實劇拉求清洗世界第25卷第4期Cleaning World2009年4月文章編號:1671-8909(2009)04-0001-05低溫甲醇洗裝置的除垢清洗楊靈孫豐海柴齊飛'賈艷秋!徐嬌(1.藍(lán)星環(huán)境工程有限公司,北京101318;2.山東華魯恒升化工股份有限公司,山東德州253024)摘要:低溫甲醇洗裝置長時間運行后,易在換熱器、填料等小空隙處結(jié)垢,造成堵塞,使換熱效率下降,影響設(shè)備安全生產(chǎn)和使用壽命。以山東華魯恒升公司的低溫甲醇洗裝置為例,通過垢樣分析,綜合考慮了纏繞式換熱器、復(fù)合塔板的結(jié)構(gòu)特點,制定了一套化學(xué)清洗工藝。清洗效果明顯,裝置運行平穩(wěn);取得了良好的經(jīng)濟利益和社會效益。關(guān)鍵詞:低溫甲醇洗裝置;結(jié)垢;纏繞式換熱器;復(fù)合塔板;清洗中圖分類號:TQ223.12·1文獻(xiàn)標(biāo)識碼:BDescaling and cleaning of rectisol unitYANG Ling, SUN Fenghai, CHAI Qifei, JIA Yangiu', XU Jiao(1. Bluestar Environmental Engineering Co, Ltd, Beijing 101318,China2. Shandong Hualu Hengsheng Chemical Co, Ltd, Dezhou, Shandong 253024, China)Abstract: After long running, rectisol unit has been easy scaled in the heat exchanger, filling such assmall gaps department. The effect of heat transfer decreased, it can impacted production and life safe-through the scale sample analysis, considering the coiled heat exchanger, the structural characteristicsof composite plate, to develop a set of chemical cleaning process, cleaning effects of obviously, devices running smooth; achieved good economic benefits and social benefits.Key words: rectisol unit; scaling; winding heat exchanger; composite plate; cleaning低溫甲醇洗工藝( Rectisol Process)是20世紀(jì)50H2S、CO2及各種有機硫等雜質(zhì)。在以渣油和煤為原年代初德國林德( Linde)公司和魯奇(Lurg)公司共料的大型合成氨裝置上,大多采用這種凈化工藝。同開發(fā)的采用物理吸收法的,一種酸性氣體凈化工此外該工藝還廣泛應(yīng)用于甲醇合成羥基合成、工藝。該工藝使用冷甲醇作為酸性氣體吸收液利用業(yè)制氫城市煤氣和天然氣脫硫等生產(chǎn)裝置的凈化甲醇在-60℃左右的低溫下對酸性氣體溶解度極大工藝中。目前,國內(nèi)外已有百余套大中型工業(yè)化裝的物理特性同時分段選擇性地吸收原料氣中的置的TH中國煤化工藝CNMHG收稿日期:008-09-10作者簡介:楊靈(1972-),男陜西商縣人技師,主要從事化學(xué)清洗工作。清洗世界第4期1待清洗裝置簡介鐵沉淀物。