换热器化学清洗系统建立和过程控制

换热器化学清洗系统建立和过程控制
                               

    换热器是使热量从热流体传递到冷流体的设备，广泛应用于化工、炼油、能源、动力、制药等工业领域。格尔木炼油厂换热设备以列管式换热器为主，冷凝器所用冷却介质多为循环水，循环水闭路运行，通过换热器带走装置的热量。换热器长期运行，会造成管壁结垢，影响换热器的传热效果，结垢严重时，会堵塞换热设备管束，无法正常生产。换热器循环水侧中污垢成分较为复杂，有硫酸盐垢、锈垢及生物粘泥及藻类垢，但主要以碳酸盐垢为主。2009年格尔木炼油厂大检修换热器化学清洗面积达1万m3，本文以碳酸盐垢清洗系统的建立及应用进行深入探讨。
   
 
1·换热器清洗的原理和意义
    化学清洗是用一种或数种化学药剂及其水溶液，按小型清洗实验结果确定的工艺条件、配比和程序，通过清洗泵、管道及阀组等与被清洗装置构成临时系统，以清除附着于装置工艺侧、冷却水侧各种类型的物料垢、油垢、腐蚀产物、水垢、灰尘砂土等污垢。其原理是利用化学药剂对垢物的溶解作用，即与垢物进行化学反应，生成可溶性盐类或络合物，随清洗液排放，同时反应生成的气体对垢物又可起到疏松剥离作用，加速垢物的清除。
    格尔木炼油厂换热器水冷却系统长时间运行逐渐结垢，残留于循环水系统中的污物很容易与所用的水质稳定剂和预膜剂发生反应，影响水处理和预膜效果，使换热器换热效率下降，甚至发生腐蚀和堵塞，水泵输水压力上升，流量减少，在运行过程中结垢已影响了设备的生产效率和安全运行，致使系统的运行成本和事故隐患增大。为使设备正常、安全、有效地运行，对其进行化学清洗非常有必要。
    我厂化学清洗工艺使用循环式清洗，即通过循环泵把清洗槽内的清洗液打入清洗设备内循环清洗，洗至清洗剂浓度在一定范围内不变为终点。
  
 
2·换热器酸洗溶液的配制
    2.1选取清洗溶剂——盐酸
    所选用的溶剂要求对水垢有良好的溶解作用，不含对设备结构材料、对设备重新投入使用和清洗过程有害的物质，对设备材料的腐蚀性小，或可用缓蚀剂进行有效抑制。根据上述要求，采用盐酸对碳酸盐垢进行清洗最为适宜，不仅价格低廉，酸洗效果好，而且不易产生氢脆和孔蚀，与碳酸盐垢反应生成的氯化钙易溶于水。盐酸的质量标准应满足GB320—06《工业用合成盐酸》的指标要求：总酸度≥31％，铁含量≤0.01％，砷含量≤0.0001％，灼烧残渣≤0.15％。
    2.2选取缓蚀剂
    盐酸中的氯离子既有促进金属腐蚀产物快速活化溶解的有利作用，又有导致钝性材料表面钝化膜局部破坏诱发小孔腐蚀的不利作用，还可以与金属基体发生反应。因此在盐酸清洗液中必须添加缓蚀剂。在清洗温度范围内，缓蚀剂应保持稳定，能保证被清洗的材料无晶间腐蚀倾向，无选择性腐蚀，无脱成分腐蚀，无孔蚀，在盐酸溶液中缓蚀效果好，腐蚀速度应低于5g·(m2·h)-1。盐酸清洗液及缓蚀剂的使用条件[1]见表1。
           
    根据上表缓蚀剂的缓蚀效果，我们选用Lan-826作为酸洗缓蚀剂。Lan-826是化工部化工机械研究院1982年研制成功的一种多用酸洗缓蚀剂，它在多种清洗用酸(无机酸、有机酸、氧化性酸、非氧化性酸)中都有高效缓蚀作用，具有优良的抑制钢在酸洗时吸收氢的能力和抑制Fe3+加速腐蚀能力，酸洗的金属不产生孔蚀。在盐酸中加入Lan-826缓蚀剂，渗氢率可减少85％，避免氢脆危险。Lan-826为淡黄色液体，气味小，毒性低，不燃不爆，在我国工业清洗中得到了广泛应用。
    2.3选取钝化剂
    通过酸洗、漂洗后的金属表面处于较高活性状态，极容易发生返锈现象。通过钝化的方法，使金属表面形成一层致密的不溶性氧化膜，使铁失去电子溶解的阳极反应受阻，腐蚀速度大为降低，从而防止清洗系统发生返锈。磷酸三钠是最常用的钢铁钝化剂，常与烧碱(NaOH)配合使用，能在钢铁表面形成一层以铁的氧化物为主的钝化膜。磷酸三钠质量标准：纯度≥98%。
    2.4表面活性剂
    表面活性剂是指一些在很低的浓度下能显著降低液体表面张力（或界面张力）的物质。为了增加酸洗液的清洗效果，可以添加适量的剥离剂。氨基酸型两性表面活性剂有一定的杀菌能力，同时有很好的污泥剥离能力，可以对盐垢起到疏松、剥离的作用，有利于盐垢的清洗。