壁溫低于設(shè)計溫度，但在反應(yīng)器和再生器結(jié)構(gòu)不連續(xù)部位（如大開孔部位、變徑部位），由于襯里質(zhì)量難以保證，催化劑在局部的高流速和渦紊流造成局部襯里損壞，使器壁金屬超溫，造成器壁金屬的超溫鼓包，內(nèi)部金相組織裂化損傷，裝置第一再生器外取熱催化劑返回口部位、第二再生器外旋風分離器催化劑返回口部位都發(fā)生過超溫損傷；內(nèi)構(gòu)件損傷主要是由于結(jié)構(gòu)設(shè)計時對結(jié)構(gòu)變形協(xié)調(diào)考慮不夠周到，升降溫速度過快形成較大的熱應(yīng)力，造成較大變形甚至焊縫開裂。

為了防止局部器壁超溫變形鼓包，在局部結(jié)構(gòu)不連續(xù)部位襯里施工和維修時，應(yīng)適當多布置保溫釘，嚴格控制保溫釘焊接質(zhì)量，使焊縫焊角尺寸達到設(shè)計要求，并做好襯里施工質(zhì)量控制，運行中定期使用紅外熱像儀或測溫筆檢測壁溫，發(fā)現(xiàn)異常時及時分析并采取措施。

通過合理選擇反應(yīng)器和再生器內(nèi)構(gòu)件材質(zhì)，保證材料的耐溫性能滿足使用要求，優(yōu)化結(jié)構(gòu)改善升溫后的變形協(xié)調(diào)性，減緩局部應(yīng)力集中，防止內(nèi)件的異常變形和焊縫開裂，保證結(jié)構(gòu)的運行安全性。

3、高溫煙氣的腐蝕

高溫煙氣的腐蝕發(fā)生在再生器和三旋煙道等再生煙氣經(jīng)過的部位，再生溫度高達700℃以上，煙氣中二氧化碳、水蒸氣、二氧化硫、氮氧化物等對金屬有腐蝕作用，再生器和煙道采用非金屬襯里防止腐蝕的發(fā)生，無法采用非金屬襯里的部分采用奧氏體不銹鋼腐蝕防腐。主要問題是非金屬襯里在運行中會產(chǎn)生裂紋，煙氣滲透到金屬器壁和襯里之間，當器壁溫度低于煙氣露點時，形成高濃度酸性溶液，為NOx-SOx-H2O腐蝕環(huán)境，對碳鋼造成硝酸鹽應(yīng)力腐蝕開裂，對煙氣膨脹節(jié)造成點蝕穿孔和應(yīng)力腐蝕開裂。

催化裂化裝置運行經(jīng)驗表明，再生器硝酸鹽應(yīng)力腐蝕開裂與再生工藝、壁溫、材料的敏感性、結(jié)構(gòu)應(yīng)力水平等有關(guān)，煙氣中SOx主要是SO2，隨著再生過剩氧含量提高，SO3含量增加，導致露點提高，而且采用一氧化碳助燃劑增大強化燒焦能使煙氣中NO2增加，增加開裂敏感性。16MnR材料在焊接時Mn容易發(fā)生偏析，形成富Mn帶造成局部淬硬組織出現(xiàn)，敏感性較高，20R敏感性較低，焊后消除應(yīng)力熱處理有助于防止開裂的發(fā)生。本裝置第一再生器和第二再生器器壁材質(zhì)均為16MnR，具有一定的開裂敏感性。第一再生器采用貧氧再生，過剩氧含量低，實測煙氣露點51℃，壁溫在100~120℃，因此硝酸鹽應(yīng)力腐蝕開裂敏感性較低。第二再生器為完全再生，過剩氧含量6%，實測煙氣露點141℃，未保溫時壁溫在100~120℃，硝酸鹽應(yīng)力腐蝕開裂較高，為了防止應(yīng)力腐蝕開裂的發(fā)生，裝置對再生器器壁采用了外保溫措施提高壁溫，從運行經(jīng)驗來看，有明顯效果，但應(yīng)注意在實際生產(chǎn)中由于開車、停車和生產(chǎn)、操作的正常波動，有時仍會造成設(shè)備壁溫低于煙氣露點，不能完全防止應(yīng)力腐蝕開裂的發(fā)生，需要在工藝操作中采取相應(yīng)措施。