由于該系統(tǒng)是一個封閉循環(huán)系統(tǒng),這些沉淀物不容易帶出,日積月累越來越多,跟隨甲醇山東華魯恒升化工股份有限公司低溫甲醇洗裝循環(huán),帶入各個換熱器塔盤,從而影響了整個系統(tǒng)的置采用了國內(nèi)自主開發(fā)的低溫甲醇洗凈化工藝,采換熱效果和吸收效果。為改變生產(chǎn)的被動局面對低用大連理工大學(xué)的專利技術(shù),一步法脫除原料氣中溫甲醇洗裝置進行全面的化學(xué)清洗是有必要的。的硫化物與CO2。一期低溫甲醇洗裝置有3個獨立的吸收塔,共用一套再生系統(tǒng)進行溶液再生。3個4垢樣分析吸收塔對應(yīng)的后工序分別是300k/a合成氨裝置從纏繞式換熱器和水氣分離塔分別剝?nèi)∥酃?00a甲醇裝置和100a一氧化碳裝置,俗稱樣,觀察外觀主要為片狀發(fā)黑物厚度約1mm,還有頭三尾”流程。具體工藝流程見圖1。少量不規(guī)則塊狀物。污垢水洗后,簡單酸溶實驗時吸收塔A}〖300a合成氦為微溶;用熱堿液浸泡時部分脫落;剩余物灼燒產(chǎn)生(化}交換氣吸收日200kt/a甲刺鼻難聞氣味。結(jié)合生產(chǎn)工藝,初判該垢物為硫的吸收塔C}→100kUa氧化碳化合物。圖Ⅰ低溫甲醇洗凈裝置工藝流程污垢樣經(jīng)元素組成分析,確定其元素組成(見表其中二氧化碳吸收塔A/B單塔設(shè)計能力:最大1)°660d,最小340Ud。吸收塔C單塔設(shè)計能力:最大表1垢樣的元素組成340/d,最小200/d。吸收塔AB/C都單獨配備有元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)%段問換熱器、甲醇冷卻器、進料氣冷卻器、進料氣體0.12甲醇/水分離罐等設(shè)備2。0.102裝置污垢形成原因與危害0.08公用工程的不潔凈是形成污垢物的主要原因0.6658.69不合格氮氣中的氧氣造成系統(tǒng)中的設(shè)備內(nèi)壁氧化,0.30產(chǎn)生鐵的氧化物;在檢修時用不合格的管道水置換甲醇物料將鐵的氧化物等雜質(zhì)帶進甲醇系統(tǒng)中;在據(jù)此,污垢樣判定為硫、硫和鐵的化合物裝置停開車時可能發(fā)生不潔凈低壓氮氣管網(wǎng)中鐵的又對殘存在系統(tǒng)內(nèi)的甲醇溶液做了進一步分氧化物與工藝氣中的硫化氫、硫氧化物水結(jié)合形成析發(fā)現(xiàn)含大量污垢的甲醇溶液顏色呈墨黑;沉降硫與鐵的化合物。硫與鐵的化合物低溫工況下粘附后,分層甲醇溶液呈無色透明狀且物理性質(zhì)未發(fā)生在換熱器、塔板、填料等小空隙處,造成堵塞,不僅使變化;沉淀物為黑色細(xì)微顆粒。該顆粒物經(jīng)元素組換熱效率下降、循環(huán)量難以平衡,能耗加大;而且進成分析確定其化學(xué)成分與所剝?nèi)〉奈酃富鞠嗤２揭鹁植扛g影響到設(shè)備安全生產(chǎn)和使用壽最終,斷定污垢主要為硫、硫和鐵的化合物。命,造成效益損失s YH中國煤化工3裝置清洗的必要性CNMHG根據(jù)低溫甲醇洗裝置主要設(shè)備參數(shù)和垢樣分析裝置長時間運行后,系統(tǒng)內(nèi)有大量的煤粉硫化結(jié)果制定安全、有效的清洗工藝是清洗成功的關(guān)鍵。第25卷楊靈等.低溫甲醇洗裝置的除垢清洗3其中,纏繞式換熱器是低溫甲醇清洗裝置主要設(shè)備電:三相(380V),單相(220V);之一,具有換熱量大、換熱效率非常高;加工難度大、蒸汽:壓力05~MPa,流量6-8/h換熱管管壁很薄、非常精細(xì),并且價格昂貴,其清洗氮氣:純度大于9%,干燥、無油、壓力為0.2工藝技術(shù)的選擇就非常重要。0.6MPa。