低温甲醇洗装置的除垢清洗

实用技术清洗世界第25卷第4期Cleaning World2009年4月文章编号:1671 -8909(2009)04 -0001 -05低温甲醇洗装置的除垢清洗杨灵'孙丰海’柴齐飞'贾艳秋'徐娇'(1.蓝星环境工程有限公司,北京101318;2.山东华鲁恒升化工股份有限公司,山东德州253024)摘要:低温甲醇洗装置长时间运行后 ,易在换热器、填料等小空隙处结垢,造成堵塞,使换热效率下降,影响设备安全生产和使用寿命。以山东华鲁恒升公司的低温甲醇洗装置为例,通过垢样分析,综合考虑了缠绕式换热器、复合塔板的结构特点,制定了一套化学清洗工艺。清洗效果明显,装置运行平稳;取得了良好的经济利益和社会效益。关键词:低温甲醇洗装置;结垢;缠绕式换热器;复合塔板;清洗中图分类号:TQ223.12*1文献标识码: B .Descaling and cleaning of rectisol unitYANG Ling' ,SUN Fenghai ,CHAI Qjfei' ,JIA Yanqiu' ,XU Jjiao'(1. Bluestar Environmental Engineering Co, Ltd, Bejjing 101318, China;2. Shandong Hualu Hengheng Chemical Co, Id, Dezhou, Shandong 253024, China)Abstract:After long running, rectiol unit has been easy scaled in the heat exchanger , fling such ass8mall gaps department. The effect of heat transfer decreased, it can impacted production and life safe-ty equipment In this paper rectiol unit of Shandong Hualu Hengsheng Corporation as an example,through the scale sample analysis , considering the coiled heat exchanger, the structural charateristicsof composite plate, to develop a set of chemical cleaning process , cleaning efeets of obviously, de-vices running smooth; achieved good economic benefits and social benefits.Key words :rectisol unit; scaling; winding heat exchanger; composite plate; cleaning低温甲醇洗工艺( Rectisol Process)是20世纪50H2S.CO2及各种有机硫等杂质。在以渣油和煤为原年代初德国林德( Linde)公司和鲁奇( Lurgi)公司共料的大型合成氨装置上,大多采用这种净化工艺。同开发的,采用物理吸收法的,-种酸性气体净化工此外,该工艺还广泛应用于甲醇合成、羟基合成、工艺。该工艺使用冷甲醇作为酸性气体吸收液,利用业制氢、城市煤气和天然气脱硫等生产装置的净化甲醇在- 60C左右的低温下对酸性气体溶解度极大工艺中。 目前， 国内外已有百余套大中型工业化装的物理特性,同时分段选择性地吸收原料气中的置的酸性气体脱除采用了该净化工艺"。收稿日期:2008 -09-10作者简介:杨灵(1972 -) ,男,陕西商县人,技师,主要从事化学清洗工作。.2.清洗世界第4期铁沉淀物。