70.4 m3 PVC聚合釜循环水系统清洗

第36卷第6期聚氯乙烯Vol. 36,No. 62008年6月Polyvinyl ChlorideJun. ,200870.4m3PVC聚合釜循环水系统清洗冯召海*(新疆中泰化学股份有限公司,新疆乌鲁木齐830009)[关键词] 70.4 m' PVC聚合釜;敞开式循环水系统;化学清洗;[摘要]根据敞开式70.4m'PVC聚合釜循环水系统垢样组成.成垢原因分析以及以往在线清洗的经验,适时选择停车化学清洗。通过对各项运行数据的分析和比较证明此法效果明显,保证了70.4m' PVC聚合釜循环水系统的正常、高效运行,值得在行业内推广应用。[中图分类号] TQ325. 3;TQ051.3[文献标志码]B[文章编号] 1009 - 7937<2008)06 - 0028 - 04The cleaning of water circulation system for 70. 4 m3 PVC polymerizerFENG Zhao - hai(Xinjiang Zhongtai Chemical Co. ,Ltd. ,0rimqi 830009 ,China)Key words:70.4 m' PVC polymecrizer ;open - type water circulation system ;chemical cleaningAbstract: Based on the composition of scale sample of water circulation system for 70.4 m'PVC polymcrizer and the analysis on reasons for scaling as well as the on - line clcaning experi-ences. ,shutdown chemical cleaning at the right time were chosen. Through comparing and analyzingvarious operation data ,it was proved that this method had obvious effect and could ensure the nor-mal and efficient operation of water circulation system for 70.4 m' PVC polymerizer ,and was wor-thy of spreading.新疆中泰化学股份有限公司(以下简称中泰化面积19 m2 ,总换热面积89 m2 ,实际比换热面积1.26学)2003年国债项目新增3台70 m'聚合釜,投用m2/m’,直简段表面积57.8 m'。现有系统保有水量两年以后,发现在夏季高温生产过程中聚合釜超温、440 m' ,补充水量100 m? /h,循环水量1 000 m2/h。超压现象严重,换热效率明显下降,成为安全生产中-项不可忽视的重大隐患,同时造成设备效率明显聚合釜循环水系统由1台冷热水池(总容量440下降。针对上述存在的问题分析发现循环水系统设m')、4台500 m'玻璃钢喷淋冷却塔.4台循环水泵.3备结垢是主要原因,尤其是聚合釜半圆管夹套和内.台70.4 m'聚合釜等组成。系统简图见图1。冷管部分。中泰化学根据以往在不停车化学清洗经验的基础上,认真总结经验、分析原因,于2006年年底提出填料喷琳净却塔单台70.4m'聚合釜局部停车清洗的方案,经实施后证明:与不停车化学清洗的方法对比,清洗效果明显提高,不仅消除了安全隐患,而且保障了正常生产循环水辜的效率。补充水冷热水槐1中泰化学西山事业部70.4 m3 PVC聚合釜循环水系统简介聚合釜容积70.4 m' ,外形尺寸φ 3810X4 828, .