熱交換器硫污垢的化學(xué)清洗

熱交換器硫污垢的化學(xué)清洗

宋軍強1　劉志新

2(1.中油寧夏石化公司,寧夏750026; 2.甘肅黑馬石化工程有限公司,甘肅蘭州730060)

    摘　要：該廠生產(chǎn)過程中,熱交換器非常容易結(jié)垢。文章討論了結(jié)垢原因及清洗方法。
    關(guān)鍵詞：熱交換器;有機硫化物;污垢;化學(xué)清洗
    中圖分類號：TK172　　文獻標(biāo)識碼：C
    文章編號：1671-8909(2007)02-0034-03
    4115-E22(CO2氣換熱器)熱交換器是寧夏石化公司合成一車間原料結(jié)構(gòu)(渣油更換為天然氣)調(diào)整中新增的配套設(shè)備,還配一臺壓縮機4115-K3(CO2氣增壓縮)。4115-K3壓縮機在運行過程中,入口壓力處在真空的環(huán)境中,極易吸入空氣,而4115-E22熱交換器在運行過程中又處在低溫的環(huán)境中;另外,由于原料結(jié)構(gòu)調(diào)整,CO轉(zhuǎn)化觸媒需要增加一定的“硫”保持其活性,因此在原料未變化的原料氣添加了CS2。由于在高溫下未完全分解的CS2在運行的4115-K3壓縮機中易與吸入的空氣中氧生成有機硫物料垢和單質(zhì)硫。工藝系統(tǒng)中的該雜質(zhì)進入4115-E22中冷卻和聚合,沉積在其殼程上,單質(zhì)硫也析出在殼程壁上。這些污垢堵塞設(shè)備,阻力降可由原設(shè)計的0.25 MPa上升到0.42 MPa,嚴重影響該換熱器的換熱效果,使該熱交換器已無法正常運行,并且直接影響4115-K3壓縮機安全運行。這些有機硫聚合物復(fù)合污垢化學(xué)性能很穩(wěn)定,曾經(jīng)用濃鹽酸、濃硝酸、濃硫酸、乙酸、強堿等清洗,但沒有效果。經(jīng)調(diào)研,甘肅黑馬石化工程有限公司曾在蘭州煤氣公司和中油蘭州化肥廠化學(xué)清洗過此類有機硫物料垢,清洗效果很好,故決定也采用這種絡(luò)合劑化學(xué)清洗技術(shù),對4115-E22熱交換器進行化學(xué)清洗。
    1　化學(xué)清洗前的準備工作
    1.1　對化學(xué)清洗劑的技術(shù)論證
    經(jīng)溶垢試驗和對設(shè)備材質(zhì)的腐蝕試驗表明:由甘肅黑馬石化工程有限公司提供的清洗劑溶垢率在98%以上,達到理想的溶垢效果;對碳鋼、銅、不銹鋼的腐蝕率小于0.05 g/(m2·h),基本達到無腐蝕要求;并且,加熱到95℃也無H2S逸出,可保證大檢修現(xiàn)場無環(huán)境污染,使大檢修能如期順利完成。
    1.2　制定化學(xué)清洗方案
    根據(jù)檢修時間和檢修現(xiàn)場施工情況,制定了化學(xué)清洗方案。指派專人配合化學(xué)清洗工作,用堿把清洗液pH調(diào)到10,使化學(xué)清洗時產(chǎn)生的H2S氣體可被堿液吸收,變?yōu)榭扇苄缘牧蛩猁}等,以有效地防止H2S氣體逸出。
    2　化學(xué)清洗前的準備工作
    (1)在化學(xué)清洗前,把清洗系統(tǒng)中不允許參與清洗的部件拆除,采取臨時措施進行處理。
    (2)配制化學(xué)清洗循環(huán)系統(tǒng),按照化學(xué)清洗技術(shù)要求,配制化學(xué)清洗循環(huán)流程,建立循環(huán)泵站。
    (3)對參加化學(xué)清洗現(xiàn)場技術(shù)人員和施工人員進行安全培訓(xùn),要求熟悉化學(xué)清洗工藝流程及操作規(guī)范。
    (4)準備化學(xué)清洗分析檢測儀器及試劑、標(biāo)準腐蝕試片等,并在開工之前準備就緒。以保證按時完成化學(xué)清洗系統(tǒng)各工藝過程的化學(xué)分析及監(jiān)督。
    (5)為了檢測4115-E22熱交換器的化學(xué)清洗效果及清洗設(shè)備的腐蝕程度,在化學(xué)清洗前,將熱交換器的材質(zhì)試片懸掛于清洗設(shè)備和清洗循環(huán)槽中。
    3　化學(xué)清洗工藝程序及措施
    整個化學(xué)清洗程序為:水沖洗—絡(luò)合劑化學(xué)清洗除垢—漂洗中和—檢查驗收—施工總結(jié)。水沖洗的目的是清除4115-E22設(shè)備內(nèi)部附著物和檢查配制管路密封是否完好。硫化物聚合污垢和有機聚合物料垢絡(luò)合化學(xué)清洗劑配方見表1。

