催化裂化机械设备腐蚀原因和解决策略

催化裂化机械设备腐蚀原因和解决策略

陈泽宇

中国石油化工股份有限公司九江分公司 江西省九江市 332000

摘要：催化裂化机械设备在运行过程中，受各种因素影响容易发生老化、腐蚀、故障等不良现象，严重影响机械设备稳定运行，不利于实现安全生产目标。基于此，本文将深入分析催化裂化机械设备腐蚀的常见原因，并针对性提出几点解决策略，希望能够为专业人士提供参考、借鉴。

关键词：催化裂化；机械设备；腐蚀原因；防腐策略

引言：

催化裂化机械设备是原油生产加工的关键装置，贯穿于炼油全过程。一旦设备出现腐蚀问题，将会缩短设备使用年限，容易引发火灾、爆炸等安全事故，从而为企业造成不必要经济和人员损失，同时会对生态环境造成巨大污染。近年来，随着原油性质逐渐劣质化，催化裂化机械设备腐蚀现象也越来越严重，对企业安全生产造成巨大威胁。对设备腐蚀原因进行分析，探索防腐策略，已经成为企业实现稳定发展目标的必然需求。

一、催化裂化机械设备腐蚀主要原因

（一）低温湿硫化氢腐蚀

低温湿硫化氢腐蚀问题大多出现在炼油厂二次加工机械设备中，常见于轻油位置。在H₂S-H₂O环境中，催化裂化机械设备容易发生两种腐蚀现象，一种为均匀腐蚀，另一种为湿硫化氢的应力腐蚀，这两种腐蚀均会导致机械设备开裂。在炼油过程中，如果机械设备接触的介质满足以下条件，则可以判定为低温湿硫化氢腐蚀环境：第一，湿度小于（60+2P）℃；其中P代表压力，单位为MPa。第二，硫化氢分压大于0.00035MPa^[1]。第三，介质中存在液相水，或者介质温度低于水的露点温度。第四，酸碱值在9以下，或者存在氰化物。

一旦环境符合以上条件，则会导致区域出现吸收稳定区，容易发生低温湿硫化氢腐蚀问题。近年来，炼油厂原油优质恶化严重，硫含量随之增加，导致低温湿硫化氢腐蚀问题越来越频繁，严重影响催化裂化机械设备稳定运行。

2. 烟气低温露点腐蚀

二氧化硫和三氧化硫是催化烟气中的重要成分，其中三氧化硫在低温环境下，会与水在露点位置产生冷凝现象，并形成硫酸，从而对机械设备造成严重腐蚀。另外，催化剂的残炭在烧焦的情况下，会产生大量二氧化硫和三氧化硫，通常在400℃以上环境中，三氧化硫不会腐蚀机械设备，但是一旦温度降低到400℃以下，则会与水蒸气形成化学反应，并形成稀硫酸。其产生的化学反应公式如下：

SO₃+H₂O=H₂SO₄

Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂

一旦机械设备的金属表面接触到稀硫酸，就会发生低温硫酸腐蚀现象。同时，硫酸液体在低温受热面上还会与气态硫以及灰尘形成糊状垢物，在一定程度上增加热阻，导致金属壳表面温度不断降低，加快冷凝液形成进度，循环往复会导致糊状垢物越来越多^[2]。

2. 催化剂冲刷腐蚀

机械设备和流体在高速相对运动过程中，会产生冲刷腐蚀现象，导致金属表面被破坏，这也是催化裂化设备中较为常见的一种局部腐蚀现象。催化剂是原油生产的一种必要介质，如果催化剂限速较高，会对反应再生系统造成严重冲刷，容易导致机械设备出现泄漏现象或其他故障，严重甚至会导致机械设备停工。在原油生产中，想要避免催化剂对机械设备造成腐蚀，可以采用抗磨性较强的阀门或者管线，有效提高设备耐腐蚀效果。

2. 循环水腐蚀

冷却水在系统中需要循环利用，要利用转换器提高水温，加热后的水通过冷却塔并与空气接触后会逐渐冷却，并再次利用。使用后的冷却水会产生浓缩现象，严重影响水质，容易导致交换器产生污垢或附着物，不仅会影响交换器换热功能，还会影响循环冷却水系统稳定运行。循环水腐蚀是一种局部腐蚀形态，近年来，机械设备受循环水腐蚀影响造成的泄漏事件层出不穷，主要原因有两种，一种是机械设备使用年限过长，导致管线防腐层被破坏，另一种是管壁在水循环作用下逐渐变薄，甚至破裂，导致机械设备运行缺乏安全性^[3]。

