催化裂化装置分馏系统腐蚀与防护措施分析

摘要：催化裂化是目前石油炼制工业中最重要的二次加工过程，是提高原油加工深度、增加轻质油收率的重要手段。近年来，随着原油开采程度的不断加深，加工原油性质的不断劣化，重质油品催化裂化的比例增加，造成催化裂化装置腐蚀趋势加重，影响装置的安全生产。而催化裂化装置分馏系统的分馏塔结盐和顶循环系统腐蚀是重油催化的特有现象，已经成为影响装置平稳操作、产品质量和安全生产的重要因素之一。

关键词：催化；裂化；装置；分馏系统；腐蚀；防护

分馏系统是根据裂化产品的沸程不同，将其分割成气体、汽油、柴油、回炼油和油浆。由沉降器来的反应油气，携带着少量的催化剂，从底部进入分馏塔，分馏后得到塔顶的气体、汽油、柴油、回炼油和塔底的油浆。分馏塔下部装有人字形挡板，反应油气自最下一层挡板进入，冷却到280℃左右的循环油浆与反应油气经过人字挡板逆向接触，用于洗涤反应油气携带的少量催化剂和取走多余的热量，使反应油气变成饱和状态进行分馏。油浆从塔底抽出，经油浆蒸汽发生器换热降温后。一部分返回分馏塔参加循环，另一部分可返回反应-再生系统回炼或留作装置自用燃料。经油浆洗涤和取热后的反应油气，在分馏塔内被分割成不同馏分的产品。气体和汽油自塔顶出来，经冷却后进入油气分离器，使气体和汽油自塔顶出来，未冷凝的油气从分离器顶部出来，汽油从底部出来。气体经压缩后去吸收稳定的凝缩油罐，脱水后的粗汽油则直接计入吸收塔的上部作吸收油。轻柴油进入汽提塔后，经汽提和冷却送出装置。重柴油直接进入冷却器冷却后出装置。

1.腐蚀情况

1.1低温部位

分馏系统低温部位的主要腐蚀部位为分馏塔顶部、初换热器的管束表面和管线。腐蚀形貌为均匀腐蚀和坑蚀等。湿空冷因水质问题易形成Na2CO3、NaHCO3垢污造成空冷器的翅片和换热器表面出现腐蚀；同时由于CO2和H2S的存在，分馏塔顶冷凝系统还存在碳酸盐应力腐蚀开裂，有HCN存在造成腐蚀加剧。

1.2高温部位

分馏系统高温部位的腐蚀主要是由高温硫和高温环烷酸引起，在油浆系统中，还有催化剂的腐蚀。腐蚀类型为S-H2S-RSH，采用渣油或掺炼部分渣油比采用馏分油作为催化裂化原料，原料中的硫含量会高2倍左右[3]。高温硫加上介质的流速较高，或因受阻而改变流向，产生涡流，或在气相介质中挟带少量分散的液滴时，腐蚀将加剧。环烷酸的腐蚀主要集中在分馏塔下部，由于冲刷的作用对正对油气入口的塔壁腐蚀严重。高温部位的腐蚀主要集中在分馏塔240℃以上的高温部位，及高温侧线和分馏塔进料段，人字挡板，泵的叶轮和泵壳内表面、管线弯头和油浆抽出线等，腐蚀形貌为均匀腐蚀和坑蚀等。油浆蒸汽发生器管板在油浆和水蒸气造成的工作应力、管板与管子焊接中的残余应力下以及重油硫化氢、除氧水中的氧的腐蚀环境下会引起应力腐蚀开裂。

2.防护措施及建议

2.1原料性质调控

催化裂化装置主要以常压、减压、焦化的馏份油，以及减压蜡油、焦化蜡油、常压渣油、减压渣油等混合油为原料。原油的劣质化，造成催化裂化原料中的环烷酸和硫含量增加，加重装置设备的腐蚀程度；同时由于原料中的非烃化合物较高、盐含量增加、含氮化合物在催化裂化条件下加氢转化为NH3，在分馏塔内易形成结盐，造成设备堵塞和腐蚀。原油掺炼是防止环烷酸和硫腐蚀的有效办法，合理安排原油掺炼比，对于加工多种原油且原油性质差异较大的装置，是炼油厂常用的腐蚀控制手段之一。通过对不同原油进行评价，将原油以合适的比例掺炼，同时做好催化裂化装置原料的调配，减少原料性质的波动，可以有效降低原料中的环烷酸、硫含量；做好原油的电脱盐，达到深度脱盐效果，控制原料中盐含量；加强催化剂中氯化物的管理控制；催化裂化原料进行加氢预处理，脱除其中的氮化物；避免使用氯化物含量较高的水质等手段，可以从源头有效地降低环烷酸、硫、氯、氮对设备的腐蚀。

