PDF《换热器油溶性在线化学清洗技术》

北京石油化工学院科技处 换热器油溶性在线化学清洗技术 1.

技术原理 换热器油溶性在线化学清洗技术是针对石化行业换热设备油溶性污垢研制的一种 高效节能环保的新型化学清洗技术, 该技术基于相似相溶原理, 以油性物质为清洗基液, 添加定量的表面活性成分,使污垢被浸润、渗透、软化、分解,在清洗液的冲刷下被带 离换热设备,从而达到清除污垢的目的. (1)污垢成分测定 采样并分析污垢成分是化学清洗的首要步骤.污垢成分的分析,首先根据设备工况 和工作介质分析可能发生的结垢反应,初步估定污垢主要成分;

其次借助红外光谱仪、 色质谱分析仪等确定污垢组分.如乙烯裂解装置换热器,管程介质为急冷油,壳程介质 为工艺水,壳程温度为 170℃左右.工艺水中含有大量的芳烃物质,加之管程发生泄漏 至壳程的急冷油,在高温下发生缩合反应,生成大量高聚物,初步估定污垢成分为聚苯 乙烯.此外,为了精确判定污垢组分,对采样污垢做了热重分析、红外光谱分析(如图

1 所示)、裂解气质分析和能谱分析曲线. 图1污垢样品红外光谱对比图 (2)清洗剂配制原理 ①清洗基液的选择原理 清洗基液起到溶解污垢和利用流体的剪切力带离污垢的作用. 如乙烯裂解装置换热 器污垢主要成分为聚苯乙烯、 甲苯、 乙苯等有机物, 基于相似相溶原理和其它综合考虑, 清洗基液在柴油、汽油和急冷油中作选择.通过实验对它们的溶垢能力作了比较,结果 如图

2 所示.实验表明,汽油的溶垢效果最好;

柴油作用时间最短,效果次于汽油;

急 冷油溶垢效果最差.结合现场温度条件和安全性的考虑,最终选择柴油作为清洗基液. 北京石油化工学院科技处 图2三种待选清洗基液溶垢率曲线 图3表面活性剂 A、B、C、D 的溶垢率曲线 ②表面活性剂作用原理 表面活性剂透过污垢表面的微小缝隙进入到污垢内部, 在固液界面对污垢产生吸附 作用,削弱了污垢间及污垢在换热面上的附着能力,加速了污垢的浸润和剥落;

当吸附 达到饱和时,表面活性分子在溶液内部发生自聚产生胶团,胶团将污垢带到溶液中,使 污垢溶解度大大增加,促使污垢溶解分散. ③清洗浓度和温度的影响机制 清洗剂浓度的变化和温度的控制会对清洗效果产生很大的影响. 为此首先研究了 A、 C、D 单种试剂浓度改变时,清洗效果的变化,结果如图

4 所示.实验表明,在一定浓 度范围内,随着浓度升高,溶垢率也相应升高,直至达到一个峰值;

超过这一范围后浓 度再升高,溶垢率会迅速下降直至达到相对平衡状态.当然,要得到最终的清洗配方, 还需要知道 A、C、D 的复配浓度和适宜的清洗温度.温度对清洗效果的影响如图

5 所示. 图4A、C、D 单剂不同浓度下的溶垢率曲线 图5不同温度下的溶垢率曲线 (3)清洗装置工作原理 结构复杂的换热器在化学清洗过程中,由于换热管间距小加之折流挡板的阻隔,往 往会出现污垢碎块堵塞无法排出换热器的现象. 针对这种现象设计了正反洗流程的自动 加热清洗装置,工作原理如图

6 所示.整个装置运行分三个循环:管程加热循环、大循 北京石油化工学院科技处 环、小循环. 图6清洗装置流程示意图 ①将清洗剂倒入过滤循环槽中,开启阀门

7、8,启动管程加热循环(图示红色) , 热油泵