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换热器油溶性污垢在线清洗点击：1786 日期：[ 2014-04-26 21:39:58 ] |
| 换热器油溶性污垢在线清洗 蔡晓君1,刘湘晨1,张建军1,肖 涤2,欧阳子劲2,张圆圆2,张闻喜2 (1.北京石油化工学院机械工程学院,北京 102617;2.北京燕化正邦设备检修有限公司,北京 102500) 摘要:分析了炼油生产装置中换热设备常见油溶性污垢的主要成分和形成原因,并对换热设备在线化学物理清洗技术的可行性与经济性进行了深入的探讨,提出了油溶性污垢零排放在线清洗技术的生产特点及可行的技术方案。 关键词:换热器;油溶性污垢;在线清洗 中图分类号: TE 965 文献标志码: B 文章编号: 1000-7466(2010)04-0069-03 换热器是石油加工装置最常用的设备之一,其投资约占化工行业总投资的70%,占炼油行业总投资的的35%~40%。衡量一台换热器运行状况的优劣,除了其固有的设备特性和工艺条件外,如何保证其介质热交换面的清洁,保证有良好的热传导空间和总传热效率是一个重要因素。换热设备污垢给工业发达国家所造成的损失平均占国民生产总值的0.3%。英国Harwell实验室的研究资料表明,因换热器引起的维修费用占总维修费用的15%,其中一半是因结垢引起的。因此,换热器结垢问题是企业必须解决的大问题[1]。 1·油溶性污垢形成 炼油厂生产的主要原料是原油,主要成分为质量分数98%的烃类,其余为含氮、硫、氧等化合物,通过常减压蒸馏装置后生成汽油、煤油、柴油、润滑油、石蜡与沥青等产品。在此生产过程中,工作温度从常温至高温,经过不同设备与工作环境,形成不同类型的油垢焦垢,其中对换热设备传热造成影响最大的油垢是重油垢、焦油垢及焦碳垢。重油垢含有一些焦油沥青,并混有其它杂质,一般在100~300℃时形成。焦油垢是一种附着力较强的结焦与碳化形成的油垢,大部分是焦质与沥青,并含有少量有机聚合物与腐蚀产物,在200~400℃条件下形成。焦碳垢是附着力很强的积炭,在工作温度大于400℃时,通过脱氢缩合的焦油垢逐步石墨化,从疏松的积炭逐步转化成较硬的碳垢。在实际工况中,换热器中的油垢并不总是单纯的一种,而是两种以上类型油垢所组成。如高温换热器管壁外层是重油垢,中层是焦油垢,而内层是焦碳垢。由此,给设备清洗带来极大的困难[2]。 2·换热设备在线清洗技术 换热器清洗方法有物理方法和化学方法两类,按清洗时是否停工、是否拆卸分在线与非在线清洗。人工清洗过程工程消耗大、清洗能力低、劳动强度大、清洗周期长,对环境污染影响大。化学清洗虽可节约清洗时间,但要考虑清洗液路设置及清洗液排污、设备防腐及保护等问题,清洗成本也较大[3~5]。化学清洗与高压水清洗的性能比较见表1[6,7]。 3·油溶性污垢零排放在线清洗技术 3.1油溶性污垢常用清洗溶剂 以炼油厂最易结垢的常减压蒸馏装置及催化裂化装置中的换热器为清洗对象,污垢类型为憎水型有机混合物膜状的油垢。一般常用石油类溶剂、卤代烃溶剂与醇类溶剂等,靠对油类较强的溶解反应以清除换热设备的重油垢、焦油垢与焦碳垢。常用清洗溶剂特点:①低沸点石油类溶剂汽油对矿物油垢溶解性好,但易燃,应用受到限制。②高沸点石油类溶剂煤油、柴油对矿物油垢清洗力稍差但价格低廉、不易燃,应用较广。③卤代烃四氯化碳、三氯乙烯等不燃或难燃,但易挥发且有毒,因对油垢溶解力大,脱脂力是石油溶剂的10倍,价格虽贵但仍有应用。④氯氟烃对大气臭氧有破坏作用,虽去油能力强,但应慎用。⑤醇类溶剂多用乙醇、异丙醇,除亲水外,对油脂溶解力强、对表面活性剂溶解力也大,一些特殊溶剂N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺等具有选择性高、溶解力强的特点,在国外清洗剂专利中常用。⑥有机溶剂中与表面活性剂混合复配,能产生更强更有效的清洗剂[8]。 