中国煤化工简围长径比1.27: 1,夹套换热面积70 m2 ,内冷挡板换热YHCNMH G盾环冷却水系统，# [收稿日期] 2008 -03-12[作者简介]冯召海(1956-),男,工程师,现任新疆中泰化学股份有限公司工程研究院院长.28_..第6期冯召海:70.4 m' PVC聚合釜循环水系统清洗装置与设备24~27 C冷却水由水泵送往聚合釜等换热设备,冷32L氟泵(流量100 m' /h,扬程32 m)作为清洗泵,并将却因聚合反应产生的大量热，自身温度升高,变成内冷管与半圆管夹套分为两个独立的循环系统进行清30~40 C热水后送到冷却塔顶部,通过喷淋系统经洗,每个循环系统要求清洗通径截面积在0.14 m2时填料冷却,空气则由冷却塔底百叶窗空隙中进人塔均可以达到所需清洗流速,所以聚合釜清洗前,在6处内,并被塔顶风扇抽吸上升,与落下的水滴和雾化的循环水管进夹套法兰连接处加装φ30截流孔板。采水雾相遇进行热交换,水滴和水雾在下降过程中逐用截流孔板可以保证每- -回路具有相似的流通截面和渐变冷，当到达冷却塔下部集水池时,水温正好下降水力特性,使各回路流速相同,避免了由于各个回路位到24~27 C ,符合冷却水的要求,又重新送人系统差可能造成的流速差异。通过调节总阀开度,就可控形成循环,反复利用。制各回路流速。清洗方法为循环+浸泡。整个清洗系2结垢情况统应能进行正反向循环切换。清洗系统示意图见图2。.垢层状况:管道下部沉有部分生物黏泥,垢外表有一层灰黑色软垢,管壁上有一层灰白色硬垢,并有.大量隆起的坚硬锈瘤。垢样分析结果为:rw(Fe) 54. 8% ,w(Ca) 3. 34% ,w(Mg) 0. 28% ,wu(C) 2. 90% ,rw(S) 0.65%。据以上数据可知,垢样以铁锈垢为主,另有少量其他杂质。成垢原因有以下5点。A一偏心截流孔板(φ30,共6↑);B -聚合釜;(1)循环水在冷却塔内冷却的同时,与逆流的空C.D、E.F.I- 玻璃钢球阀;G.H-盲板小一截流孔板(φ 30,共2↑);气充分接触,使循环水的含氧量接近饱和。K一循环泵;L一清洗槽:虚线部分为φ 65的胶管连接(2)系统内循环水在蒸发的同时,其中各种盐离图2清洗系统示意图子不断被浓缩。4清洗过程(3)补充水水质含盐量较高,循环水冷却塔现场(1)水力冲洗及系统试压。与电石渣场距离较近，容易接受Ca2* ,进一步促进根据设计要求建立临时系统,然后进行水力冲水垢的形成。洗及系统试压。水力冲洗的目的是除去被清洗系统(4)循环水系统材质有碳钢、不锈钢及铜等,为内的灰尘、焊渣、铁锈、泥沙等杂物。电化学加速腐蚀提供了条件。系统试压:系统安装完毕后,应通清水进行试(5)整体循环水系统温度较低,碳酸盐成垢倾向漏。向系统注水,用循环泵开启使系统处于循环状低于氧化铁成垢倾向。态,用回液阀调升系统压力在设计压力允许值内,巡.3清洗方案的确定回检查被清洗系统中焊缝、法兰、阀门、短管连接等因系统循环水循环量较大,系统内材质有碳钢、处是否有泄漏点出现，如有应及时进行处理。不锈钢、铜及水泥等,如采用不停车在线清洗的方在水力冲洗过程中应定期开启各排污阀及放空法,会因较难控制酸度、流速及缓蚀剂浓度等工艺指.阀，以便将系统内的污物和空气冲出。标而造成清洗事故。且不停车在线清洗对铁锈垢的(2)酸洗。去除能力有限(据相关资料介绍,其锈垢除垢率- -般酸洗的目的是利用酸洗液与铁锈(FcO、Fe2O3、为50% ~70%)。Fe;O.等)、污垢等进行化学和电化学反应,生成可新疆地区冬季环境温度低,因而决定采用减产逐溶性物质,从而使水套内表面清洁,达到提高换热效台停釜隔离、轮流停车清洗的方法。全部清洗作业时率、安全生产的目的。酸洗是整个化学清洗过程中间严格控制在24 h以内(包括置换、隔离、盲断、复位的关键步骤。及清洗准备时间),可保证对生产的影响最小。中国煤化工!情况，酸洗时可清洗工艺过程为:水冲洗及系统试压一+酸洗选择不三功经验并结合现一→水冲洗-→漂洗一→ 中和钝化一→ 人工处理复位。