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热交换器硫污垢的化学清洗

点击:2059 日期:[ 2014-04-26 21:53:43 ]
                           热交换器硫污垢的化学清洗                                 宋军强1 刘志新2     (1.中油宁夏石化公司,宁夏750026; 2.甘肃黑马石化工程有限公司,甘肃兰州730060)     摘 要:该厂生产过程中,热交换器非常容易结垢。文章讨论了结垢原因及清洗方法。     关键词:热交换器;有机硫化物;污垢;化学清洗     中图分类号:TK172  文献标识码:C     文章编号:1671-8909(2007)02-0034-03     4115-E22(CO2气换热器)热交换器是宁夏石化公司合成一车间原料结构(渣油更换为天然气)调整中新增的配套设备,还配一台压缩机4115-K3(CO2气增压缩)。4115-K3压缩机在运行过程中,入口压力处在真空的环境中,极易吸入空气,而4115-E22热交换器在运行过程中又处在低温的环境中;另外,由于原料结构调整,CO转化触媒需要增加一定的“硫”保持其活性,因此在原料未变化的原料气添加了CS2。由于在高温下未完全分解的CS2在运行的4115-K3压缩机中易与吸入的空气中氧生成有机硫物料垢和单质硫。工艺系统中的该杂质进入4115-E22中冷却和聚合,沉积在其壳程上,单质硫也析出在壳程壁上。这些污垢堵塞设备,阻力降可由原设计的0.25 MPa上升到0.42 MPa,严重影响该换热器的换热效果,使该热交换器已无法正常运行,并且直接影响4115-K3压缩机安全运行。这些有机硫聚合物复合污垢化学性能很稳定,曾经用浓盐酸、浓硝酸、浓硫酸、乙酸、强碱等清洗,但没有效果。经调研,甘肃黑马石化工程有限公司曾在兰州煤气公司和中油兰州化肥厂化学清洗过此类有机硫物料垢,清洗效果很好,故决定也采用这种络合剂化学清洗技术,对4115-E22热交换器进行化学清洗。     1 化学清洗前的准备工作     1.1 对化学清洗剂的技术论证     经溶垢试验和对设备材质的腐蚀试验表明:由甘肃黑马石化工程有限公司提供的清洗剂溶垢率在98%以上,达到理想的溶垢效果;对碳钢、铜、不锈钢的腐蚀率小于0.05 g/(m2·h),基本达到无腐蚀要求;并且,加热到95℃也无H2S逸出,可保证大检修现场无环境污染,使大检修能如期顺利完成。     1.2 制定化学清洗方案     根据检修时间和检修现场施工情况,制定了化学清洗方案。指派专人配合化学清洗工作,用碱把清洗液pH调到10,使化学清洗时产生的H2S气体可被碱液吸收,变为可溶性的硫酸盐等,以有效地防止H2S气体逸出。     2 化学清洗前的准备工作     (1)在化学清洗前,把清洗系统中不允许参与清洗的部件拆除,采取临时措施进行处理。     (2)配制化学清洗循环系统,按照化学清洗技术要求,配制化学清洗循环流程,建立循环泵站。     (3)对参加化学清洗现场技术人员和施工人员进行安全培训,要求熟悉化学清洗工艺流程及操作规范。     (4)准备化学清洗分析检测仪器及试剂、标准腐蚀试片等,并在开工之前准备就绪。以保证按时完成化学清洗系统各工艺过程的化学分析及监督。     (5)为了检测4115-E22热交换器的化学清洗效果及清洗设备的腐蚀程度,在化学清洗前,将热交换器的材质试片悬挂于清洗设备和清洗循环槽中。     3 化学清洗工艺程序及措施     整个化学清洗程序为:水冲洗—络合剂化学清洗除垢—漂洗中和—检查验收—施工总结。水冲洗的目的是清除4115-E22设备内部附着物和检查配制管路密封是否完好。