2. 催化裂化机械设备防腐策略

1. 合理控制原油混炼比

原油混炼是避免机械设备出现硫腐蚀的有效措施。新时期背景下，炼油厂炼油种类不断增多，对几种原油炼制比例进行合理安排，有利于将机械设备中的含硫量和含盐量控制在合适范围内，从根源上减少设备腐蚀问题。尤其新时期背景下，原油生产所用的原料含硫量不断增加，使得催化裂化机械设备腐蚀现象越来越严重，为了避免这一问题，需要合理调配原料，尽量降低硫含量，避免其产生波动，并对机械设备造成冲击腐蚀。

2. 采用工艺防腐蚀措施

对于裂化催化机械设备而言，可以采用合理工艺减低腐蚀率。所谓工艺防腐蚀措施，就是在蒸馏塔顶或者气压机管线中注水或缓蚀剂。通常注入量要控制在20μg/g以下，另外，在注水和缓蚀剂过程中，要连续、均匀注入，对于分馏塔管线而言，要确保注入的水资源达到一定标准，排水酸碱值需要控制在8.5以下^[4]。另外，对于富气压缩机而言，在注入缓蚀剂时同样需要将注射量控制在20μg/g以下，并且排水酸碱值也要控制在8.5以下。

3. 做好循环水管理工作

上文提到，在循环水利用过程中，由于水质不断降低，所以容易对催化裂化机械设备造成腐蚀现象，因此，做好水质监测和管理工作至关重要。具体来说，在原油生产过程中，动车间需要严格按照规章制度定期对循环水进行加入，并做好污垢清洁、防微生物以及防腐等各项工作，确保水质良好。在优化循环水的同时，有效延长循环水管线和冷换设备的使用年限。另外，对于换热器装置而言，需要做好冷却水水流速度控制工作，通常需要控制在0.9m/s以下，壳程水流速度需要控制在0.3m/s以下，如果在机械设备运行过程中无法满足以上条件，需要通过反向冲洗或防腐涂层等方式规避腐蚀问题^[5]。与此同时，循环水换热器中的介质温度需要控制在130℃以下，出水器温度需要控制在60℃以下。

4. 对重点腐蚀位置进行监测

催化裂化机械设备在长时间运行过程中，由于硫含量不断增加，导致设备管线腐蚀问题越来越严重。针对这一问题，车间需要结合以往管理经验，总结机械设备容易产生腐蚀的位置，并对其进行重点监测，在必要情况下可以增加侧厚频率，如吸收稳定系统小接管等，便于及时发现其中存在的问题，并针对性采取措施解决，尽可能将问题杜绝在根源处，促进催化裂化机械设备稳定运行。

结束语：

综上所述，新时期背景下，炼油厂生产规模逐渐扩大，催化裂化设备作为炼油必要装置，需要长时间、持续性投入运行。然而，受低温湿硫化氢、催化剂冲刷等方面影响，容易导致机械设备受到腐蚀。为了避免这一问题，需实施切实可行的防腐措施，包括合理控制原油混炼比、工艺防腐蚀、循环水管理以及对重点腐蚀位置进行监测等方式，有效提高机械设别运行效率，充分满足安全第一生产需求。

参考文献：

[1]雷应发. 催化裂化余热炉主体设备腐蚀成因与对策[J]. 石化技术,2021,28(1):161-162.

[2]张静,王俊,邱磊,等. 催化裂化再生烟气腐蚀原因及处理措施[J]. 石油化工应用,2021,40(1):120-123.

[3]于兆峰. 催化裂化装置富气系统管线腐蚀泄漏分析[J]. 化工管理,2021(12):99-100. 

[4]杨富淋,李淑娟. 结合催化裂化装置腐蚀回路的腐蚀检查方法[J]. 石油化工腐蚀与防护,2021,38(1):37-41.

[5]许兰飞,刘希武,崔新安. 催化裂化烟气湿法脱硫装置的腐蚀问题及防护对策[J]. 腐蚀与防护,2021,42(1):73-78.