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去除污泥使热交 换器水夹套畅通

2019-05-02 07:15

  过去认为新安装的化工生产设备不需要在开车前进行化学清洗,但实践证明,开车前进行化学清洗对提高生产效率,避免污垢对生产的影响十分必要。因此目前新建化工设备投产前必须进行开车前清洗。

  化工生产过程中涉及多种化工原料并要使用催化剂。对某些原料和催化剂的纯度要求极高,因而在生产过程中对装置设备及管道的清洁度有很高的要求,任何杂质的介入都会导致催化剂中毒,副反应的产生直至破坏整个工艺过程。此外装置中的某些设备及附件的精度要求很高或对杂质的破坏作用十分敏感,因此任何机械杂质的介入都极有可能破坏精密部件的质量而影响正常生产。

  任何新装置的设备和管道在制造、运输、贮存及安装过程中都不可避免地产生轧制鳞片、油污泥纱、焊渣、表面浮层及各种氧化物等污垢,因此在新装置开车前要进行清洗将各种污垢杂质去除,使装置达到合乎要求的清洁度,为正常生产创造良好的条件。

  化工设备在长时间使用的情况下,会产生如:聚合物、结焦、油尘垢、水垢、沉积物、腐蚀产品等尘垢,这些严重影响了化工设备的运用,对化工设备进行及时清洗,可以延伸设备使用寿命、提高使用效率、确保安全,削减经济丢失。

  所以,不管是开车前还是使用一段时间后,都应该对设备进行清洗,这是日常必不可少的保养维护工作。

  在线清洗:利用循环水系统中的凉水塔作为加药箱,往系统里面加药,进行自然循环。优点:设备不用停机,不影响正常生产使用。缺点:清洗效果相对于离线清洗还说不是很好。清洗时间长,对设备的腐蚀危害大等。

  化学清洗:把换热器单独拿出来,把循环水的进出口管路连接到清洗车上,进行循环。优点:减少了药剂的使用量,清洗效果好。缺点:需要相应的设备,如清洗车或者清洗水箱,高压泵,各种规格的连接阀门,电焊设备等。

  碱洗:主要是为了清除设备内部的有机物、微生物、油污等附着物,如设备安装时的防锈剂等。碱洗还可以起到松化、松动、乳化及分散无机盐类的作用。常用清洗剂有氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠等。

  酸洗:主要是为了清除无机盐类的沉积,如碳酸盐、硫酸盐、硅垢等。常用清洗剂有盐酸,硫酸,氢氟酸等有机酸。柠檬酸、氨基磺酸等有机酸。

  清洗前应把被清洗设备或装置中易受清洗液腐蚀损害的部件如调节阀、流量计等拆除,并将过滤器芯(网)及单向阀的阀芯抽除。并采用加临时短管、旁路或盲板等措施以保证清洗过程中不发生泄漏,不损坏其他部件,并使被清洗设备与不清洗设备及管线隔开。

  并按要求准备好水、电、蒸汽及氮气、空气等工程用料,如使用的氮气要求纯度达到太于99%、干燥无油、压力能保持在0.2~0.6MPa。

  根据设备具体情况可采用浸泡循环清洗或喷淋清洗。采用浸泡循环清洗时可采用低点进液高,氨回液的循环流程。并在高点设置排气孔以1防止产生气阻而使清洗液不能充满系统。采用喷淋清洗时可采用高点进液,低点回流的流程。两种流程中使用的氮气管线可安装于高点,同时设置低点导淋排污点以排尽残液。

  清洗程度一般为系统水压检漏(水冲洗)一脱脂一水冲洗一酸洗一冲洗一漂洗一中和钝化一检查及人工处理。

  水压检漏(水冲洗)目的是检查临时系统的泄漏情况,同时清除系统中灰尘、泥沙、脱落的金属氧化物、焊渣及其他疏松易除的污垢。检漏肘首先应高位注水,低点排放,以便排尽杂物,控制进出水平衡。冲洗流速一般大于0.15m/s,必要时可作正反向切换。冲洗至出水目测观察透明无微粒为止。然后将系统注满水,关闭出口阀门,升压至0.4~1.0MPa,检查所有焊缝、阀门、法兰、短管等连接处的泄漏情况并进行修补,合格后排尽系统内冲洗水,再注入加热至60~70℃热水,然后用手摸检查系统有无死角、气阻截流及串线等现象。