對于再生系統(tǒng)煙氣膨脹節(jié)，材料有0Cr18Ni9、0Cr17Ni12Mo2、B315、FN2等幾種選擇，在煙氣冷凝時處在SOx-Cl--H2O腐蝕環(huán)境中，發(fā)生點蝕穿孔和應(yīng)力腐蝕開裂，可采取措施進行保溫或伴熱提高壁溫，防止煙氣冷凝而發(fā)生腐蝕。FN2、B315是我國開發(fā)的兩種用于膨脹節(jié)的材料，具有優(yōu)良的抗晶間腐蝕、點蝕、氯離子腐蝕和硫腐蝕能力，力學性能優(yōu)良，在煉油行業(yè)得到了成功應(yīng)用。膨脹節(jié)更換應(yīng)優(yōu)先考慮這兩種材料，在特別苛刻環(huán)境下，應(yīng)考慮采用625制造膨脹節(jié)。

分餾部分的腐蝕

1、分餾部分高溫部位的腐蝕

分餾部分高溫部位主要是分餾塔下部柴油段以下的換熱設(shè)備和管線，腐蝕類型為S-H2S-RSH高溫腐蝕，分餾塔下部塔盤、人字擋板已經(jīng)采用不銹鋼，未發(fā)現(xiàn)明顯的腐蝕，分餾塔塔體腐蝕較輕。原料油換熱溫度到200℃進入反應(yīng)器，高溫部位換熱器未發(fā)現(xiàn)嚴重的腐蝕狀況，油漿管道已采用1Cr5Mo鋼，其他管道為碳鋼，油漿管道和其他高溫管道腐蝕較輕。考慮到以后裝置加工原料硫等腐蝕性雜質(zhì)含量的提高帶來的腐蝕可能加重的趨勢，在裝置運行中應(yīng)加強對回煉油管線等高溫管線的測厚檢查，根據(jù)實際腐蝕狀況進行局部材質(zhì)升級。

2、分餾部分低溫部位的腐蝕

分餾部分低溫部位主要是分餾塔（T201）頂部和塔頂冷凝冷卻系統(tǒng)的設(shè)備和管線，腐蝕為H2S-Cl--NH3-H2O型。油氣出分餾塔的初次換熱器與除鹽水換熱，6臺并聯(lián)，油氣走殼程，結(jié)垢嚴重，六臺換熱器管束分別采用了碳鋼、Ni-P鍍和不銹鋼。從實際腐蝕情況看，碳鋼管束表面有密集的蝕坑；Ni-P鍍管束蝕坑較少，但蝕坑比碳鋼管束深，有的接近穿孔；不銹鋼管束外壁光滑，腐蝕較輕。

油氣的初凝部位可能在分餾塔頂初次換熱器（E201A~F）內(nèi)部，形成高濃度的酸性溶液，對管束造成嚴重腐蝕。根據(jù)中國石化《煉油生產(chǎn)裝置工藝防腐蝕管理規(guī)定》，此部位應(yīng)根據(jù)塔頂冷凝水pH值情況，在塔頂注氨水，并可考慮注緩蝕劑，在工藝防腐措施達到要求的工藝指標的情況下可采用碳鋼管束，換熱器結(jié)構(gòu)上可以加大入口管直徑，采用外導流結(jié)構(gòu)，以降低流速，減緩沖蝕。Ni-P鍍能夠提高抗蝕能力，但Ni-P鍍?yōu)殛帢O性涂層，一旦存在局部缺陷，將會加速局部腐蝕，Ni-P鍍管束必須在質(zhì)量得到嚴格控制的情況下才適合選用。相關(guān)文獻指出，18-8不銹鋼在pH>6及氯離子小于200pom的環(huán)境可以使用，在催化分餾塔頂部位，氯含量較少，可以采用奧氏體不銹鋼管束，但成本較高。