由于低溫甲醇洗裝置污垢主要化學(xué)成分Fe占52清洗程序及操作5869%,為了避免清洗液中過快產(chǎn)生大量鐵離子,521水沖洗及系統(tǒng)試壓減少鐵離子對設(shè)備的損害,劃分多循環(huán)清洗系統(tǒng)逐水沖洗及試壓的目的是除去系統(tǒng)中的疏松、脫個清洗;為將清洗剝離下來的污垢隨清洗液帶出來,落的污垢并在模擬清洗狀態(tài)下對臨時接管處泄漏每個清洗系統(tǒng)設(shè)計正反向循環(huán);嚴(yán)格控制好清洗情況進行檢查。水壓檢漏試驗時將全系統(tǒng)注滿水,流速保證各階段水沖洗流速不小于1m/s調(diào)節(jié)出口回水閥門,控制泵壓到1~1.5MPa。檢查清洗步驟為:臨時系統(tǒng)安裝水壓試驗一堿煮轉(zhuǎn)系統(tǒng)中焊縫法蘭、閥門管段連接處泄漏情況并及化一水沖洗一酸洗一水沖洗一漂洗一中和鈍化一人時處理以保證清洗過程中的正常進行。沖洗時先工清理檢查一氮氣置換、封包。以高位注水,低點排放,以便沖洗、排出污物,控制進51清洗前準(zhǔn)備出水平衡;定時進行正反向切換沖洗,沖洗流速控制5.1.1清洗系統(tǒng)的建立在1~1.2m/s。當(dāng)進出水濁度基本一致時,沖洗結(jié)在各系統(tǒng)化學(xué)清洗前,將被清洗系統(tǒng)中不允許束。參與化學(xué)清洗的部件如流量計(孔板)調(diào)節(jié)閥壓522堿煮轉(zhuǎn)化力表、溫度計等測試測量儀表、過濾網(wǎng)、過濾器芯及堿煮轉(zhuǎn)化的作用是將污垢中硫、硫和鐵的化合單向閥芯等在經(jīng)過業(yè)主的同意后拆除,并采取臨時物在較高溫度下通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化并部分剝離,也短管、臨時旁路及盲板等措施對拆除部件的位置進是為酸洗過程中的有效成分更完全、徹底地同被清行處理。關(guān)閉并隔離與化學(xué)清洗系統(tǒng)無關(guān)的閥門,洗表面接觸,促進污垢的溶解,保證清洗效果打基以防清洗液的串液。拆裝部位均應(yīng)掛牌,標(biāo)明位置,礎(chǔ)。水沖洗結(jié)束循環(huán)加熱升高溫度。逐漸加入脫對拆下的設(shè)備附件按要求單獨處理,以備清洗后安脂藥劑清洗液混合均勻后,按所分系統(tǒng)進行正反向裝復(fù)位。循環(huán),當(dāng)系統(tǒng)堿液堿度、濁度基本平衡,即可結(jié)束脫清洗系統(tǒng)劃分:以每臺設(shè)備(塔、罐、換熱器及部脂。工藝條件:溫度80~90℃;流速0.2~0.5m/s;分相應(yīng)管線)為一獨立單元,工藝管線另設(shè)單元清時間12~24h。主要藥劑:表面活性劑0.5%、滲透洗;可以根據(jù)設(shè)備管理方的條件,所有清洗單元系統(tǒng)劑0.5%、藍(lán)星硫化物轉(zhuǎn)化劑15%等。次建立完畢,各單元系統(tǒng)間隔離;在有些系統(tǒng)結(jié)束5.23堿煮轉(zhuǎn)化后水沖洗清洗的排液較干凈時,可用來沖洗另外一個系統(tǒng),以該步驟目的是沖掉系統(tǒng)內(nèi)的脫脂殘液和已脫落減少清洗廢水總量。的污垢。堿煮轉(zhuǎn)化液排凈后,即刻用大量熱水進行為了檢查化學(xué)清洗效果,在循環(huán)系統(tǒng)中安裝監(jiān)視正反向沖洗,沖洗流速控制在1~1.2m/s當(dāng)進出管段。監(jiān)視管段上污垢應(yīng)與被清洗設(shè)備污垢相同?？诹中國煤化工5.12公用工程條件5CNMHG水:根據(jù)清洗質(zhì)量及設(shè)備材質(zhì)的要求選用脫鹽酸洗的目的是利用酸洗液與污垢類物質(zhì)和腐蝕水,流量大于100m3h為宜產(chǎn)物進行化學(xué)反應(yīng),生成可溶物,使設(shè)備表面清潔。清洗世界第4期配制酸洗液檢查酸洗液是否充滿系統(tǒng),進行循環(huán)清統(tǒng)中打開每個排空閥門,用氮氣進行吹掃置換。