场的实THC N MHG量技术监督局备考虑到铁锈垢需要- -定的循环清洗流速(0.10~案的 LX168化学清洗剂,该清洗剂主要由有机酸0.25 m/ s)才能将其冲刷剥离干净,因此选用100FSB- (甲 酸、氨基磺酸羟基乙酸)作为清洗主剂,无机酸29装置与设备聚氯乙烯2008年(硝酸)调节pH值,通过加入获得国家科技发明奖剂,待循环均匀后,逐渐加人漂洗药剂进行漂洗。在.的多用酸洗缓蚀剂Lan-826JFC渗透剂和还原剂漂洗过程中应定时进行放空和切换。当铁离子浓为助剂的清洗剂配方,既可保证除垢率达90%以度酸浓度在0.5 h内基本不变时结束漂洗。漂洗上,又可使设备不被清洗液腐蚀,稳定、高效地解决.的作用是利用漂洗剂与残留在系统中的铁离子络了金属在酸洗时H*腐蚀和Fe2+加速腐蚀的问题。合,以除去水冲洗过程中金属表面可能生成的浮锈，水冲洗结束后,调整系统处于正循环状态,加入降低系统内铁离子浓度,为钝化打好基础。缓蚀剂质量分数为0.3%~0.4%、还原剂质量分数(4)钝化。.为0. 03%~0.04%的药品,循环15 min,使聚合釜.酸洗后的金属表面处于较高活性状态,容易产各部位温度及药剂均匀,然后加质量分数为4%~生二次浮锈,通过对金属表面进行钝化处理,可以在6%的LX168化学清洗剂清洗,控制系统进口酸质金属表面形成一层氧化膜,使金属处于钝态,防止二量分数不超过8%,当计算量的药剂加人浓度基本次浮锈的生成。达要求时停止加药(此时循环药剂的pH值小于1),5清洗效果调整液位(循环槽内保持低水位),向聚合釜内通蒸在整个聚合釜系统酸洗结束后,拆开法兰,检查汽升温至规定值,计时酸洗,每15~ 30 min取样(进酸洗效果。结果表明,酸洗后管道内的水垢、锈瘤已口、出口)一次,检测酸浓度和Fe2*、Fe'*浓度,清洗全部清洗干净,可见银灰色钝化膜。过程中通过阀门切换使正向循环、反向循环回路每.清洗结束后,取出同时酸洗的挂片称重分析。隔1 h转换运行。清洗终点根据检测结果确定:测称量操作步骤:①将标准试件放置于无水乙醇中浸定进出口铁浓度基本平衡,酸质量分数两次测试小泡5min.②将试件取出,用定性滤纸擦去表面液于0.1%,监视管段清洗干净,结束酸洗。体。③将试件放置于干燥器中干燥30 min.④取酸洗结束后,排净酸洗液,然后充人新鲜水进行出用万分之一天平称量。正反向冲洗,目的是除去残留的酸洗液及洗落的固分析结果为:平均腐蚀速率碳钢为1.28 g/体颗粒。(m2●h) ,不锈钢为0.22 g/(m2●h),均小于国家标(3)漂洗。准,详见表1.冲洗后,将系统充水并建立循环，先加入缓蚀表1化学清洗 用标准腐蚀试件称量记录酸洗前称重酸洗后称重 酸洗时间标准试件面积实际腐蚀速事平均腐蚀速率序号挂件编号安装位置材质_hm2g(m2●h)-1g●(m2.h)-1126#20.684 820.679811.40.002 859 230.150. 15内冷管回水ss2240#22.518622. 480 11.181.0央套进水CS223522.547 022.370 3内冷管进水CS236#22. 605 522.570 11.091.08内冷管回水Cs2238#22. 478222.446 90.96夹套进水Cs512520.521 4.丢失取消内冷臂进水ss注:试件2235*由于安装于内冷管进水口,受水流冲击影响大,变形严重,取消。实际腐蚀速率达到5.42 g/(m2●h).现场DCS结果分析:选取2#釜清洗前后在反应过程中,循环水开度调节及循环水量曲线图效果对比。清洗前曲线图见图3、图4,清洗后曲线图见图5、图6。循环水夹套调节阔开度福环术内冷馆运行电流街环水.循环水内冷竹流量.中国煤化工的循环水曲线Fc ,压力为0.5 MPa)YHCNMHG图31月7日2* 釜反应时的循环水曲线(下转第33页)(反应过程中循环水进水温度为13 C ,压力为0. 