催化裝置反再系統(tǒng)隔熱耐磨襯里損壞原因及解決辦法

李鐵斌

（錦西石化分公司，遼寧 葫蘆島 125001）

煉油廠催化裝置特別是重油催化裝置反再系統(tǒng)隔熱耐磨襯里的好壞，是體現(xiàn)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)水平的重要標(biāo)志之一，也是裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的瓶頸之一。雖然襯里的質(zhì)量與襯里的制造廠家、施工質(zhì)量、襯里烘干養(yǎng)生等等有很大關(guān)系，但有些部位也不完全取決上述原因。襯里損壞的形式多種多樣，大部分出現(xiàn)在提升管異型部位、外取熱返回管、雙動(dòng)滑閥閥體、雙動(dòng)滑閥下部煙道、預(yù)提升蒸汽管外耐磨襯里、旋風(fēng)分離器喇叭口處等等。過(guò)熱點(diǎn)出現(xiàn)以后，外部現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)救的措施大部分是包盒子，有些包的是帶襯里的盒子，有些光壁盒子內(nèi)部通入蒸汽。為安全生產(chǎn)帶來(lái)極大隱患。以下對(duì)催化裝置各部襯里損壞方式進(jìn)行認(rèn)真梳理，就其襯里損壞的部位、原因及整改方式進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。

1 提升管異型部位襯里

提升管下料口與上升口外壁直徑均為Φ1300。原設(shè)計(jì)形式為龜甲網(wǎng)雙層隔熱耐磨襯里（這也是隔熱耐磨襯里技術(shù)規(guī)范GB50474-2008標(biāo)準(zhǔn)推薦的襯里方式），襯后直徑為Φ1000，內(nèi)部施工隔熱層為手工涂抹。隔熱層C3料，耐磨層為B1料。該異型部位由于曲率半徑小，龜甲網(wǎng)熱變形疊加，熱應(yīng)力較大，保溫釘應(yīng)力集中部位容易開(kāi)焊，耐磨層有輕微鼓包現(xiàn)象。催化提升管下料口部位，催化劑溫度680℃左右，流動(dòng)速度1～2m，不是很高，但底部為鼓泡床、喘流床，氣體攜帶催化劑工況惡劣，雖然耐磨層幾近完好，但不可避免出現(xiàn)裂紋。而隔熱層由于強(qiáng)度較低，串氣后出現(xiàn)掏空現(xiàn)象。由于內(nèi)部襯里損壞嚴(yán)重，器壁過(guò)熱。2008年以后我們將該部襯里進(jìn)行了整改，錨固釘改為側(cè)拉環(huán)結(jié)構(gòu)，側(cè)拉環(huán)獨(dú)特的單體獨(dú)立結(jié)構(gòu)，避免了熱變型疊加，尤其是環(huán)部的里大外小結(jié)構(gòu)，避免了耐磨襯里的脫落。在施工過(guò)程中我們將提升管整體更換，內(nèi)部襯里預(yù)制，在檢修隔熱層時(shí)，不采用傳統(tǒng)的手工涂抹的方式而是采用支模搗振的施工方式，側(cè)拉環(huán)改為支模型結(jié)構(gòu)，環(huán)高30，即耐磨層厚度30，B1料，襯里整體厚度150。同時(shí)根據(jù)計(jì)算，將隔熱材料的容重，由1.4噸/立方米改為1.7噸/立方米，增加強(qiáng)度。改造后夏季窩風(fēng)處壁溫160℃左右。其他部位壁溫130℃左右。連續(xù)使用5年，器壁沒(méi)有發(fā)現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象。

2 預(yù)提升蒸汽管外部襯里

提升管直徑Φ273，伸入提升管內(nèi)熱壁長(zhǎng)度為1780，材質(zhì)為0Cr18Ni9。設(shè)計(jì)外部耐磨襯里為A1料，LY型錨固釘。由于伸入提升管內(nèi)部，每次檢修時(shí)都發(fā)現(xiàn)，外部襯里脫落嚴(yán)重。后來(lái)我們將錨固釘改為側(cè)拉環(huán)蓋，效果也不是很好。分析原因認(rèn)為該部溫度680℃，伸入部位膨脹量大約21mm，雖然在常溫下施工，表面質(zhì)量較好，但熱態(tài)時(shí)由于管線的膨脹，錨固釘不是連續(xù)特性，耐磨襯里產(chǎn)生大量裂紋和松動(dòng)，加之催化劑流動(dòng)為先鼓泡床后喘流床、流化床，在破碎、氣流沖擊工況下，耐磨層脫落也不可避免。運(yùn)行1～2年，停工檢修時(shí)每次都發(fā)現(xiàn)該部位襯里都需更換。