由于该系统是一个封闭循环系统,这些1待清洗装置简介沉淀物不容易带出,日积月累,越来越多,跟随甲醇山东华魯恒升化工股份有限公司低温甲醇洗装循环,带入各个换热器塔盘,从而影响了整个系统的置采用了国内自主开发的低温甲醇洗净化工艺,采换热效果和吸收效果。为改变生产的被动局面,对低用大连理工大学的专利技术,- -步法脱除原料气中温甲 醇洗装置进行全面的化学清洗是有必要的。的硫化物与CO2。- -期低温甲醇洗装置有3个独立的吸收塔,共用-套再生系统进行溶液再生。3个4垢样分析吸收塔对应的后工序分别是300kVa合成氨装置、从缠绕式换热器和水气分离塔分别剥取污垢200kUa甲醇装置和100k/a一氧化碳装置,俗称样,观察外观主要为片状发黑物,厚度约1mm,还有“一头三尾"流程。具体工艺流程见图1。少量不规则块状物。污垢水洗后,简单酸溶实验时[吸收塔A]一 [ 300k/a合成氨为微溶;用热碱液浸泡时部分脱落;剩余物灼烧产生匹他一[交换[吸收图B ]- - 200k/a中p H刺鼻难闻气味。结合生产工艺，初判该垢物为硫的L -[吸收塔C]一+100k/'a 氧化碳化合物。图1低温甲醇洗净装置工 艺流程污垢样经元素组成分析，确定其元素组成(见表其中二氧化碳吸收塔A/B单塔设计能力:最大1)。表1垢样的元素组成660v/d,最小340Vd。吸收塔C单塔设计能力:最大340V/d,最小200v/d。吸收塔A/B/C都单独配备有元素质量分数/%段间换热器、甲醇冷却器、进料气冷却器、进料气体ia0.12甲醇/水分离罐等设备(2]。Mg0. 1040.032装置污垢形成原因与危害si0.08C0.66公用工程的不洁净是形成污垢物的主要原因:Fe58. 69不合格氮气中的氧气造成系统中的设备内壁氧化,An0.30 .产生铁的氧化物;在检修时用不合格的管道水置换甲醇物料,将铁的氧化物等杂质带进甲醇系统中;在据此,污垢样判定为硫硫和铁的化合物。装置停开车时可能发生不洁净低压氮气管网中铁的又对残存在系统内的甲醇溶液做了进一步分氧化物与工艺气中的硫化氢.硫氧化物、水结合形成析,发现含大量污垢的甲醇溶液颜色呈墨黑;沉降硫与铁的化合物。硫与铁的化合物低温工况下粘附后,分层甲醇溶液呈无色透明状,且物理性质未发生在换热器、塔板、填料等小空隙处,造成堵塞,不仅使变化;沉淀物为黑色细微颗粒。该颗粒物经元素组换热效率下降、循环量难以平衡,能耗加大;而且进成分析确定其化学成分与所剥取的污垢基本相同。一步引起局部腐蚀,影响到设备安全生产和使用寿最终,断定污垢主要为硫硫和铁的化合物。命,造成效益损失。5清洗工艺3装置清洗的必要性根据低温甲醇洗装置主要设备参数和垢样分析装置长时间运行后,系统内有大量的煤粉,硫化结果制定安全 、有效的清洗I艺是清洗成功的关键。第25卷.杨灵等.低温甲醇洗装置的除垢清洗3.其中,缠绕式换热器是低温甲醇清洗装置主要设备电:三相(380V) ,单相(220V);之一,具有换热量大换热效率非常高;加工难度大、蒸汽:压力0.5~ 1MPa,流量6 ~8Vh;换热管管壁很薄、非常精细,并且价格昂贵,其清洗氮气:纯度大于99% ,干燥、无油、压力为0.2~工艺技术的选择就非常重要。0.6MPa.由于低温甲醇洗装置污垢主要化学成分Fe占5.2清洗程序及操作.58. 69% ,为了避免清洗液中过快产生大量铁离子，5.2.1 水冲洗及 系统试压减少铁离子对设备的损害,划分多循环清洗系统逐水冲洗及试压的目的是除去系统中的疏松、脱个清洗;为将清洗剥离下来的污垢随清洗液带出来，落的污垢 ,并在模拟清洗状态下对临时接管处泄谝每个清洗系统设计正反向循环;严格控制好清洗情况进行检查。 水压检漏试验时,将全系统注满水，流速,保证各阶段水冲洗流速不小于1m/s。调节出口回水阀门,控制泵压到1 ~ 1.5MPa。检查清洗步骤为:临时系统安装、水压试验一碱煮转系统中焊缝、法兰、阀门、管段连接处泄漏情况并及化- -水冲洗-酸洗- -水冲洗- -漂洗- -中和钝化- 人时处理,以保证清洗过程中的正常进行。冲洗时,先工清理检查-氮气置换、封包。以高位注水,低点排放,以便冲洗、排出污物,控制进5.1清洗前准备出水平衡;定时进行正反向切换冲洗,冲洗流速控制5.1.1清洗系统的建立在1~1.2m/s。