  脱脂清洗目的为除去系统内的机械油、石墨脂、油涂层及肪锈油等油污以保证酸洗均匀。

  操作方法为排尽系统内冲洗水,用预热的水充满系统并循环加热,然后加入脱脂清洗液保持80℃土5℃。每3min检查碱度、油含量、温度各1~2次。当系统脱脂液碱度、油含量基本趋于平衡,监测管段上的污垢全部除尽后即可结束脱脂,并用氮气将脱脂液压出。

  脱脂后的水洗目的是除去系统内残留的碱性清洗剂,并使残留的部分杂质脱离表面被带走。用氮气将脱月旨液压出后,及时注入温水冲洗,并每10min监测一次pH值和浊度,使系统呈中性或微碱性为止,当pH值趋于稳定,浊度达到要求可结束水冲洗,一般水冲洗3~5h左右。

  酸洗的方法为用氮气将冲洗水排出后,用泵将配制好的酸洗液打入系统中,当有清洗液返回时通过放空和导淋检查酸洗液是否充满,确定充满后再用泵进行循环清洗并定期切换方向。在循环过程中每隔一定时间进行排污和放空,避免产生气阻和导淋堵塞,影响清洗效果。每30min检测1―2次酸浓度和pH值,检测一次铁离子和铜离子浓度,并随时观察腐蚀率。当清洗液浓度不再降低,金属离子浓度基本稳定,监测管段污垢已完全除尽呈现金属本色时即达到酸洗终点。酰洗过程大约4~8h。

  酸洗后的水冲洗目的为去除残留的酸洗液和系统内脱落的固体颗粒以利漂洗和钝化处理。其法为用氮气将酸洗液排出,并用大量水对全系统进行开路清洗。不断轮换开启系统各导淋以使沉积在短管内的杂物、残液排净,冲洗过程中每10mm测定一次pH值,当pH值接中性时停止冲洗。

  漂洗目的是利用柠檬酸铵与系统内残留的铁离子络合并除去系统内在水冲洗过程中形成的浮锈,使系统总铁离子浓度降低、以保证后面钝化效果。漂洗液配方为:

  把此漂洗液用泵打人系统,漂洗温度维持在80℃±5℃,控制pH=3.5~4.0。每lmin检测一次pH值和温度。每20min检测一次漂洗液浓度和铁离子浓度,当漂洗液浓度和总铢离子法基奉达到平衡即可结束漂洗,漂洗时间约2~3h.

  中和钝化工序中和目的是去除残余酸液,钝化是为了防止酸洗后处于活化状态的金属表面重新氧化而产生二次浮锈。

  漂洗结束后,如溶液中铁离子含量小于500mg/kg时可直接用氨水调节pH=9~10,加入钝化液进行钝化处理。若铁离子含量大于500mg/kg时应更换漂洗液至溶液中铁离子含量小于50(mg/kgi再加入氨水和钝化液。钝化温度维持在40~60℃,钝化处理过程中要不断进行高点放空,低点排污以排除气阻、避免死角,确保钝化效果。钝化过程每30mm检测一次pH值和温度。钝化时间一般为4~6h。

  检查人工处理工序的目的是对清洗后的设备进行最后检查,对局部钝化破损出现锈霜的地方采用人工修补处理。

  已运动1~2年以上的化工装置常会粘有铁的氧化物垢屑或含钢的垢屑,铜垢中含有氧化铜(CuO)、碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]

  铁锈垢一般可用酸洗去除。酸洗的方法和步骤与开工前的清洗装置的方法基本相同。

  当污垢中铜含量较多时,仅用酸洗是除不掉的,需用氨水除去铜的成分后,再进行酸洗。

  铜和铜氧化物垢屑经常与铁的氧化物形成层状附着物,这种多层附着物清洗很费事,应当在层状物形成前加以清洗。

  (1)氨水-盐酸两段清洗法 它的原理是先用氨水把铜离子络合,形成铜-氨络离子而溶解。

  Cu2++4NH2=[Cu(NH3)4]2+铜垢溶解后,经水冲洗干净再用盐酸把铁锈和其他水垢溶解去除。

  用水冲洗之后,要进行防锈处理。这种方法的缺点是耗费时间较长,用水量较大。表2列有两段法清洗液的组成。

  (2)硫脲-盐酸法 硫脲(H2N一C--NH2)也是铜离子的一种络全剂,能与铜离子形成稳定的配位化合物。

  使用时把硫脲溶于盐酸中并用过硫酸铵[(NH4)2S2O8]作氧化助剂,配成洗液使水垢中各种离子成分一次全部溶解去除。由于只用一次洗液处理使工作效率大为提高。

  (3)碱洗除铜法(ACR法)是一种应用较普遍的有机螯合剂去掉铜、铁锈垢的新工艺。其优点是用一种洗液对铜垢进行处理还可达到同时防锈的目的,所需时间短、用水量少。

  此工艺包括JeEDTA螯合清洗剂加热到 120~160℃在pH=9~9.2范围循环清洗约6~8h,利用EDTA螯合作用去除氧化铁后,然后熄火降温至90℃,通人氧气把铜氧化成氧化铜。在去除铜垢的同时在金属表面生成三价铁盐的钝化膜起到防锈效果。其反应机理为铁锈垢与 EDTA铵盐反应而被螯合溶解。

