化學(xué)清洗劑在原油換熱器清洗中的應(yīng)用

    隨著輸油工藝技術(shù)的發(fā)展,長(zhǎng)輸管線(xiàn)上各加熱站的加熱爐逐漸被熱媒爐所取代。熱媒爐安全可靠,便于自動(dòng)化控制,但因輸送的原油介質(zhì)中雜質(zhì)較多,同時(shí)因熱媒工作溫度較高在使用過(guò)程中易發(fā)生熱裂解,在管壁內(nèi)生成積碳,影響傳熱效率,加速熱媒老化失效,會(huì)造成熱媒爐系統(tǒng)中原油換熱器的管程和殼程經(jīng)常堵塞,輕度堵塞時(shí)可用水槍沖洗,但因管程直徑較小,有時(shí)老化的熱媒碳化后,堵塞管程,用水槍也不易清洗。為此,利用化學(xué)劑清洗金屬設(shè)備是一種常見(jiàn)的方法。磷化作為常用的金屬處理方法,其功能主要為耐蝕、提高有機(jī)涂層結(jié)合力、抗磨、電絕緣及在冷加工中潤(rùn)滑等,而金屬表面上的油污和固體污垢的清除將直接影響其磷化質(zhì)量,金屬表面上的污垢是多相多組分混雜的,去污過(guò)程不是一種簡(jiǎn)單的膠體作用,而是復(fù)雜的很多簡(jiǎn)單膠體作用的聚集過(guò)程。在此過(guò)程中幾種不同的膠體作用同時(shí)發(fā)生,表面活性劑之間相互作用也伴隨出現(xiàn),這樣在選擇清除多相多組分污垢的表面活性劑時(shí),對(duì)表面活性劑的性能、相互組合以及外部條件的綜合研究和考慮便是一個(gè)需要認(rèn)真解決的問(wèn)題。

    一、表面活性劑的作用表面活性劑在清洗過(guò)程中起著一系列簡(jiǎn)單膠體作用,這些簡(jiǎn)單膠體作用概括為卷離作用、疏液作用和膠溶作用,而任何一種表面活性劑都具有普通表面活性劑所具有的一般性能,只是在不同的條件下傾向某種作用的程度不同。卷離作用選取與金屬相及與污垢相有強(qiáng)烈吸引力的表面活性劑,它們能削弱污垢基質(zhì)界面的黏附鍵,當(dāng)液液固三相的界面形成的接觸角在平衡狀態(tài)時(shí)達(dá)到180℃時(shí),在熱流或布朗運(yùn)動(dòng)影響下發(fā)生分離,由洗液基質(zhì)界面和洗液污垢界面代替污垢基質(zhì)界面,以達(dá)到清洗目的,但這種作用并不能徹底清除污垢。膠溶作用是液體污垢去除的重要作用,它要求表面活性劑分子結(jié)構(gòu)的碳鏈要長(zhǎng)而屬直鏈,親油性好,即表面活度大的表面活性劑,當(dāng)濃度高至一定值后才發(fā)生。疏液作用是固體污垢分散的重要機(jī)理,當(dāng)表面活性劑的表面活度大,濃度低至一定值后,或表面活度小,不易形成膠粒,則表面活性劑的極性基團(tuán)吸附于固體污垢表面生成憎水性,在外力作用下形成懸浮液或附于氣泡上。當(dāng)表面活性劑是兩性時(shí),則兩性表面活性劑在固體污垢粒子上形成定性的定向吸附排列,其親水基團(tuán)朝向水中,產(chǎn)生強(qiáng)烈水合。若污粒上定性的定向吸附分子密度足夠高且粒子本身足夠小,即具有較高的表面與質(zhì)量的比值,則該粒子是親液的,原來(lái)疏液的懸浮液即產(chǎn)生和親液膠體一樣的作用,它們?cè)诤橘|(zhì)中彼此充分排斥,以逗留在液態(tài)中。因此膠體作用需要表面活度大、濃度高的表面活性劑,疏液作用則要求表面活度大、濃度低或表面活度小或兩溶性的表面活性劑。要達(dá)到固體污垢、液體污垢都能同時(shí)去除,則要選擇:◇選取表面活度適當(dāng)和濃度適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣！筮x取除油污垢較好的表面活度大、濃度適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣┡c兩溶性表面劑組合?！筮x取除固體污垢較好的表面活度小、濃度高至適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣┡c表面活度適當(dāng)、濃度適當(dāng)能去除油污垢的表面活性劑組合,但兩種表面活性劑組合時(shí)要能相互協(xié)調(diào)。

    二、各單一表面活性劑的測(cè)試結(jié)果及討論實(shí)驗(yàn)采用的表面活性劑有6種,其中4種又經(jīng)改性,加上105洗滌劑共有12種,每種都單獨(dú)評(píng)測(cè)。評(píng)測(cè)時(shí)濃度由最小01%開(kāi)始直至有明顯的洗滌作用為止。