当进出水浊度基本- -致时,冲洗结在各系统化学清洗前,将被清洗系统中不允许東。参与化学清洗的部件,如流量计(孔板)、调节阀、压5.2.2碱煮转化[3]力表、温度计等测试、测量仪表、过滤网、过滤器芯及碱煮转化的作用是将污垢中硫、硫和铁的化合单向阀芯等在经过业主的同意后拆除，并采取临时物在较高温度下通过化学反应转化并部分剥离,也短管临时旁路及盲板等措施对拆除部件的位置进是为酸洗过程中的有效成分更完全、彻底地同被清行处理。关闭并隔离与化学清洗系统无关的阀门，洗表面接触,促进污垢的溶解,保证清洗效果打基以防清洗液的串液。拆装部位均应挂牌,标明位置，础。水冲洗结束,循环加热升高温度。逐渐加入脱对拆下的设备附件按要求单独处理,以备清洗后安脂药剂，清洗液混合均匀后,按所分系统进行正反向装复位。循环,当系统碱液碱度、浊度基本平衡,即可结束脱清洗系统划分:以每台设备(塔、罐、换热器及部脂。工艺条件:温度80 ~90C ;流速0.2 ~0.5m/s;分相应管线)为一独立单元,工艺管线另设单元清时间12 ~ 24h。主要药剂:表面活性剂0.5%、渗透洗;可以根据设备管理方的条件,所有清洗单元系统剂0.5%、蓝星硫化物转化剂15%等。一次建立完毕,各单元系统间隔离;在有些系统结束5.23碱煮转化后水冲 洗清洗的排液较干净时,可用来冲洗另外- -个系统,以该步骤目的是冲掉系统内的脱脂残液和已脱落减少清洗废水总量。的污垢。碱煮转化液排净后,即刻用大量热水进行为了检查化学清洗效果,在循环系统中安装监视正反向冲洗，冲洗流速控制在1 ~ 1.2m/s。当进出管段。监视管段上污垢应与被清洗设备污垢相同。口水质基本一致,即可结束冲洗。5.1.2公用工程条件5.2.4酸洗除垢水:根据清洗质量及设备材质的要求选用脱盐酸洗的目的是利用酸洗液与污垢类物质和腐蚀水,流量大于100m'/h为宜;产物进行化学反应,生成可溶物,使设备表面清洁。清洗世界第4期配制酸洗液,检查酸洗液是否充满系统,进行循环清统中,打开每个排空阀门,用氮气进行吹扫置换。个洗,并定期切换正反向,在循环过程中每隔一定时间别不宜吹扫的设备,打开端盖、人孔对沉积在设备底进行排污和放空,以避免产生气阻和导淋堵塞,影响部的沉积物进行人工清理。 清理完毕后,在微正压清洗效果。定时取样分析,当监测管段污垢已经完全(0. 01 ~0. 0SMPa)状态下进行氮气封存保护,直至除尽，呈金属本色;酸洗液相邻两次分析酸质量分数开车使用设备。差小于0. 1% ;铁离子质量浓度小于500mg/L,且趋于5.3清洗废液处理稳定时,即为终点,可结束酸洗。工艺条件:温度40(1)化学清洗废液的排放应符合CB 8978-~45C ;流速0.2 ~0. 8m/s;时间4~6h。主要药剂:复1996<污水综合排放标准》进行,达标排放。合中强酸7% ~8%缓蚀剂0.3%、还原剂适量等。(2)酸洗液用碱中和pH至6~9,然后排入厂方5.2.5酸洗后水冲洗污水处理池或用槽车运至专业污水处理厂处理。酸洗结束后,排净酸液,充满新鲜水对全系统进(3)碱洗液用酸中和pH至6~9 ,然后排入厂方行开路冲洗,去除残留在系统中的酸液和洗落的颗粒。冲洗流速控制在1 ~1. 2m/s。不断轮换开启系(4)各阶段冲洗水排人厂方污水处理池。统中导淋,以便使沉积在短管内的杂物、残液排净。5.4清洗质验收当出水pH近中性,进出水水质基本稳定后即可结束(1)清洗质量应符合HG/T2387- -2007<工业设冲洗。备化学清洗质量标准》的规定,除垢率≥95%以上;5.2.6漂洗碳钢标准试片的腐蚀率≤6g/(m2●h) ,不锈钢标准漂洗的目的是采用稀的柠檬酸与残留在系统中试片的腐蚀率≤1g/(m2●h)。.的铁离子络合,且除去水冲洗过程中可能生成的浮(2)被清洗表面呈金属本色,无二次浮锈。锈,以减低系统内的铁离子含量,保证钝化效果。当(3)部分关键设备,如缠绕式换热器,可做24h漂洗液相邻两次分析酸质量分数差小于0. 