  铜单质是较难被O2氧化的,但形成螯合物后易被氧化,因为Cu2+/Cu的电极电位要比CuY2-/Cu的电位高得多,因此在含有螯合剂时EDTA溶掖中铜容易被Oj氧化。二价铁离子的螯合物FeY”易被空气中氧化成FeY-,而FeY-较易把Cu单质氧化。

  首先发生2FeY2-+ O2+H2O=2FeY-+20H-的反应,生成的FeY―又参加铜单质的氧化反应:Cu+2FeY-+Y4-=CuY2-+2FeY2-,产生的FeY-―又被循环应用到前一反应被氧化成FeY-。由于FeY2-的参与使铜单质的氧化要比直接被空气氧化快得多,使通入氧气把铜单质氧化成为可能。

  换热器在使用过程中,由于水处理设备运行不当;水质控制不达标,将不合格的软化水注入系统中,使水中的钙、镁、碳酸盐遇热后分解为碳酸钙和氢氧化镁沉淀物黏结在换热器的受热面上,形成了坚硬的水垢。由于水垢的导热性能差,造成了换热器换热效率的降低以及热能的严重浪费。从而影响了传热的效果。

  机械清洗方法是靠流体的流动或机械作用提供一种大于污垢粘附力的力而使污垢从换热面上脱落。

  机械清洗的方法有两类:一类是强力清洗法,如喷水清洗、喷汽清洗、喷砂清洗、刮刀或钻头除垢等;另一类是软机械清洗,如钢丝刷清洗和胶球清洗等。下面分别介绍这几类方法:

  喷水清洗,是用高压水喷射或机械冲击的除垢方法。采用这种方法时水压一般为20~50MPa。现在也有采用更高压力的50~70Mpa。

  喷汽清洗,这种清洗器在设计和运行上与喷水清洗器类似,用这种设备将蒸汽喷入换热器的管侧和壳侧,靠冲击力和热量除去污垢。

  喷砂清洗,是将筛分的石英砂(一般粒径在3~5mm)用压缩空气(300~350kPa)通过喷枪产生强大的线速度,冲刷换热器的管内壁,清除掉污垢,使管子恢复原有的换热特性。

  刮刀或钻头除垢,这种清洗机械只适用于管子或圆筒里面的污垢。在挠性旋转轴的顶端安装除垢的刮刀或钻头,靠压缩空气或电力(也有使用水力或蒸汽的)使刮刀或钻头旋转。

  胶球清洗,是用喷丸清洗器进行的。喷丸清洗器是由海绵球和将球推进需清洗的管子内部的流体喷枪组成,球为炮弹形,以半硬质发泡聚氨基脂的海绵体挤压而成,富有弹性。

  化学清洗方法,就是在流体中加入除垢剂、酸、酶等以减少污垢与换热面的结合力,使之从换热面上剥落。目前采用的化学清洗方法有:

  不必拆开设备能清洗到机械清洗不到的地方化学清洗均匀一致,微小的间隙均能洗到,而且不会剩下沉积的颗粒,形成新垢的核心可以避免金属表面的损伤,如机械清洗中的尖角能促进腐蚀并在其附近形成污垢进行了防锈和钝化处理清洗后可防止生锈化学清洗可在现场完成,劳动强度比机械清洗小。

  为了节省停工清洗的劳力和费用,延长运转周期、节约维修费用,现已研究出了各种在线机械清洗和在线化学清洗装置。

  在线化学清洗是近几十年来在化学清洗的基础上发展起来的,与化学清洗的最大不同是装置不停止运行。初期这种方法只适用于冷凝器和冷却器中冷却水侧污垢的清除,现在已成功地用于烃加工换热器。

  由于换热性能的低下,导致反应时间的增加。需要注意的是,即使附着了很薄一层污垢,也会大幅降低换热性能。

  附着在釜内壁上的污垢的掉落,前一釜的残渣混入等异物混入问题;以及由于污垢的附着使得反应时间变长,并因此造成异性反应物的生成、产品变色、每一釜产品的质量不能均一等问题。不光少量多品种用的反应釜,对于连续反应釜,一旦发生这样的问题,损失是巨大的。