圖1 提升管修復(fù)的襯里

圖2 預(yù)提升蒸汽管外壁襯里損壞情況

2012年我們將Φ273外壁的錨固釘改為0Cr18Ni9龜甲網(wǎng)結(jié)構(gòu)，將龜甲網(wǎng)分片安裝，盡量為連續(xù)結(jié)構(gòu)。同時(shí)將耐磨層A1料內(nèi)填入一定量的鋼纖維。結(jié)果發(fā)現(xiàn)可以運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)周期3年以上。

3 外取熱返回管內(nèi)部襯里

該部位襯里設(shè)計(jì)為龜甲網(wǎng)隔熱耐磨雙層襯里，由于管徑DN900，襯后內(nèi)徑700，內(nèi)部空間狹小，位置較高，又是異型部位，隔熱層沒(méi)有夯實(shí)。檢修發(fā)現(xiàn)耐磨層沒(méi)有損壞，內(nèi)部已經(jīng)松動(dòng)。加之該部氣速較高，氣體從隔熱層竄出，外壁過(guò)熱。我們?cè)跈z修時(shí)分直段安裝，單層襯里，地面搗制，接口部位按規(guī)范安裝襯里擋圈，也能保證多個(gè)使用周期。

4 雙動(dòng)滑閥閥體

雙動(dòng)滑閥本體上下部過(guò)熱，大部是由于制造廠家在安裝襯里擋圈時(shí)，沒(méi)有按照《隔熱耐磨襯里技術(shù)規(guī)范》GB50474-2008的標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)設(shè)膨脹縫。在熱態(tài)時(shí)，304襯里擋圈熱漲變形，將耐磨隔熱襯里擠出縫隙。又因該部通過(guò)雙動(dòng)滑閥的氣流線速較高，超過(guò)240米/秒（不管是否開(kāi)煙機(jī)），高速氣流將襯里吹壞。雙動(dòng)滑閥中部過(guò)熱，原因是長(zhǎng)期開(kāi)煙機(jī)，雙動(dòng)滑閥閥板壓降較大，如果導(dǎo)流筒焊縫有透氣缺陷，有一部分高速氣流通過(guò)錐體的焊縫氣孔，將錐體背面的襯里沖掉，有時(shí)我們也可以看到導(dǎo)流錐體下部的襯里擋圈熱漲后開(kāi)焊，而造成氣流短路現(xiàn)象。高速氣流將導(dǎo)流錐體背面的襯里吹掉，導(dǎo)致閥體外壁過(guò)熱。解決辦法：外部包盒子維持，檢修時(shí)襯里重新制作，導(dǎo)流錐體上部與閥體的焊縫焊滿，閥體上下部按標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)設(shè)膨脹縫或制作成可自由膨脹承插結(jié)構(gòu)。