1%和铁水压试验。离子质量浓度小于300mg/L且基本平衡时,即可结5.5 清洗过程中的安全措施東漂洗。工艺条件:温度(85 +5)C;流速0.2~参加清洗人员必须认真学习有关安全的各种规0. 8m/s;时间1.5 ~ 2h;主要药剂:柠檬酸0.8% ~章制度 ,熟记操作工艺规程,熟悉施工环境;现场应1%、缓蚀剂0.3%、氨水适量等。制定详尽应急预案。5.2.7中 和钝化值得注意的是,硫与铁的化合物与酸发生化学中和钝化的目的是为了防止酸洗后处于活性状反应会生成硫化氢、二氧化硫等有害气体,所以在清态的金属表面重新氧化,产生二次浮锈。要求此时洗施工时防止人员安全事故和环境污染事故非常重系统内铁离子质量浓度不高于300mg/L,钝化液要要。 主要安全措施如下:充满系统。钝化过程应注意定时排空和排污。工艺(1)清洗施工区域隔离保护,严禁交叉作业、动条件:温度50 ~60C;流速0.2~0.8 m/s;时间4~6火 ,与清洗无关人员不能进入,并派专人监护;h; pH为9.0 ~ 10.0;主要药剂: Na,PO3 1%、NaNO2(2)清洗排空时,操作人员必须戴好防护面具,0.5%、氨水适量等。并且将排出气体通人碱性溶液(生石灰水)里,防止5.2.8干燥、人工清理检查有毒气体溢出形成危害;钝化结束、排尽钝化液。将氮气通入到清洗系.(下转第18页)●18.清洗世界第4期参考文献199.11(1):50-53.[1]钟日铭. Pro/ ENGINEER Wildire 3. 0中文版机械设计实[3]毛裙,陈洪月,谢苗.基于Pro/E的自顶向下的产品参数例教程[ M].北京:清华大学出版社,2007.化设计[J].机械研究与应用,2007 ,20(4) :102 - 103.[2]吴水明,冯培恩潘双夏,等.一个支持top - dowm设计的[4]张红旗.雷达结构设计中的自顶向下设计方法研究[J].产品建模系统[J].计算机辅助设计与图形学学报，机械与电子,2006,12:3 -6.eeeeeeceeeeeeeeeeeeeeteeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeee(上接第4页)(3)清洗排空适宜两人以上操作,控制排放阀门阀板上结垢太厚,操作人员马虎,阀门开关不灵活,应缓慢开关,防止液体贱出;造成堵塞,通过外力疏通才解决问题。(4)清洗排空地点应备有临时冲洗水，以防不7建议测;(5)如果排放气体不慎溢出,可用冲洗水形成水(1)在役低温甲醇洗装置清洗给甲醇洗工艺提雾处理,并及时清理事故现场;供了一个干净、稳定的运行环境，保障了装置安全、(6)排出的废水按清洗废水排放方式处理[5]。高效的生产运行。为了装置的安全、平稳运行和企业长期的利益,低温甲醇洗装置开车前的清洗也很6清洗效果重要。此次山东华鲁恒升公司低温甲醇洗装置的清洗(2)加强低温甲醇洗装置的管理,严格按工艺操非常成功。清洗效果完全符合设备管理方的质量要作要求执行氮封、水置换等步骤。例如,在施工时,求。洗后装置运行平稳,降低了能耗,增加了企业效发现-些设备方,在检修过程中用消防水等不合要益,创造了社会价值。清洗后的局部照片示于图2。求的水置换系统;在设备内加工焊接完没有进行彻底清洗等,都会给设备安全运行埋下隐患。[1]汪家铭.低温甲醇洗净化工艺技术进展及应用概况[].江苏化工，2007(4):13 -17.[2]赵新江,胡志香，低温甲醇洗装置在华鲁恒升的应用[J].大氨肥2008,31(4)245 -247. .[3]任建新。化学清洗[M]. 兰州:甘肃科学技术出版社,1993 :214 -215.[4]余存烨.石化设备碱洗与应力腐蚀破裂[J].清洗世界,图2缠绕式换热 器清洗后的效果2008 ,24(3),13-18.在清洗过程中也有-些不足之处:由于清洗时[5]张晓军.低温甲醇清洗装置甲醇污染物分析[J].大氮有大量污垢脱落,造成个别排污阀堵死;主要原因是肥,2002 ,25(3) ,188 -189.