  这影响到反应釜自身的使用寿命。这里所指的“腐蚀”,就是在污垢与釜内壁表面之间的间隙中由于液体的浓缩而形成局部电池效应,其结果为在污垢附着面上形成孔蚀、应力腐蚀等,从而降低了反应釜的耐用年数。

  插入反应釜中的温度计上若附着污垢,使得测定温度的延迟(Time Lag),从而影响了整个反应控制系统。

  釜内机械轴封处若附着污垢,可能导致釜内液体泄漏,甚至会有釜内气体喷出的危险性。

  釜内轴承、回转部位的污垢附着,会造成搅拌机振动过大,机械轴封的损伤等,对生产装置的整体安全性造成影响。

  1、机械清洗:采用高压清洗装置,使用高压水流通过喷头冲刷,将反应釜内壁及搅拌器表面上的坚硬垢物击碎,彻底剥离并清除掉。

  高压水射流清洗原理为将水压缩至高压,然后通过伸入釜内的清釜机器人上安装的喷嘴释放。压力能转变为水流的动能,通过这个能量对壁面污垢进行冲击实现清洗、清除的效果。与前两种清洗方式不同,高压水射流清洗为纯物理清洗,所使用的介质为水,成本非常低,但是效率非常高,高压水清洗所用时间非常短,与原来手工清除相比,一年下来能够节省大块的停釜清洗时间,若将这部分时间用于生产,将能额外产生可观的经济效益。同时,高压水不会对反应釜内壁造成任何损伤。目前在化工行业,高压水射流清洗已经逐步成为清洗方法的主流。

  2、化学清洗:首先要知道反应釜设备内的垢样成分,最好是取样分析。确定污垢成分后先做试验,选用清洗剂同时通过试验确定对设备金属不会造成腐蚀。然后通过现场架设临时循环装置将清洗液在设备内循环流动,洗去污垢。

  3、人工进釜手工清除:成本低是其最大优越性,但是进釜之前需要数小时的通风换气,清除过程中还须随时监视釜内氧气浓度,有缺氧的危险;同时人工刮铲除了不能完全清理之外,还会造成反应釜内壁的滑伤,这些滑痕客观上造成了残留物的进一步附着。人进釜清理也会造成产品卫生上的问题。一般来说,清理一台釜所需时间约为半天至一天。

  三种方法各有利弊,机械清洗不会对设备产生腐蚀,对硬垢可以有效清洗,但是用时长、劳动强度大;化学清洗用工少,清洗时间短,清洗彻底,但是可能会造成设备被腐蚀;人工进釜手工清除成本低,但是危险性较大,不能完全清理干净。因此化学清洗应用在污垢较软、薄的工况,机械清洗应用在污垢硬、厚的工况。

  1. 改善冷却效果,减少事故发生。反应釜水夹套清洗后,去除污泥使热交换器水夹套畅通,水质清澈,同时提高反应釜夹套热交换效率,改善了冷却效果,保证产品工艺,质量节能10%-30%以上,使反应釜水夹套安全高效运行。

  2. 保护换热设备,延长使用寿命,反应釜水夹套清洗后,可以防锈.防垢,避免热交换器腐蚀,损坏,投入缓蚀剂以后,可以使设备腐速度下降90%,使设备使用寿命延长一倍。

  3. 节能节水,减少成本,反应釜水夹套清洗 在去除水垢,阻止水垢形成,提高热交换率的同时减少电能或燃料的消耗。反应釜水夹套清洗,可以提高浓缩倍数,减少排污量,提高了循环水的利用率。

  4. 大量节省维修费用和停产损失。未经清洗的反应釜水夹套,会出现热交换器管路堵塞、结垢、腐蚀、超压停机,甚至发生故障及报废。

  根据管线中污垢的种类及清洗的目的可采用不同的清洗工艺。在此为大家介绍根据不同清洗目的采用的化学清洗工艺。

  通过物理或机械方法对管线表面的污垢给予一定冲击力使其剥离脱落。采用的方法有高压水射流清洗、PIG清洗、喷砂清洗、旋转机械清洗、吸引清洗及超声波清洗等,这些方法的原理在第二篇中已有详细介绍,在这里只对具体的清洗设备做些介绍。

  用小口径的喷嘴以高压水连续喷射,靠射流的冲击力可以去除管道中的污垢和堵塞物。肩压水射流清洗装置主要由高压泵动力装置,压力调节装置,高压管,各种喷枪,喷嘴组成,可装在工程车上,便于现场施工。