個洗并定期切換正反向,在循環(huán)過程中每隔一定時間別不宜吹掃的設(shè)備,打開端蓋、人孔對沉積在設(shè)備底進行排污和放空,以避免產(chǎn)生氣阻和導(dǎo)淋堵塞影響部的沉積物進行人工清理。清理完畢后,在微正壓清洗效果。定時取樣分析當(dāng)監(jiān)測管段污垢已經(jīng)完全(0.01-0.05MPa)狀態(tài)下進行氮氣封存保護,直至除盡,呈金屬本色;酸洗液相鄰兩次分析酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)開車使用設(shè)備。差小于0.1%;鐵離子質(zhì)量濃度小于500mg/L,且趨于5.3清洗廢液處理穩(wěn)定時,即為終點,可結(jié)束酸洗。工藝條件:溫度40(1)化學(xué)清洗廢液的排放應(yīng)符合GB897845℃;流速02-0.8m/6;時間4~6h。主要藥劑復(fù)1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》進行,達(dá)標(biāo)排放。合中強酸7%~8%緩蝕劑0.3%、還原劑適量等。2)酸洗液用堿中和p至6~9然后排入廠方5.2.5酸洗后水沖洗污水處理池或用槽車運至專業(yè)污水處理廠處理。酸洗結(jié)束后,排凈酸液,充滿新鮮水對全系統(tǒng)進(3)堿洗液用酸中和pH至6~9,然后排入廠方行開路沖洗,去除殘留在系統(tǒng)中的酸液和洗落的顆污水處理池或用槽車運至專業(yè)污水處理廠處理。粒。沖洗流速控制在1~1.2m/s。不斷輪換開啟系(4)各階段沖洗水排入廠方污水處理池。統(tǒng)中導(dǎo)淋,以便使沉積在短管內(nèi)的雜物、殘液排凈。5.4清洗質(zhì)量驗收當(dāng)出水pH近中性,進出水水質(zhì)基本穩(wěn)定后即可結(jié)束(1)清洗質(zhì)量應(yīng)符合HG/T2387—2007《工業(yè)設(shè)備化學(xué)清洗質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定,除垢率≥95%以上;5.2.6漂洗碳鋼標(biāo)準(zhǔn)試片的腐蝕率≤6g/(m2h),不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)漂洗的目的是采用稀的檸檬酸與殘留在系統(tǒng)中試片的腐蝕率≤1g/(m2·h)。的鐵離子絡(luò)合,且除去水沖洗過程中可能生成的浮(2)被清洗表面呈金屬本色,無二次浮銹。銹,以減低系統(tǒng)內(nèi)的鐵離子含量,保證鈍化效果。當(dāng)(3)部分關(guān)鍵設(shè)備,如纏繞式換熱器,可做24h漂洗液相鄰兩次分析酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)差小于0.1%和鐵水壓試驗。離子質(zhì)量濃度小于300mg/L且基本平衡時,即可結(jié)55清洗過程中的安全措施束漂洗。工藝條件:溫度(85±5)℃;流速0.2~參加清洗人員必須認(rèn)真學(xué)習(xí)有關(guān)安全的各種規(guī)0.8m/s;時間1.5~2h;主要藥劑:檸檬酸0.8%~章制度,熟記操作工藝規(guī)程,熟悉施工環(huán)境;現(xiàn)場應(yīng)1%、緩蝕劑0.3%、氨水適量等。制定詳盡應(yīng)急預(yù)案。52.7中和鈍化值得注意的是,硫與鐵的化合物與酸發(fā)生化學(xué)中和鈍化的目的是為了防止酸洗后處于活性狀反應(yīng)會生成硫化氫、二氧化硫等有害氣體,所以在清態(tài)的金屬表面重新氧化,產(chǎn)生二次浮銹。要求此時洗施工時防止人員安全事故和環(huán)境污染事故非常重系統(tǒng)內(nèi)鐵離子質(zhì)量濃度不高于300mgL,鈍化液要要。