5 旋風(fēng)分離器內(nèi)部

旋風(fēng)分離器內(nèi)部采用龜甲網(wǎng)高耐磨襯里。我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)旋風(fēng)使用3～5年。效率即下降，在檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)，有些襯里表面。龜甲網(wǎng)磨損較輕，但網(wǎng)格內(nèi)耐磨襯里脫落嚴(yán)重，分析原因：龜甲網(wǎng)內(nèi)高耐磨襯里材料可分為水硬性結(jié)合(鋁酸鹽水泥結(jié)合)和化學(xué)結(jié)合兩種。水泥結(jié)合高耐磨襯里材料由耐磨性能優(yōu)異的電熔剛玉、高強(qiáng)度鋁酸鹽水泥、超細(xì)粉及復(fù)合外加劑等組成，加水?dāng)嚢韬蟪煽伤苄阅嗔希钊臊敿拙W(wǎng)中，凝結(jié)硬化后成為具有高耐磨性的襯里?；瘜W(xué)結(jié)合高耐磨襯里材料由電熔剛玉、氧化鋁粉、磷酸鹽組成，混拌成面團(tuán)狀，填塞入龜甲網(wǎng)中凝結(jié)硬化后成為高耐磨襯里?？紤]到盡量減少高耐磨襯里材料的燒后線變化率要求，襯里材料配比中必須含有一定比例的顆粒。制造廠錯(cuò)誤的施工，多次抹面，會(huì)使水泥結(jié)合高耐磨襯里表面以水泥和細(xì)粉為主的粉料富集，形成粉料和顆粒骨料分層現(xiàn)象，產(chǎn)生三層不同的結(jié)構(gòu)。表面層以水泥和細(xì)粉為主，在高溫下收縮大于骨料收縮，產(chǎn)生垂直于襯里表面的拉應(yīng)力，易造成脆性材料的拉斷，形成剝落。過(guò)渡層中顆粒較多，結(jié)合劑數(shù)量少于正常層，強(qiáng)度較低，在拉應(yīng)力作用下易剝落。表面層和過(guò)渡層的厚度根據(jù)高耐磨襯里材料的配比和抹面程度而不同，厚度一般在2～5mm左右。對(duì)于化學(xué)結(jié)合高耐磨襯里材料來(lái)說(shuō)，同樣存在襯里分層現(xiàn)象：表面以粉料為主，在不斷抹面過(guò)程中出現(xiàn)結(jié)合劑向表面遷移，造成過(guò)渡層中結(jié)合劑數(shù)量不足，強(qiáng)度變小，在熱態(tài)下，龜甲網(wǎng)產(chǎn)生較大的熱膨脹，擠壓耐磨襯，在拉應(yīng)力作用下耐磨襯里易剝落。

旋風(fēng)高耐磨襯里的厚度一般為20mm或25mm，表面剝落后常規(guī)做法是將整個(gè)襯里打掉重新制作新襯里。拆除舊襯里時(shí)，需要使用風(fēng)鎬或電鎬，由于旋風(fēng)內(nèi)部空間小，有些部位根本無(wú)法操作，施工難度非常大，工期很長(zhǎng)。同時(shí)，由于高耐磨襯里的硬度很大，垂直于表面使用風(fēng)鎬或電錘很難破碎，一般需要沿龜甲網(wǎng)與襯里材料的接縫處進(jìn)行拆除，容易造成龜甲網(wǎng)的損壞，一旦損壞面積大需要更換龜甲網(wǎng)。由于龜甲網(wǎng)是隔一個(gè)網(wǎng)孔與器壁進(jìn)行焊接，焊接工程量很大，龜甲網(wǎng)的拆除與焊接難度會(huì)很大，施工工期非常長(zhǎng)。

圖3 雙動(dòng)滑閥下部襯里損壞情況

圖4 再生器旋風(fēng)內(nèi)壁噴涂前

圖5 再生器旋風(fēng)內(nèi)壁噴涂后

另一種辦法是采用高溫高耐磨涂料COAT-90進(jìn)行修補(bǔ)，只需將損壞襯里表面的灰塵清理干凈并用水潤(rùn)濕，用壓子涂抹或噴涂方式進(jìn)行施工，施工完畢后不需養(yǎng)護(hù)即可開(kāi)工使用，施工速度快，耐磨性好，比新做襯里節(jié)省時(shí)間3～5倍以上。修補(bǔ)原理：高溫耐磨涂料COAT-90以具有很高耐磨性的剛玉、碳化硅、氧化鉻等為主材，以復(fù)合化學(xué)物為結(jié)合劑，添加復(fù)合增強(qiáng)、增粘劑，具有與基體材料很強(qiáng)的粘結(jié)性，優(yōu)越的耐高溫和耐磨性，是理想的耐磨涂層材料。但該種方法雖然可以應(yīng)急，但不可長(zhǎng)期使用，因?yàn)殚_(kāi)停工，冷熱變化，涂層很容易部分脫落。建議如果時(shí)間夠用，旋風(fēng)更新為好。

錦西石化重催車間經(jīng)過(guò)幾年對(duì)催化襯里的摸索改造，徹底解決了反再系統(tǒng)襯里損壞、器壁過(guò)熱的問(wèn)題。為催化長(zhǎng)周期運(yùn)行做出了貢獻(xiàn)。