  根据管线内壁附着物的硬度,粘着性,油性等形态特点选用不同压力与不同类型的喷枪或喷嘴。对油性,粘着性附着垢一般选用20~30MPa压力,硬质垢选用30一70MPai对特硬垢或近乎堵塞的管道可采用150MPa或更高压力。

  根据清洗对象不同可采用刚性喷杆或柔性喷杆,前者适用于清洗直管,后者适用于曲管。喷杆头部接有喷嘴。喷嘴有多孔固定型和旋转型(见第十章有关图形),通过改变喷嘴孔的大小、形状、数量、喷射角度、方向可以改变和提高清洗能力。

  对弯曲形状的热交换器传热管,一般靠人工使用柔性喷杆,一根接十根地进行作业,近年来也采用机械化喷杆作业系统。

  是用电机或压缩空气、高压水驱动使前端的钻头发生旋转来清除管内硬质或软质污垢的方法。在钻头附近喷射出的低压的水起到冷却钻头、排除污垢的作用。对于不宜用水或酸清洗的污垢可用加压空气清除,可燃性污垢不能用加压空气可通氮气清除。

  清洗硬质污垢要用超硬金属制造的钻头,但应注意选择好与管道内径相适合的钻头以免造成管道内壁损伤。为提高清垢效率,钻头的刀刃有不同形状,操作时间转数可达10000r/mln以上。

  清洗软质污垢时,钻杆外径相对要细些,确保有足够的排污空间。机械清洗中钻头的旋转是靠挠性轴传递的,轴的中心是高压管,用这种方法可清洗完全堵塞的U型热交换器。也可以用穗形钢丝刷代替钻头清洗管道,同时用水把脱落的污垢排掉。

  是用塑料制成的弹丸清洗管道的方法。把弹丸用水压经渐缩管(发射装置)压人被清洗管内,利用弹丸与管壁的摩擦作用清除内壁的污垢。再利用管壁与弹丸接触面的泄漏反压水把除去的污垢向前输送,并从装在另一侧的渐缩管(接受装置)排出。其后再给渐缩管(接受装置)加压,弹丸反向压入管中并对管道进行清洗。弹丸在清洗管中反复进行往返运动达到清洗污垢目的;目前使用的弹丸是富有弹性可压缩的高发泡性聚氨酯材料制成的炮弹状或球状体。在其表面可嵌植磨料、钢丝刷和铁钉。

  类似的还有在炼化厂冷凝冷却器中使用的在线胶球连续清洗系统。穗形刷清污装置球随循环冷却水送人冷凝管内,胶球外径比管内径稍大,利用胶球对管壁的压迫作用l在行进中摩擦去除积垢,随水流胶球进入循环水出水口吸球网中并重复上述清洗过程,直至完成清洗。

  如果在管线中加入少量清洗药剂可用PIG机清洗、清除长距离管线中的积垢,如在输油管线中加入脱脂剂或脱蜡溶剂,用PIG清洗可去除管壁的油污。PIG清洗最易出现的故障是卡径式堵塞,这个问题可用逆方向吹送解决。在单纯用化学清洗剂不能完全清除掉管内污垢时可用化学清洗与PIG清洗相结合的方法。在清洗剂、罐中混入弹丸 (PIG),然后用泵以较高速度把清洗液打人清洗管中,在清洗管内由于流速急剧变化,弹丸发生螺旋运动并撞击管壁,在化学清洗剂与PIG清洗协同作用下可清除单纯用化学清洗剂难以去除的污垢。清洗完成之后可用弹丸分离装置把弹丸与清洗液分离。

  这是利用真空泵直接吸引的清洗方法,它适合于清洗由于液体中悬浮物在流速变动与涡流发生部位堆积成淤泥而造成的管道堵塞,只适合较易清除的污垢。吸引系统中应设置过滤器,同时作好排水处理。

  适合于小型精密机械的管道,如烧结金属管或微孔过滤器的清洗。利用水为媒体对清洗管线作超声波振荡处理,超声波产生的空穴和振动冲击作用可去除污垢。

  对于医药、食品、超纯水装置中的管线可采用电化学清洗。把金属管-浸入磷酸或硫酸的电解液中,并与直流电源的正极或负极相连(使金属管线成为电解槽的阳极或阴极),依靠在清洗表面上产生的氧气或氢气的掀动作用去除附着的污垢,这种方法只在特殊情况下使用。

  是利用石英砂、钢丸等磨料靠压缩空气作高速喷射,以去除管线内壁锈垢、油脂等污垢的方法,它对小口径较短管线清洗有较高效率,而对大口径管道进行喷砂清洗需用大量压缩空气,现场施工难以实现,对长距离管线由于压力损失太大也不适合用这种方法。

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