2.2优化操作

分馏系统采用顶循环作为吸收剂，是目前多数装置采用的方式，能够解决“干气不干”的问题，调整产品结构。由于塔顶回流线抽出口温度较低，塔内经常是局部有液相水的汽-液两项共存的情况，部分HCl、H2S溶于水进入塔顶循环回流线，由于其介质流程是塔间闭路循环，为S、Cl浓度的提高创造了条件。因此在工艺操作中应尽量提高馏出口抽出温度，减少馏出系统液相水的存在，加大H2S和HCl的挥发，但是温度不宜过高，容易加剧环烷酸的腐蚀。抚顺石油二厂采用将分馏塔顶循环回流线返塔温度至160℃，减小水的液相存在可能，促进HCl、H2S的挥发，降低酸性介质质量浓度，同时加大分馏塔顶富气水洗水量，减轻了顶循环系统的腐蚀

2.3工艺防腐

为了减轻和防止工艺介质对设备和管线的腐蚀，注缓蚀剂是目前公认的减轻和防止分馏塔结盐及顶循环换热器腐蚀的有效措施。可在分馏塔顶出口管线，根据塔顶工艺冷凝水的pH值的情况，注入中和剂和缓蚀剂，注入1%～3%（质），用量不大于20µg/g（相对于塔顶总馏出物），控制分馏塔顶回流罐的pH在7.5以上，排水铁离子不应高于3mg/L。顶循环油中可选择合适的部位注入3%～5%的水，以洗涤CO2、Cl-、HCN等腐蚀介质，减轻顶循环系统的腐蚀。

2.5建立健全腐蚀监测系统

腐蚀监测手段种类繁多，近年来，国内各石化企业都积极利用各种仪器工具和分析方法开展腐蚀监测工作，常用的监测技术包括腐蚀介质监测、在线腐蚀探针监测、在线旁路试验釜监测、定点测厚、腐蚀调查等。但任何监测技术都各有其侧重点和片面性，不同的腐蚀监测技术提供数据的角度不同，对于装置易腐蚀部位，要针对工艺生产特点、腐蚀环境的介质成分、监测手段的预测腐蚀速度和需要的灵敏度来选择监测方法；单一的腐蚀监测手段已不能满足需求，通常需要综合利用，采用多种方式才能获得比较准确可靠的腐蚀信息，因此需要对易腐蚀部位建立健全腐蚀监测系统，来达到监测和预测正在发生和可能发生的腐蚀及程度。

对分馏系统可以定期对塔顶工艺冷凝水进行pH值、铁离子、氯离子、硫化物和氨氮的监测，并根据分析结果及时调整工艺操作和工艺防腐措施，控制腐蚀介质，减轻系统腐蚀。同时监测原料油中的硫、氮、氯，有针对性的采取防护措施。

采用腐蚀在线监测系统对低温部位分馏塔顶油气线、顶循坏油线、分馏塔顶回流罐的含硫污水采用低温电感，在腐蚀严重的轻柴油管线上安装电阻探针，在线监测腐蚀严重部位的腐蚀情况。

对塔顶低温系统管道及分馏部分的高温系统管线，分馏塔壁及塔顶出口管线、塔底壳体壁及高温管线、塔顶冷换设备、油浆管线、回炼管线进行定期定点测厚，测厚频次结合使用时间、腐蚀状况，对腐蚀减薄的部位，及时采取合适的措施，避免发生泄漏，影响正常生产。

利用装置停工检修期间或腐蚀监测旁路，对分馏塔顶、塔中、塔底进行腐蚀挂片，监测分馏塔内部的腐蚀情况，同时对现用和别的材质以及表面处理过的材质进行材质评定，评选出经济合适的材质，同时也可作为腐蚀在线监测系统的对比监测和工艺防腐效果的评估。

除了上面的腐蚀监检测手段，还要对设备内部的腐蚀情况进行腐蚀检查，就是在装置停工期间进行装置的腐蚀调查，分馏系统应重点检查高温油浆系统设备管线，分馏塔进料段管线和分馏塔中下部，分馏塔顶冷却器、回流罐。这能直观地发现腐蚀问题，也是对监检测手段的验证。

通过对装置主要设备及工艺管线的腐蚀状况进行全方位监测，及时发现设备及管线的腐蚀状况及腐蚀隐患，综合分析评价设备腐蚀状态，可更有效地监控装置腐蚀，同时为防腐措施制定及装置腐蚀防控提供可靠的依据，科学、有效地保障装置安全生产。

参考文献

[1]王宁,于凤昌,崔新安.氯化物对催化裂化分馏塔的危害分析，石油化工腐蚀与防护,2017,34(2):17-21.

[2]何艺,周国明.顶循环油系统设备腐蚀的原因及应对措施,化工装备技术,2017,38(4):15-19.