58 MPa)30第6期周维:高效导向筛板的研究与应用装置与设备乙炔等低沸物,而在塔釜则为二氯乙烷等高沸物杂质和可提高塔的生产能力;生产上,可以提高产品质量.延氯乙烯,再将塔釜得到的含高沸物杂质的氯乙烯送人高长检修周期,使企业获得了巨大的经济收益。沸塔,进一步分离之后,在塔顶得到较纯净的氯乙烯,副5结论产物二氯乙烷等高沸物则主要聚集在塔釜。(1)高效导向筛板具有生产能力大、塔板效率氯乙烯精馏属于易自聚物系的精馏,该过程一般高塔压降低、结构简单、造价低廉、维修方便等优是在泡点温度条件下进行的。在这样的温度下,物系.点,在PVC精馏工段中低/高沸塔的易自聚物系精.往往会出现自聚反应,生成黏性微团或颗粒;在塔板的馏有很好的效果。鼓泡区,特别是塔板两侧的弓形区域内,由于存在液相(2)新型高效导向筛板应用于PVC工业乙炔清返混和物料停滞现象,自聚现象更加突出,所生成的黏净工段及氣乙烯精馏工段中,达到了节能、降耗、提性微团互相粘连、长大,一部分难以被液流冲刷带走，高产品质量、生产周期延长的目的,取得了可观的经黏附在塔板.上,形成堵塔、液泛。一旦堵塔,很难用在济效益。线蒸煮清洗等方法处理,必须停车,影响生产。[参考文献]例如,厂家对氯乙烯单体质量要有如下要求:产[1]庄志军,刘桐安,卫广业.导向筛板塔流体力学性能研兖品中二氯乙烷等高沸物的质量分数小于0. 005%, .[J].吉林化工学院学报,1997,14(4):15- 19.乙炔等低沸物的质量分数小于0.0005%,氯乙烯纯[2]胡竞民,赵其垒,李瑞霞，等.大孔径筛板的性能研究[J].度大于99. 99%(干基)。北京化工大学传质与分离.石油化工,1985, 14(3):383 - 390.工程研究中心根据工艺条件及产品质量要求,利用[3]于鸿寿,张满朝,萧成基.大孔筛板流体力学性能研究[J].化工学报，1984(4):344 - 390.先进的化工软件对低/高沸塔进行了模拟计算,通过.[4]李群生,张泽廷,邱顺恩.高黏度物料精馏的研究与应用综合考虑塔板数与回流比的关系,着眼于能耗及经[].化工进展,2001 ,20(5):32 - 35.济效益,选取最优的操作塔板数及回流比，使低沸[5]祁红志.机械制造基础[M].北京:电子工业出版社，物、高沸物的含量都达到工艺要求。2001 ,高效导向筛板在PVC行业中的低/高沸塔应用已[6]北京化工学院基本有机化工教研组.导向筛板研究[].经获得良好效果:塔压降方面，低/高沸塔压降小,仅为化学工程,1976(5):60-74.20~25 kPa, 符合工艺上小于30 kPa的要求;节能方面，[7]荆长生.机械制造工艺学[M].西安:西北工业大学出用高效导向筛板可使回流比减小，从而实现节能(节能版社,2003.[编辑:陈立春]30% ~50%) ,同时由于回流比降低,塔内负荷减小,还(上接第30页)根据清洗前后曲线对比可知,反应至90min高循环水夹套调售图开度峰期时,循环水夹套流量无明显变化，反应至后期时运行电流(260 min左右),清洗后循环水流量小于清洗前。福环水内冷馆新环水夹套流足↓国节圆开度同时,观察内冷管流量可以看出清洗后效果较明显，环水内沙管流a流量较小。2#釜在清洗后,同样反应条件下,循环水流量时间较清洗前小,同时根据现场操作可以看出，循环水圈51月11日2=釜反应时的循环水曲线(反应过程中循环水进水温度为16.2 C ,压力为0.5 MPa)DCS自控也较以前好。精环水内冷竹流敬6结论畅环水火套调节闻开文运行电流，根据以上分析可以看出,利用冬季环境温度低夹套流量福环术内冷管的特点,采用减产逐台停釜隔离、轮流停车清洗聚合第釜的方中国煤化工明显，同时时间短、可波行业生产中推广应用。YHCNMHG'围61月12日2*釜反应时的循环水曲绒(反应过程中循环水进水温度为13.6 C ,压力为0. 60 MPa)33