针对以上油溶性污垢,在多种溶剂选择配方,大量试验的基础上,笔者及有关人员研制了一种溶垢清洗剂。其不同于传统的化学清洗配方以化学反应除垢为主,而是结合油垢焦垢成分配制,以催化柴油为清洗母液,配以一定成分的三氯乙烯和表面活性,依靠清洗剂中的表面活性成分对油垢焦垢形成浸润、渗透、软化而后进行分解,从而达到清除油垢焦垢的目的,对设备基本不腐蚀。 3.2 常减压装置清洗流程换热器清洗时,无需拆卸,可利用装置现有回路进行清洗。 常减压装置中清洗流程:原油泵入口—脱盐罐前热交换器—脱盐罐后热交换器—初馏塔塔底—炉前热交换器—常压加热炉—常压蒸馏塔塔底泵出口。引入催化柴油,注入一定比例清洗剂,建立循环清洗回路。清洗可以是整个装置的几十台换热器,也可以是建立侧线小回路的几台换热器。最佳清洗温度为130~145℃,最佳清洗时间为12~24 h,可局部停工清洗或不停工清洗[9]。 3.3 油溶性污垢零排放在线清洗技术特点 (1)清洗效果好 采用油溶性污垢零排放在线清洗技术清洗能力强,实验室测试与现场比较,在清洗温度130~150℃时能取得良好的清洗效果。 (2)无废水、废液产生,实现零排放 清洗剂母液主要成分为催化柴油,无废水产生,不存在废水处理问题。清洗废液可以与原油混合送到常压蒸馏装置里进行回炼利用。 (3)节能效果显著 由于常压蒸馏装置内热交换设备较多,将所有热交换器全部打开用高压水冲洗,在费用以及时间上是不容许的。过去的做法是仅在定期检修中挑选一部分热交换器进行开放清洗,这样将导致整个装置的热回收率受限。采用油溶性污垢零排放在线清洗技术,清洗线路上的所有热交换器均被清洗,使整个装置的热回收率大幅度提高。而且降低检修时热交换器的开盖率,节省检修时间,提高了设备运转效率,具有较高的经济效益[10,11]。 (4)重质油溶解可重新回炼 常压蒸馏装置热交换器污垢分析结果表明,污垢中有70%是粘性很大的重质油,这些重质油将在清洗过程中溶解到催化柴油中,由此表明,热交换器污垢的70%将作为产品油回收。 4 结语 油溶性污垢零排放在线清洗技术在日本和韩国都有相关的技术报道,并获得了可观的技术经济效益。这项技术带来了炼油装置节能降耗新的机遇,具有广泛的应用价值,该技术2000年荣获日本通产省节能奖。 参考文献: [1] 黄 杰,张圣麟.化学清洗剂在原油换热器清洗中的应用[J].国外油田工程,2003,19(10):35-41. [2] 庄学武.原油换热器在线清洗与节能效果分析[J].石油石化节能,2008,(5):26-29. [3] 唐家俊,吴隆庆,庄锁良.在线化学清洗技术在石化企业冷换设备上的应用[J].全面腐蚀控制,2007,21(2):34-36. [4] 胡 伟,刘东宁,杨海林,等.冷换器正反向胶球在线清洗技术在气分装置上的应用[J].石油化工设备,2008,37(4):72-75. [5] 郭晋友,高设章,陈兴虎,等.冷凝器胶球在线清洗技术在炼油化工装置上的应用[J].石油和化工设备,2006,(5):50-52. [6] 夏新民.换热器在线清洗技术介绍[J].石油化工设备技术,1993,14(4):56-60. [7] 刘东宁.冷却器胶球在线清洗技术研究与工业应用[J].石油化工设备,2006,35(1):64-67. [8] 余存烨.石化设备油垢焦垢化学清洗技术分析[J].化学清洗,2000,16(1):21-23. [9] 陈兴虎,钱义刚,刘至祥,等.换热器密闭循环在线清洗技术研究与应用[J].石油化工设备,2007,36(2):67-69. [10]易动生,杨大明,曹志国.换热器在线清洗[J].工业水处理,2007 , 27(2):80-81. [11]颜祥富,周丽纯,张卫斌,等.循环水冷却器胶球在线清洗技术[J].石油化工设备,2004,33(5):62-63.(许编) |
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