3、吸收穩(wěn)定部分的腐蝕

吸收穩(wěn)定部分的腐蝕主要表現(xiàn)在貧富吸收油換熱器（E315AB）、解吸塔底重沸器（E304）和穩(wěn)定塔底重沸器（E306），其中解吸塔底重沸器（E304）和穩(wěn)定塔底重沸器（E306）的腐蝕尤為嚴重。貧富吸收油換熱器（E315AB）殼程介質(zhì)為吸收后的重石腦油，管程介質(zhì)為吸收前的重石腦油，管束腐蝕主要是濕硫化氫引起的腐蝕，可以考慮把管束升級為08Cr2AlMo，這種鋼是我國開發(fā)的抗?jié)窳蚧瘹涓g的鋼種，抗?jié)窳蚧瘹涓g能力是碳鋼的4 倍以上。解吸塔底重沸器（E304）和穩(wěn)定塔底重沸器（E306）管束的腐蝕不僅有硫化氫等腐蝕介質(zhì)的腐蝕，還有介質(zhì)在管束表面汽化引起的沖蝕，需要把管束材質(zhì)由碳鋼升級為00Gr19Ni10，其中解吸塔底重沸器（E304）的殼體應(yīng)由一般結(jié)構(gòu)換熱器殼體更新為帶蒸發(fā)空間的殼體，兩臺設(shè)備在運行中殼體內(nèi)應(yīng)保持一定的液位高度，使管束完全浸沒在液體中，防止管束頂部換熱管處于干濕交替狀態(tài)，造成局部液滴的突沸產(chǎn)生較大的沖擊力，加快管束的腐蝕。

循環(huán)冷卻水的腐蝕

循環(huán)冷卻水的腐蝕屬于電化學腐蝕，與水質(zhì)的控制和管理、水冷器的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)形式、工藝運行參數(shù)有關(guān)。裝置水冷器噴涂了防腐涂料，對管板的腐蝕起到了防護作用，多數(shù)水冷器管箱安裝了吸收陽極塊，有效減緩了管箱殼體和管板的腐蝕。有部分管板上的涂料已經(jīng)破損，在破損部位有明顯的腐蝕。涂料耐溫有一定限制，在裝置開停工蒸汽吹掃時，需要采取相應(yīng)的保護措施保護涂層防止超溫破壞。

裝置中的產(chǎn)品油漿水冷器 E209A~D，循環(huán)水走殼程，換熱管表面結(jié)垢，引起較為嚴重的垢下腐蝕。原因是油漿入口溫度較高（達160℃），使管壁溫度偏高，易于結(jié)垢，同時循環(huán)水走殼程也易使循環(huán)水流速偏低，提高了結(jié)垢傾向，需要適當降低油漿入口溫度，適當提高殼程循環(huán)水流速，并定期排污，以減緩油漿水冷器的腐蝕。

總結(jié)

本套催化裂化裝置設(shè)備腐蝕較為嚴重的主要是反應(yīng)器、再生器襯里破損部位和內(nèi)件、再生煙氣膨脹節(jié)，分餾塔頂冷卻部分的第一組換熱器，以及吸收穩(wěn)定部分解吸氣重沸器和穩(wěn)定塔底重沸器。

（1）為了防止反應(yīng)器和再生器襯里在裝置運行中發(fā)生損壞引起器壁材料的磨蝕和超溫損傷，需要嚴格控制襯里材料的質(zhì)量，嚴格控制襯里施工質(zhì)量。在開停工和操作運行中，要防止溫度的過快升降，并加強重點部位壁溫的檢查。

（2）在膨脹節(jié)導流筒和波紋管間不填充保溫材料，對膨脹節(jié)進行外保溫，以提高煙氣膨脹節(jié)的壁溫，防止煙氣冷凝造成腐蝕破壞。在故障停工時，要采取伴熱措施，以防止煙氣冷凝。

（3）對分餾塔頂換熱器的腐蝕，需要重點做好"三注"工藝防腐措施，換熱器結(jié)構(gòu)上可加大接管直徑、采用外導流措施降低流速來減緩腐蝕。需保證并聯(lián)的各換熱器流量基本一致，防止出現(xiàn)偏流。

（4）解吸塔底重沸器殼體建議更換為帶蒸發(fā)空間的殼體，以減緩液體在管束表面沸騰引起的沖蝕。解吸塔底重沸器和穩(wěn)定塔底重沸器管束建議升級為00Cr19Ni10，運行中殼程應(yīng)保持一定液位高度，使管束完全浸沒在液體中，以防止液體快速蒸發(fā)對管束造成巨大的沖擊力，加快腐蝕。

（5）對塔頂?shù)蜏叵到y(tǒng)管道及分餾部分的高溫系統(tǒng)管線，要進行定期測厚檢查，測厚頻率結(jié)合使用時間、實際壁厚、操作條件等確定，運行中加強對重點部位的檢查，以保證裝置的安全穩(wěn)定運行。