$Replacement = file('zamena.txt'); // содержит "<category id="3" parentId="0">3</category><category id="4" parentId="0">4</category>"
if ($Replacement===false) {
    echo 'Не удалось прочитать файл с заменами';
    $Replacement = array();
}
 
$text = file_get_contents('source.xml');
$result = preg_replace_callback('~(<categories>)([^<]+)(</categories>)~i', 'my_replace_callback', $text);
file_put_contents('result.xml', $result, LOCK_EX);
 
function my_replace_callback($m) {
    global $Replacement;
    static $Index = 0;
    if (isset($Replacement[$Index])) $m[2] = htmlspecialchars($Replacement[$Index]);
    $Index++;
    return $m[1] . $m[2] . $m[3];
}