    ◇烷基苯磺酸鹽:低濃度時(shí)疏液作用、膠溶作用都明顯地表現(xiàn)出來(lái),濃度增高時(shí)疏液作用降低,膠溶作用增強(qiáng),明亮度降低,清洗速度增快?！蟀吩砬逑葱Ч詈?但有氨臭味,鉀皂相對(duì)清洗效果較好?！笥退猁}:性能穩(wěn)定,超過(guò)臨界濃度后清洗效果明顯表現(xiàn)出來(lái)。

其中油酸三乙醇胺除固污能力很強(qiáng),具有兩溶性,有很好的乳化作用?！笾敬剂蛩徕c,泡沫太大而穩(wěn)定,清洗效果差?！蠖嗑哿姿猁}:除固污能力強(qiáng),當(dāng)濃度高時(shí)或加入不影響離解的表面活性劑時(shí)是理想的洗滌劑。但致命弱點(diǎn)是易水解產(chǎn)生低分子酸或鹽能使金屬極快腐蝕,加入二氯化錫只能短時(shí)間內(nèi)抑制,但不是最終的解決方法。◇105清洗劑:超過(guò)臨界濃度時(shí)清洗明顯表現(xiàn)出來(lái),如2%明顯光亮,但濾紙擦拭后仍然有暗膜。
    三、清洗劑配方的選擇按理論和生產(chǎn)實(shí)際需要在選擇配方時(shí),應(yīng)首先考慮以清除固污為主,在此基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)選擇清除液體污垢的表面活性劑。結(jié)合評(píng)測(cè)單一表面活性劑結(jié)果,組成配方有三種方法?！蟛捎脝我槐砻婊钚詣?比如低濃度的烷基苯磺酸胺(鉀),高濃度的油酸三乙醇胺和聚磷酸鹽,清洗效果是理想的,但生產(chǎn)使用工藝難控制,綜合性能差。◇以油酸三乙醇胺為主皂,從除固污的最小濃度2%為基點(diǎn),逐步添加不同濃度的除液污的表面活性劑?！笠跃哿姿猁}為主皂,單獨(dú)使用就比較理想,只是有腐蝕。為解決此問(wèn)題可從緩蝕劑著眼解決或添加其它表面活性劑,以降低它的濃度。

    總之,金屬表面污垢的清洗與表面活性劑的性能密切相關(guān),并將直接影響其磷化質(zhì)量,生產(chǎn)應(yīng)用時(shí)應(yīng)根據(jù)污垢的種類(lèi)選擇合適的表面活性劑和配方及工藝條件。

    四、原油換熱器清洗施工工藝清洗工藝流程如下:將原油換熱器與運(yùn)行系統(tǒng)脫離———放空原油換熱器→沖洗→除油污→沖洗→除水垢→沖洗→中和→沖洗———結(jié)束具體操作方法:◇脫離加熱爐運(yùn)行系統(tǒng):將連接原油換熱器的原油進(jìn)出口閥門(mén)關(guān)上,熱媒進(jìn)出口閥門(mén)關(guān)上,使原油換熱器與熱媒爐運(yùn)行系統(tǒng)脫離?！蟠蜷_(kāi)原油換熱器的封頭及連接熱媒管程的封蓋,放空原油換熱器中的原油和熱媒,清除管程端頭的雜質(zhì)及積碳。◇將配置好的化學(xué)清洗劑放入預(yù)制的清洗罐中,將原油換熱器與齒輪泵、清洗罐用臨時(shí)管線(xiàn)連接起來(lái)?！髥?dòng)齒輪泵進(jìn)行反復(fù)清洗約1～2h,觀察清洗效果,直至達(dá)到要求。◇為防止酸性清洗劑中殘留的硫酸根離子對(duì)熱媒爐基體金屬的侵蝕和清洗后裸露新鮮金屬表面的氧化銹蝕,必須進(jìn)行中和、鈍化。將配置好的堿性水溶液進(jìn)行沖洗中和。要隨時(shí)分析中和鈍化劑的pH值,當(dāng)中和鈍化劑的pH值顯示為中性時(shí)即可,排出中和、鈍化液?！笥们逅磸?fù)沖洗?！笥每諌簷C(jī)進(jìn)行吹掃。

    注意事項(xiàng):◇在清洗過(guò)程中進(jìn)行點(diǎn)爐、切換流程等操作,一定要按照操作規(guī)程進(jìn)行,應(yīng)嚴(yán)格控制溫度,防止水汽化、噴出;防止熱媒、清洗劑泄露,污染環(huán)境。◇水的存在會(huì)引起熱媒爐開(kāi)車(chē)及有關(guān)揮發(fā)性的問(wèn)題,待原油換熱器清洗完畢后,系統(tǒng)應(yīng)通過(guò)蒸烘或干氣體吹掃(例如氮?dú)?干燥,吹掃系統(tǒng)所有部件和管道,包括儀表管線(xiàn)。