如何降低催化装置干气中的氮含量

摘 要：对催化裂化装置干气中氮气含量偏高的原因进行了深入的分析；对氮气含量高的现象、存在的问题进行了深入分析，指出了产生问题的原因，并提出处理措施和解决问题的办法。

关键词：降低；干气；氮气；措施

1 前言

山东石大科技集团催化裂化装置为两段提升管蜡油催化裂化装置，装置的加工能力为18万吨/年。稳定岗位的任务就是将气压机来的压缩富气和分馏来的粗汽油进一步分离为干气、液化气和稳定汽油，并把液化气、干气进行脱硫，稳定汽油进行预碱洗，生产出合格产品，保证干气系统的压力平衡，保持高低压瓦斯线火炬线的畅通，保证火炬长明灯正常燃烧。

2 存在的问题

装置检修开工运行一段时间以后，取样分析发现干气中的氮气含量逐渐增加，含量最高将近50%。干气中的氮气含量是催化装置稳定岗位安全生产的重要环节，氮气含量高易造成火炬熄灭，影响稳定岗位的平稳操作，使吸收稳定系统负荷加大，气压机负荷加大，存在严重安全隐患。

3 原因分析

3.1 沉降器汽提段串风

造成沉降器串风的主要原因是锥体密封反吹松动腐蚀泄露或反吹管断裂，因再生烟气中含有一定成分的SO2、NOx等腐蚀物质，在高温的环境下容易对反吹管产生应力腐蚀开裂，造成烟气由再生器串入沉降器。我们對再生器的烟气的主要成分和微量极性气体组分进行分析，分析结果见下表1：

分析结果显示再生器烟气中存在一定量的SO2和NOx，烟气中的SO2转化SO3后易造成烟气酸露点腐蚀，而NOx极易溶于水，NO3-是极易引发低碳钢，低合金刚材料产生应力腐蚀的敏感阴离子，在一定条件就可以造成应力腐蚀破裂。

3.2 反吹松动管材质符合国标要求

锥体密封采用的反吹松动管是304不锈钢管，在硬度和耐磨性方面比较好，但抗晶间腐蚀性能稍差一些。我们对失效的304不锈钢反吹松动管的材质进行化验分析，材质符合国标技术要求。现场反吹松动304不锈钢管化学成份分析如下表2所示：

我们使用的管材分析结果表明304不锈钢管材质满足国标的要求。

3.3 反吹松动设计不合理

由于锥体密封松动必须穿过再生器的稀相段，再生器内部温度较高，因此在设计时必须考虑到反吹松动管的膨胀量，避免出现应力拉裂的现象。由于原松动设计时拐弯少、弯头半径较小，吸收膨胀量少，存在较大的应力。

4 处理措施

4.1 反吹松动管材质由304升级为316L。

反吹松动管所处的环境既要有一定的耐高温、耐磨性能，同时还需要具有抗应力腐蚀的特征。而316L比304的含碳量更低，同时含有合金元素Mo，因此它的抗晶间腐蚀和高温蠕变的性能更优良。通过综合比较，我们认为将材质由304升级为316L效果更好。

4.2 反吹松动管现场设计更合理

由于锥体密封反吹松动设计共有3个，且每根反吹管的长度在20m以上，因此存在较大的应力，在高温腐蚀环境下容易发生应力腐蚀断裂。车间技术人员在检修施工前对反吹松动管的进行重新布置，一方面增加反吹松动管在再生器内的拐弯次数，另一方面采用大曲率半径弯头，尽可能地吸收高温环境带来的膨胀量，减少应力的存在。

5 改造情况

装置停工检修期间我们对汽提段锥体密封反吹松动管进行了改造，将反吹管材质由304全部更换为316L，并将普通弯头更换为大曲率半径弯头，同时在现场施工时增加反吹管在再生器内的拐弯次数，使装置操作更加平稳。

6 效果分析

装置经过改造后，反吹松动蒸汽更加均匀，汽提效果较改造前更好。反吹松动管使用一个检修周期不出现腐蚀穿孔或断裂失效的情况，同时干气中的氮气含量有明显的降低，并能长期稳定在一定的范围内，没有出现大的波动。改造前、后干气组成分析数据见下表3：

7 结论

汽提段锥体密封反吹松动经过改造后，提高了汽提段催化剂的汽提效果，稳定岗位操作更加平稳，干气中的氮气含量比较稳定，消除了安全隐患，保证了装置的安全平稳生产。

参考文献：

[1]龚宏，金桂兰.应力腐蚀开裂及其对策[J].石油化工腐蚀与防护，1999（10）.

[2]孙家孔.石油化工装置设备腐蚀与防护手册[J].中国石化出版社，1996（03）.

作者简介：朱伟（1979—），男，山东东营人，在职研究生学历，工程师。