|
油汽(水)换热器酸洗工艺的研究与分析
岳桂杰(兰州城市学院工学系,甘肃兰州 730070)
摘要:油汽(水)换热器结垢问题是影响换热器正常运行的主要原因,常规清垢方法工期长、费用高。本文通过地层水分析和现场垢样化验,得出换热器垢型,选出酸洗配方及配套工艺技术措施。现场使用证明该工艺除垢效果好、时间短、费用低。
关键词:换热器;结垢;化学清洗
浮头式换热器主要用于输油管线原油升温,结垢是影响换热器正常工作的主要原因,采用机械清垢或更换换热管的办法工期长、费用高,需要探索出一条含油水垢清洗的新路子,根据地层水分析结果和对油汽换热器垢样取样化验,我们认定油汽(水)换热器的水垢是以碳酸盐水垢为主的含油水垢。
1 酸洗配方的确定
对压力容器的酸洗,目前国家无统一的规定,因此我们在酸洗过程中执行《低压锅炉化学清洗规则》。根据水垢的组成,我们确定了以盐酸为除垢剂的主要成份、以缓蚀剂来减少盐酸腐蚀、以表面活性剂将油垢的亲油憎水性质改为亲油亲水性的技术路线。
其溶解水垢的机理为:
盐酸与水垢反应生成氯化钙、氯化镁:
CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O
MgCO3+2HCl=MgCl2+CO2↑+H2O
由于油垢具有亲油憎水的性质,上述反应在不加表面活性剂时有效接触面积很少,反应很慢。在酸洗液中加入了表面活性剂后,能使酸洗液渗入到水垢的油保护层内,并使保护层脆弱、变皱、破坏,酸洗液与水垢的接触增加,化学反应速度加快。
我们对酸液配方进行了反复试验(试验结果见表1),最后得出以下配方:
盐酸HCl,质量百分比浓度5%
缓蚀剂 B-125,质量百分比浓度0.8%
表面活性剂 AP221,质量百分比浓度2%
按该配方室内评价,配制成250ml溶液,常温搅拌,挂片试验4小时。挂片质量为:
m始=19.8560g,m末=19.8365g挂片表面积为:
A=28.3×10-4m2
腐蚀率=(19.8560-19.8365)/(4×28.3×10-4)=1.72g/m2.h
挂片表面无坑蚀现象。
同时对换热器的垢样进行室内溶解试验,发现该酸洗配方能迅速溶解水垢,溶解率达90%。
根据以上试验,得出该酸液配方具备下列性能:
1能溶解85%以上的油垢,仅有少量不溶物质。2用挂片测出的金属腐蚀速度的平均值为1.72g/m2.h,远远低于《规则》中规定的10g/m2.h的要求。3腐蚀试片表面无点蚀痕迹。
因此,该配方符合《低压锅炉化学清洗规则》要求,可用于换热器酸洗。
2 换热器酸洗的工艺过程1配制酸洗液。在一定容积的塑料桶内将破乳剂、缓蚀剂按规定的比例加入盐酸中,搅拌,以保证药剂混合均匀。2清洗换热器中的原油。如原油凝结需对换热器供热,待原油熔化后再清洗,并注意在酸洗过程中要保证换热器不骤冷骤热。
3 采用强制循环的方法进行清洗,该系统由清洗液箱、酸洗泵、临时清洗管道(采用规格为1/2″或3/4″的胶皮管)和换热器组成(见图1),酸洗结束以出口气泡量比较少为合格标准,一般为1.5～3h。
4 在清洗液箱中加入纯碱,并循环1小时以上,使清洗液pH值介于5--10之间,以减少酸性清洗液站内污水回收系统的腐蚀。
5 酸洗后用清水冲洗换热器。排出的水进站内污水回收系统或隔油池。以出口水变清(但时间不低于30分钟)为标准停止冲洗。
6 酸洗后的换热器应用Na3PO4·12H2O进行金属钝化。配制0.3%的Na3PO4·12H2O溶液,升温至80～90℃,钝化4小时。此时整个化学清洗过程全部结束。
3 注意事项
1 清洗液箱容积大于300公升,以保证酸液在向清洗液箱加酸时一定的稀释容积,不造成短时间酸浓度过高。
2 酸洗前应将整个系统先充满水,并建立循环以保证系统严密不漏。关闭蒸汽(或热水)阀门,使循环水的温度低于50℃,如温度过高则在酸洗时将加重腐蚀。
4 使用效果分析酸洗前后各站浮头式换热器的运行参数对比列于表3。
从表3可以看出,酸洗前后换热器通过流量无明显变化,但换热温度有较大的提高。说明了结垢大大地影响着换热器的传热能力。
而对整个管网阻力(或对流量)的影响相对较小。
5 结论及建议
1 酸洗时的腐蚀速度为1.72g/m2.h,远远低于10g/m2.h的标准,腐蚀较小且无点蚀现象。
2 除垢效果较好,但差别较大。从酸洗后换热器来看,对未完全堵塞的换热管或管板除垢效果明显,基本能完全清除。酸洗法对已经被水垢完全堵塞的换热管起不到除垢效果。
3 由于废酸用碱水中和,对环境基本无污染。
4 除垢时间短、费用低。
[参考文献]
[1] 低压锅炉化学清洗规则.
|
