石油化工裂解汽油加氢反应器泡罩开裂原因分析

王继华

摘要：在裂解汽油加氢反应中，泡罩是加氢反应器中比较重要的组成部分，是反应过程中气体与液体实现均匀混合、分散与催化剂床层的重要保障。一旦在生产运行过程中，泡罩出现变形、开裂等问题，都会使得催化剂床层出现温度分布失衡的情况，进而使得催化剂的效能大幅降低，严重影响了石油化工生产装置运行的整体安全性与生产的经济效益。因此，唯有加强对裂解汽油加氢反应器中的泡罩开裂成因进行分析，才能制定有效防范措施，将危害造成的损失控制在最小范围。基于此，文章对裂解汽油加氢反应过程追踪，设备具体腐蚀检测、设备制造材料分析、工艺流程等方面对泡罩开裂的成因进行了深入分析，以预防石油化工生产装置中裂解汽油加氢反应器开裂问题，提高生产装置的稳定运行效率。

关键词：加氢反应；裂解汽油；开裂原因；泡罩

对于汽油裂解而言，泡罩是加氢反应设备中较为重要的组成部分，是实现反应原料均匀混合以及发挥催化剂作用的重要保障。然而，在我国许多石油化工生产装置的裂解汽油加氢反应过程中，通过对反应设备的停工检测，发现了设备中泡罩开裂这一较为普遍的问题，对整个裂解汽油加氢反应的稳定性、安全性造成了严重影响。为了避免泡罩开裂问题的反复发生，也为最大限度地保障原材料的充分反应，加强对泡罩开裂问题成因的深入剖析极具现实意义，也是整体反应得以安全、稳定、顺利进行的重要保障。

一、开裂泡罩表面宏观检查

通过复裂解汽油加氢反应器泡罩开裂的表面进行检查，发现一部分泡罩的表层上附着一层黑色物质。裂解汽油加氢反应器泡罩发生开裂，其最初产生与泡罩的外壁，然后随着反映的不断朝着内壁延伸，进而扩散到整个泡罩。这些裂纹相对较为平滑，不会出现较多的分叉。一般来说，开裂的方式是从泡罩加工产生的缺口，或者是在泡罩地表圆弧部分开始出现开裂，以纵向的形式逐渐往泡罩顶板延伸。泡罩表面的裂缝宽度也是从底部朝上不断变大，同时在外表面出现的裂纹也逐渐向顶部扩展，进而导致泡罩不慢裂纹。通过对开裂过程的观察，可以清晰看出装置在表面会出现较为明显的冷拉伸现象，其产生的收缩变形对泡罩的表面变形、开裂有着直接影响作用。在对未开裂的泡罩进行切割后发现，泡罩外部顶部端呈现出朝外的大幅伸张现象，即便是没有发生明显的开裂，但也由此可知泡罩本身会产生较大的应力，这也是可能导致泡罩开裂问题的原因之一。在对泡罩开裂实际状态，及其表面发生变形的情况进行检测时发现，泡罩开裂部分残余着较大的应力表现，在泡罩的外表面出现开裂后，这些残余应力受到激发而完全释放，使得泡罩表面出现严重变形、损坏。

二、开裂泡罩表层材质分析

采用MP30-5铁素体含量检测仪对裂解汽油加氢反应器中出现开裂问题的泡罩进行检测，尤其是对开裂区域的材质铁素体的含量进行检测分析。通过随机抽样与样本统计的方式，得到开裂泡罩铁素体的具体含量与最终检测结果，在泡罩裂缝末端、裂缝中心的铁素体的含量比较高，甚至分别能够达到15.23%和21.22%。由此可以证明，在裂解汽油加氢反应器泡罩的制造时，尤其是冲压制造过程中，其材质的内部，如奥氏体组织发生的一定变化，破坏了材料结构的稳定性，这种变化也是导致耳聋裂解汽油加氢反应器泡罩出现开裂问题的重要原因。