硫化物聚合污垢和有机聚合物料垢络合化学清洗剂配方见表1。                       3.1 清洗液的配制及检验     准备一个不锈钢配料清洗槽;功率为4~6 kW水泵,用于配制清洗液,组成一个闭路循环系统。向清洗液配制槽中加入计量的水,同时加入多元还原剂,充分搅拌2~3 h,缓慢加入烧碱,并且边加烧碱边循环,再向清洗槽中加入专用多元还原剂,在配制高效清洗剂时,要严格按照配制工艺先后顺序进行。再向清洗液配制槽中加入计量的增溶剂、渗透剂、润湿剂、络合剂等。化学清洗液的配制时间约为2~4 h。     3.2 腐蚀率的测定     化学清洗过程中,腐蚀速率按照化工部HG/T2387—92《工业设备化学清洗质量标准》验收。     3.3 清洗工艺过程     当4115-E22热交换器停车开始化学清洗时,清洗液要以最快速度泵入到换热器4115-E22中,进行浸泡和循环,进行化学清洗。从化学清洗液注满4115-E22至化学清洗结束,准备排放清洗液的时间为12~20 h。所配制高效清洗剂泵入4115-E22的初期阶段,清洗液与复合污垢的化学反应非常激烈,产生大量SO2、SO3、H2S气体,清洗液颜色由乳白色迅速变为淡黄色,并有清洗下来的有机物悬浮在清洗槽中。在2~4 h后,化学清洗液基本变为桔黄色;在4~6 h后,清洗槽中有大量的污垢沉淀物,漂浮物已基本全部溶解,化学反应变得很缓慢。此阶段应每50 min测一次pH。     当络合清洗液中碱浓度、络合剂有效浓度不再下降及清洗液颜色不再变化,浊度趋于稳定值(在0·5 h内变化值小于100μg/g),即为络合剂化学清洗结束。此时,取出循环槽中的标准腐蚀试片,立即冲洗干净存放于干燥器内,称重计算腐蚀速率。     3.4 漂洗中和     用水冲洗残存废液的同时,采用2.0%表面活性剂(用硝酸调pH=6.5~7.0),在常温下漂洗,加入1·0%的缓蚀剂CM-911和0.5%的还原剂,防止设备腐蚀。每30 min测定一次pH。     4 施工中注意的几个问题     (1)用水注入设备之前,打开放空阀,使4115-E22内残存气体及时排掉,各种处理液充满后,关闭循环。清洗终了,各种废液排放时,提前打开放空阀门,以免吸真空,损坏设备和影响废液排放速度。     (2)在化学清洗过程中,在初期阶段的1~2 h内,由于化学清洗反应剧烈,产生的SO2、SO3、H2S气体很多,其它检修现场必须远离化学清洗槽,以免影响其它检修工作。     (3)在化学清洗现场应配备携带式H2S监测仪。     (4)为了防止硫化物排污超标,化学清洗残液中和至pH为6~8时,用胶管排入到动力车间排渣沟中排放。     5 化学清洗质量及检验结果     (1)被清洗的金属表面可见部分清洁,基本无残留氧化物和污垢,没有出现二次浮锈,无点蚀,无金属粗晶析出的过洗现象,钝化保护膜完整、均匀。     (2)可见部位的焊缝无异常现象。     (3)被清洗金属表面和标准腐蚀试片均无点蚀和其它局部腐蚀。     (4)检验腐蚀率采用失重法验收,其除垢率、均匀腐蚀速率等清洗质量指标均达到化工部HG/T2387—92《工业设备化学清洗质量标准》标准,腐蚀率小于0.05 g/(m2·h),除垢率大于98%以上。开车后,该热交换器的阻力降由化学清洗前的0.42 MPa下降到0.25 MPa,各项工况指标均达到原设计要求。     6 结束语     甘肃黑马石化工程有限公司有机硫复合垢化学清洗剂,对热交换器的有机硫复合垢有很强的溶垢作用,对设备清洗无死角或沉淀区,而且化学清洗速度快,基本无腐蚀,解决了实际生产中的一个难题。
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