催化裂化装置分馏稳定单元腐蚀与防护

刘涛

(中海石油宁波大榭石化有限公司，浙江宁波315812)

0 引言

原有炼制过程中，分馏与吸收稳定区设备的腐蚀问题是多年来没有解决的问题，因此，如何能够选择低成本的材料解决这个问题很关键。随着化工业市场的繁荣和发展，深入研究催化裂化装置分馏稳定单元腐蚀与防护也显得更加重要。下文以此为内容，展开几方面具体分析和研究。

1 催化裂化装置分馏稳定单元产生腐蚀的重点部位及原理

1.1 分馏单元腐蚀原理

(1)高温硫腐蚀。由于原料油中存在一些活性硫，这些硫在高温分馏时，会对分馏单元产生腐蚀，腐蚀的地方主要是在分馏塔240℃以上的高温部位及高温侧线等部位，被腐蚀的部分比较均匀。

(2)分馏塔顶低温硫腐蚀。分馏塔顶也存在腐蚀，主要是发生H2S+HCl+NH3+H2O型腐蚀，由于这个反应完成后，会产生疏松垢层，这些垢层会在塔内堆积。在对催化裂化装置进行检修时，针对分馏塔部分检查时候，会发现其顶器壁存在垢层堆积，在分馏反应中，由于油气中包含的HCl、NH3与H2S，最后会生成NH4Cl 和(NH4)2S，这两种物质在低温下，会处于结晶状态，堆积在降液槽下部，然后堵塞溢流口引发淹塔现象，之后这些物质在水解之后会形成HCl+H2S+H2O，对分馏装置产生腐蚀。腐蚀的部分比较均匀。

(3)油浆蒸汽发生器管板应力腐蚀开裂。油浆蒸汽发生器管板应力腐蚀开裂，造成这种问题的原因不仅包括油浆蒸汽发生器疲劳破坏重，还包括应力腐蚀。由于管板相接处的裂纹基本都是平行或垂直的。所以导致产生裂缝的原因不是单一的，一方面由于管板和管束胀接处有沟痕，所以其应力比较集中，这会产生裂缝。再加上管子的温差变化和工作时管子的振动，都会加剧管板处发生应力腐蚀开裂现象，进而造成管板快速开裂，影响使用。管板开裂是由于油浆和水蒸气产生较大的工作应力，然后这些残余应力及在重油硫化氢的环境下，造成管板腐蚀破裂。

(4)催化剂磨蚀。催化油浆中会含有一些催化剂，这些催化剂会在一些限制流量的部位存留，所以造成油浆系统管线的流量调节阀、手阀等部分产生腐蚀现象，造成泄露。催化裂化装置在使用的末期，一些限制流量的调节阀都会出现泄漏问题。

1.2 吸收稳定单元腐蚀原理

吸收稳定单元的腐蚀几乎都是H2S+HCN+H2O型腐蚀，腐蚀的类型主要有一般腐蚀、硫化物腐蚀引起的应力腐蚀开裂和氢鼓包。

(1)一般腐蚀。由于H2S会和铁发生反应产生FeS，而FeS不稳定，会和轻质油品中的CN-发生反应，形成络合离子Fe(CN)64-，之后在和游离的铁产生反应，形成亚铁氰化亚铁，在停止工作之后，这个物质会被氧化成为亚铁氰化铁，所以这种腐蚀会在塔顶部和中部出现，腐蚀的现象是穿孔。在停止工作时，需要对吸收稳定单元进行清洗，将硫化亚铁钝化清理掉。

(2)硫化物引起的应力腐蚀开裂。硫化物产生的腐蚀，主要是针对一些敏感材料，在拉应力、H2S+H2O腐蚀环境中，才会产生，主要腐蚀的地方是压力容器封头处。

(3)氢鼓泡。氢鼓泡腐蚀现象基本都是在解吸塔顶以及吸收塔器壁等地方产生，腐蚀现象是鼓泡或鼓泡开裂。

2 装置分馏稳定单元防腐蚀的主要措施

根据对重点部分以及腐蚀原理的研究分析发现，影响装置稳定性的因素有很多，因此，必须要从多个方面入手，寻求解决问题的措施。下面有针对性的对装置分离稳定单元腐蚀防护进行具体分析。