三、裂缝部位微观形态检测

就裂解汽油加氢反应器泡罩开裂部分金属组织，及其奥氏体组织进行外形上的微观分析判断，开裂部分的外表层马氏体实际含量大大超出了内部构成材料的含量。由此可见，裂解汽油加氢反应器泡罩在进行外表面加工时采用的是金相组织、奥氏体材料为最基础以及最主要的构成成分。在检测中可以发现，泡罩的表面裂纹大多是以马氏体晶体边界延伸开裂，同时也存在一些裂缝直接贯穿了马氏晶体区域。即便是=表现出裂纹的区域，在其内壁与外壁表面晶体边界之处也出现了较为细小的裂纹。泡罩的外层材料构成中，主要为奥氏体和少量的铁素体。由此可以判断，泡罩外表面可能在拉伸时发生过大型变量，进而引起了奥氏体内壁组织结构的改变，这种形变状态下的马氏体也是裂解汽油加氢反应器泡罩发生开裂问题的原因之一。

四、泡罩开裂模式分析

裂解汽油加氢反应装置大多是在高温高压的环境下运行，加氢反应的充分进行对于工作环境有着较高要求。在生产反应所需的原材料中，氮、硫以及其他金属杂质元素含量较为复杂，并且在反应过程中还会产生一定的硫化氢其他与氨气。腐蚀开裂是泡罩开裂的主要模式之一。在此过程中加氢反应设备内部的腐蚀状态包括了自然开裂、氢化开裂、外表层焊接层脱落、催化反应腐蚀等。在反应温度较低阶段，硫化氢产生的腐蚀作用是期间泡罩开裂的主要原因，以及在加氢反应停止时，期间积累的大量硫酸等腐蚀物质造成了泡罩的腐蚀开裂。

五、氯化铵引起的腐蚀

在裂解汽油加氢反应原料中，含有大量的氯盐以及其他有机氯化物，这也是裂解汽油加氢反应过程氯元素的主要来源，并且会在复杂的反应过程中生成氯化氢物质，它会与原料中的氮化物发生化学反应生成氯化铵。并且氯化铵长期积累在加氢设备内部会逐渐形成结晶，使得加氢反应器在进行热交换后其内部产生高压空气，进而在高压换热器表层发生剧烈反应。进而使氯化铵晶体沉积在换热器表面，在受到吸潮作用下，氯化铵晶体会形成具备较强酸性的溶液。装置内部受到这种溶液的浸泡基于产生具备腐蚀，加上受到晶体颗粒的影响，极易使反应器内部换热管出现堵塞。由此可见，裂解汽油加氢反应器中的氯化物结晶吸潮腐蚀作用，也是导致泡罩开裂的重要原因，需要有效重视与及时处理。

六、连多硫酸腐蚀

在石化系统内采用敏化不锈钢制作的设备极易出现连多硫酸腐蚀开裂的情况。通常都是在压力大、温度高以及含氢环境中的反应塔器与其衬里与储罐、内部构件、管线、加热炉炉管，尤其是在加氢裂化、加氢脱硫、催化充足等系统内采取奥氏体钢制作的设备上。该类设备通常不会产生连多硫酸，不过在其运行过程中如若被硫腐蚀，就会有硫化物形成在设备表面，在停止运行装置过程中有水与氧气进入就会和表面的硫化物反应生成连多硫酸。

七、结论

在裂解汽油加氢反应生产过程中，反应器中的泡罩往往会因为受到反应影响以及自身制造材质、过程控制等原因而出现变形、开裂现象。同时，泡罩开裂问题导致外部表层温度出现分布不均匀的现象，严重降低了催化剂的效果，大大降低了裂解汽油加氢反应效率预计整体化工生产的经济效益。对此，相关单位必须加强对泡罩开裂问题成因的深入分析，采取有效措施做好加氢反应器泡罩开裂预防，如固溶成型后的泡罩提升其抗应力腐蚀能力；强化材料质量的验收工作，保证其质量达到标准要求；安装前仔细检测材料硬度，保证其硬度达标等方式来为化工生产实现较高经济效益与安全水平提供有效的保障。

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