主要安全措施如下充滿系統(tǒng)。鈍化過程應(yīng)注意定時排空和排污。工藝(1)清洗施工區(qū)域隔離保護,嚴(yán)禁交叉作業(yè)、動條件溫度50~60℃;流速0.2-0.8m/8;時間4~6火,與清洗無關(guān)人員不能進入并派專人監(jiān)護;h;pH為9.0-10.0;主要藥劑:Na1Po31%、NaNO?(2)清洗推空時,操作人員必須戴好防護面具0.5%、氨水適量等。且將中國煤化工灰水)里,防止5.2.8千燥、人工清理檢查有毒CNMHG鈍化結(jié)束、排盡鈍化液。將氮氣通入到清洗系(下轉(zhuǎn)第18頁)18清洗世界第4期考文獻(xiàn)1999,l1(1):50-53[]鐘日銘Po/ ENGINEER Wildfire3.0中文版機械設(shè)計實3]毛君陳洪月謝苗基于PE的自頂向下的產(chǎn)品參數(shù)例教程[M].北京:清華大學(xué)出版社,2007化設(shè)計[門]機械研究與應(yīng)用,2007,20(4):102-103[2]吳永明馮培恩潘雙夏等.一個支持tp-dw設(shè)計的[4]張紅旗雷達(dá)結(jié)構(gòu)設(shè)計中的自頂向下設(shè)計方法研究[產(chǎn)品建模系統(tǒng)[J].計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報機械與電子,2006,12:3-6G6-CE666GCCE6EC∈f∈ CCEGCEGEGCE∈eeee∈e∈ GGEGGCGCCGGECGGGGEEGCECEGECCCSsCGCCCCCe∈ 6CC6GCCCEE∈eE(上接第4頁)(3)清洗排空適宜兩人以上操作控制排放閥門閥板上結(jié)垢太厚操作人員馬虎,閥門開關(guān)不靈活,應(yīng)緩慢開關(guān),防止液體賤出;造成堵塞通過外力疏通才解決問題(4)清洗排空地點應(yīng)備有臨時沖洗水,以防不測7建議(5)如果排放氣體不慎溢出,可用沖洗水形成水(1)在役低溫甲醇洗裝置清洗給甲醇洗工藝提霧處理,并及時清理事故現(xiàn)場;供了一個干凈、穩(wěn)定的運行環(huán)境,保障了裝置安全(6)排出的廢水按清洗廢水排放方式處理。高效的生產(chǎn)運行。為了裝置的安全、平穩(wěn)運行和企6清洗效果業(yè)長期的利益低溫甲醇洗裝置開車前的清洗也很重要。此次山東華魯恒升公司低溫甲醇洗裝置的清洗(2)加強低溫甲醇洗裝置的管理,嚴(yán)格按工藝操非常成功。清洗效果完全符合設(shè)備管理方的質(zhì)量要作要求執(zhí)行氮封、水置換等步驟。例如在施工時,求。洗后裝置運行平穩(wěn)降低了能耗,增加了企業(yè)效發(fā)現(xiàn)一些設(shè)備方在檢修過程中用消防水等不合要益創(chuàng)造了社會價值。清洗后的局部照片示于圖2。求的水置換系統(tǒng);在設(shè)備內(nèi)加工焊接完沒有進行徹底清洗等,都會給設(shè)備安全運行埋下隱患參考文獻(xiàn)[1]汪家銘.低溫甲醇洗凈化工藝技術(shù)進展及應(yīng)用概況[刀江蘇化工,2007(4):13-17[2]趙新江,胡志香,低溫甲醇洗裝置在華魯恒升的應(yīng)用[J].大氮肥,2008,31(4)245-247[3]任建新.化學(xué)清洗[M].蘭州:甘肅科學(xué)技術(shù)出版社,1993:214-215.[4]余存燁.石化設(shè)備堿洗與應(yīng)力腐蝕破裂[J].清洗世界圖2纏繞式換熱器清洗后的效果008,24(3),13-18在清洗過程中也有一些不足之處:由于清洗時5]張軍、低溫甲醇清洗裝置甲醇污染物分析[J]大氮有大量污垢脫落造成個別排污閥堵死;主要原因是肥中國煤化工CNMHG