2.1 分馏塔顶

根据《中国石油炼油工艺防腐蚀管理规定》要求，分馏塔顶的温度应该比水的露点温度高，至少要高出28℃以上，而分馏塔顶循环油的抽出温度应该高于128℃，顶循环油返塔时，其温度也应该控制在90℃以上。分馏塔顶冷凝水中含有的铁离子应该小于3mg/L。实际使用的催化裂化装置，其循环油抽出温度在134℃左右，返回塔的温度在92℃左右，由此可以顶循环系统中没有带水。而装置中的铁离子含量超指标，主要是由于酸性水泵的影响，所以针对这样的问题，在检修时需要在塔顶加入一些缓蚀剂，在加入缓蚀剂之后，还应该对加入的缓蚀剂进行关注，确定铁离子含量达标为止。

2.2 分馏塔底油浆系统

分馏塔底油浆系统中有一些催化剂，这些催化剂会对油浆系统设备及管线造成磨蚀，导致管线和设备产生泄漏，尤其是在装置使用最后期限时，在一些调节阀会出现泄漏。在对催化裂化装置进行检修时，对其沉降器进行直联改造，然后在装置开工之后，会发现沉降器出现跑剂。由于油浆系统中含有较大量的催化剂，那么更容易造成油浆系统设备及管线发生泄漏，而高温油浆在和空气接触之后，会造成火灾，所以为了保证装置安全运行，那么需要对油浆系统制定方案，对于油浆系统截量阀阀体和管线弯头、引出点等进行测厚，对于一些快速减薄部分要重点监控。

2.3 稳定系统注水

稳定系统注水主要是富气水洗，在压缩机的出口管线上，

注入一些粗汽油罐酸性水。每次注水量为4.5吨/ 小时，当系统没有明显带水时即为稳定。

2.4 停工保护

为了有效保证停工以及检修，分馏塔和各塔、罐的开人孔时，出现硫化亚铁自燃的现象，应该在这个催化裂化装置正式停止后，针对FeS进行清洗钝化。装置在检修停工时，应该做好对应的FeS钝化清洗操作。

2.5 循环冷却水换热器

根据《中国石油炼油工艺防腐蚀管理规定》，对于管程循环冷却水流速有明确的要求，其流速应该大于0.9m/s；壳程循环冷却水流速需要大于0.3m/s。如果不能达到上面的要求速度，那么就需要对其表面涂上防腐层。针对循环冷却水换热器，其工艺介质的温度应该不超过130℃。而循环冷却水出水冷器温度应该小于60℃。正常进行分馏时，需要使用低温热水，确保中段油换热器冷却介质正常使用。在开展装置检修之前，需要对换热管进行清洗，管束会存在较大面积的泄漏，所以应该将装置的管束进行更换，确保轻柴油换热器可以正常使用，可以在其中加入一个阴极保护模块，将原本的冷却介质，使用低温热水进行替换。循环冷却水换热器在其温度超过60℃时，使用的是油浆外送冷却器E1211/2，这种冷却器属于水箱式，在生产的时候，需要进行满液位溢流的操作方式。如果循环水换热器回水管的流速小于0.9m/s，那么需要指定专人全天候的来将循环水换热器的阀门打开，开的幅度保持在50%即可，然后做好冲洗工作。

2.6 蒸发式空冷器

催化裂化装置中的蒸发式空冷器由于水质中的一些杂质，会产生Na2CO3、NaHCO3等物质，造成空冷器翅片和换热管表面发生腐蚀。

3 结语

催化裂化装置分馏稳定单元是进行腐蚀防护的关键，尤其是酸性水铁离子超标、分馏塔顶循系统塔盘浮阀脱落等问题，必须要从腐蚀机理、操作条件、设备材料等多个方面入手分析原因，从而保障防腐措施能够更具针对性、可靠性，同时结合相关防腐蚀经验，有效解决装置酸性水铁离子超标问题。本文通过对相关问题进行研究，希望能够为相关领域以及相关内容研究提供参考，同时也希望能够为设备的优化以及设备稳定性提升提供助力。