3.1　清洗液的配制及檢驗
    準備一個不銹鋼配料清洗槽;功率為4~6 kW水泵,用于配制清洗液,組成一個閉路循環(huán)系統(tǒng)。向清洗液配制槽中加入計量的水,同時加入多元還原劑,充分攪拌2~3 h,緩慢加入燒堿,并且邊加燒堿邊循環(huán),再向清洗槽中加入專用多元還原劑,在配制高效清洗劑時,要嚴格按照配制工藝先后順序進行。再向清洗液配制槽中加入計量的增溶劑、滲透劑、潤濕劑、絡(luò)合劑等?；瘜W(xué)清洗液的配制時間約為2~4 h。
    3.2　腐蝕率的測定
    化學(xué)清洗過程中,腐蝕速率按照化工部HG/T2387—92《工業(yè)設(shè)備化學(xué)清洗質(zhì)量標(biāo)準》驗收。
    3.3　清洗工藝過程
    當(dāng)4115-E22熱交換器停車開始化學(xué)清洗時,清洗液要以最快速度泵入到換熱器4115-E22中,進行浸泡和循環(huán),進行化學(xué)清洗。從化學(xué)清洗液注滿4115-E22至化學(xué)清洗結(jié)束,準備排放清洗液的時間為12~20 h。所配制高效清洗劑泵入4115-E22的初期階段,清洗液與復(fù)合污垢的化學(xué)反應(yīng)非常激烈,產(chǎn)生大量SO2、SO3、H2S氣體,清洗液顏色由乳白色迅速變?yōu)榈S色,并有清洗下來的有機物懸浮在清洗槽中。在2~4 h后,化學(xué)清洗液基本變?yōu)榻埸S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,化學(xué)反應(yīng)變得很緩慢。此階段應(yīng)每50 min測一次pH。
    當(dāng)絡(luò)合清洗液中堿濃度、絡(luò)合劑有效濃度不再下降及清洗液顏色不再變化,濁度趨于穩(wěn)定值(在0·5 h內(nèi)變化值小于100μg/g),即為絡(luò)合劑化學(xué)清洗結(jié)束。此時,取出循環(huán)槽中的標(biāo)準腐蝕試片,立即沖洗干凈存放于干燥器內(nèi),稱重計算腐蝕速率。
    3.4　漂洗中和
    用水沖洗殘存廢液的同時,采用2.0%表面活性劑(用硝酸調(diào)pH=6.5~7.0),在常溫下漂洗,加入1·0%的緩蝕劑CM-911和0.5%的還原劑,防止設(shè)備腐蝕。每30 min測定一次pH。
    4　施工中注意的幾個問題
    (1)用水注入設(shè)備之前,打開放空閥,使4115-E22內(nèi)殘存氣體及時排掉,各種處理液充滿后,關(guān)閉循環(huán)。清洗終了,各種廢液排放時,提前打開放空閥門,以免吸真空,損壞設(shè)備和影響廢液排放速度。
    (2)在化學(xué)清洗過程中,在初期階段的1~2 h內(nèi),由于化學(xué)清洗反應(yīng)劇烈,產(chǎn)生的SO2、SO3、H2S氣體很多,其它檢修現(xiàn)場必須遠離化學(xué)清洗槽,以免影響其它檢修工作。
    (3)在化學(xué)清洗現(xiàn)場應(yīng)配備攜帶式H2S監(jiān)測儀。
    (4)為了防止硫化物排污超標(biāo),化學(xué)清洗殘液中和至pH為6~8時,用膠管排入到動力車間排渣溝中排放。
    5　化學(xué)清洗質(zhì)量及檢驗結(jié)果
    (1)被清洗的金屬表面可見部分清潔,基本無殘留氧化物和污垢,沒有出現(xiàn)二次浮銹,無點蝕,無金屬粗晶析出的過洗現(xiàn)象,鈍化保護膜完整、均勻。
    (2)可見部位的焊縫無異?，F(xiàn)象。
    (3)被清洗金屬表面和標(biāo)準腐蝕試片均無點蝕和其它局部腐蝕。
    (4)檢驗腐蝕率采用失重法驗收,其除垢率、均勻腐蝕速率等清洗質(zhì)量指標(biāo)均達到化工部HG/T2387—92《工業(yè)設(shè)備化學(xué)清洗質(zhì)量標(biāo)準》標(biāo)準,腐蝕率小于0.05 g/(m2·h),除垢率大于98%以上。開車后,該熱交換器的阻力降由化學(xué)清洗前的0.42 MPa下降到0.25 MPa,各項工況指標(biāo)均達到原設(shè)計要求。
    6　結(jié)束語
    甘肅黑馬石化工程有限公司有機硫復(fù)合垢化學(xué)清洗劑,對熱交換器的有機硫復(fù)合垢有很強的溶垢作用,對設(shè)備清洗無死角或沉淀區(qū),而且化學(xué)清洗速度快,基本無腐蝕,解決了實際生產(chǎn)中的一個難題。