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冷凝系統(tǒng)和蒸發(fā)系統(tǒng)是浸出制油工藝中的重要組成部分。在浸出制油生產(chǎn)中,由于設(shè)計(jì)、操作以及一些客觀因素,造成冷凝系統(tǒng)和蒸發(fā)系統(tǒng)的設(shè)備結(jié)垢,致使冷凝、蒸發(fā)設(shè)備的生產(chǎn)效率下降,并嚴(yán)重影響了企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo),成為企業(yè)溶耗、水耗、能耗增高的主要原因。
更有甚者,由于對(duì)生產(chǎn)設(shè)備結(jié)垢的原理,污垢對(duì)生產(chǎn)的影響程度認(rèn)識(shí)不足,以及設(shè)備結(jié)垢后的處理措施不當(dāng),有時(shí)會(huì)出現(xiàn)被迫停機(jī)、停產(chǎn),設(shè)備報(bào)廢的嚴(yán)重后果。通過(guò)及時(shí)可靠的污垢清洗工作,可以達(dá)到恢復(fù)設(shè)備性能和效率,延長(zhǎng)設(shè)備使用周期,節(jié)能降耗,減少經(jīng)濟(jì)損失和維持企業(yè)正常生產(chǎn)的作用。因此,清洗設(shè)備污垢是保證浸出制油正常生產(chǎn)的一項(xiàng)不可缺少的環(huán)節(jié)。有關(guān)此類(lèi)清洗工作的研究報(bào)道已有不少,但是在實(shí)際運(yùn)用中,還存在一些偏差或不足?，F(xiàn)根據(jù)理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),做進(jìn)一步的探討,以供同行參考。
1冷凝系統(tǒng)水垢的清洗
1.1冷凝系統(tǒng)的組成及水垢的形成
浸出制油的冷凝系統(tǒng),主要用于回收溶劑。它一般由數(shù)個(gè)管殼式冷凝器、冷卻塔、循環(huán)水泵、上下水管以及蓄水池組成。管殼式冷凝器是主要的換熱設(shè)備,循環(huán)水一般走管程并采用低進(jìn)高出的接管方式。
冷凝系統(tǒng)中的污垢分水垢和污泥兩大類(lèi),其中水垢主要存在于換熱設(shè)備中,而污泥主要存在于蓄水池中。天然水中含有各種鹽類(lèi),常見(jiàn)的有鈣、鎂等金屬離子的重碳酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽、鹽酸鹽以及硅酸鹽。其中以碳酸氫鹽最不穩(wěn)定,受熱后分解成難溶的碳酸鹽沉淀于設(shè)備表面形成水垢。
另外,由于水中的碳酸鹽、硫酸鹽具有反常的溶解特性,當(dāng)水溫升高時(shí)它們的溶解度降低,析出后沉淀在設(shè)備表面形成水垢,并且由于硫酸鹽的溶解度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于碳酸鹽,換熱設(shè)備上形成的水垢又大多以碳酸鈣(鎂)為主。因此,水垢主要在溫度較高的熱交換器表面形成,而且在溫度較高的冷卻水出口端垢層更厚。
1.2冷凝系統(tǒng)的清洗方法
根據(jù)水垢的化學(xué)組成成分,冷凝系統(tǒng)水垢的清洗方法最好采用化學(xué)酸洗法,即利用無(wú)機(jī)酸或有機(jī)酸與水垢發(fā)生化學(xué)反應(yīng),使其從被清洗表面轉(zhuǎn)化、脫離、溶解。由于酸性清洗介質(zhì)尤其是強(qiáng)酸具有腐蝕性,因此應(yīng)采取有效的緩蝕防范措施,并慎重選擇清洗劑和清洗工藝。由于換熱設(shè)備上形成的水垢以碳酸鈣(鎂)為主,易溶于強(qiáng)酸生成強(qiáng)酸鹽并釋放出二氧化碳；少量難溶的硫酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽水垢,會(huì)隨著大量碳酸鹽水垢的溶解而變成松散的垢渣自動(dòng)脫落或被液體沖掉。
因此,對(duì)于碳鋼換熱設(shè)備,最好使用鹽酸清洗碳酸鹽水垢,濃度一般控制在5%～8%。對(duì)于鋁合金換熱設(shè)備,由于鋁不耐無(wú)機(jī)酸腐蝕,工業(yè)上多用有機(jī)酸清洗。由于氨基磺酸的多數(shù)金屬鹽在水中的溶解度較高,并且氨基磺酸與鈣鎂碳酸鹽垢反應(yīng)劇烈并產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w,同時(shí)對(duì)金屬腐蝕性小,因此常被用來(lái)清洗銅、鋁等材料制造的設(shè)備表面上的水垢,一般控制濃度在7%～10%,清洗時(shí)一定要控制溫度不能超過(guò)60℃。
1.3清洗工藝
1.3.1清洗設(shè)備為了提高清洗效果和清洗效率,化學(xué)酸洗法一般采用循環(huán)清洗系統(tǒng)。循環(huán)清洗系統(tǒng)由配藥罐、泵、閥、管、加熱器組成。
1.3.1.1配藥罐用來(lái)貯存清洗用液體,配藥罐要有足夠大的容積(主要防止停泵后,回液管回液溢流出罐外)和優(yōu)良的耐腐蝕性,敞口(以利于酸洗時(shí)二氧化碳及時(shí)排出)。
1.3.1.2循環(huán)清洗泵泵功率要稍大,能夠?yàn)檠h(huán)清洗提供足夠的流量和揚(yáng)程,以保證循環(huán)清洗工藝條件要求,耐腐蝕性要高;最好是防爆電機(jī),以適應(yīng)生產(chǎn)車(chē)間不消溶情況下的清洗。
1.3.1.3循環(huán)清洗臨時(shí)管線(xiàn)臨時(shí)管線(xiàn)的作用是聯(lián)接待清洗裝置、配藥罐和循環(huán)清洗泵等清洗設(shè)備,組成完整的循環(huán)清洗回路,所用管線(xiàn)直徑大小要合適,要耐腐蝕。
1.3.1.4閥門(mén)閥門(mén)在循環(huán)清洗工程中起著控制循環(huán)清洗液流向、流量的作用。要求閥門(mén)有較好的耐腐蝕性和封閉性,保證啟、閉方便。
1.3.1.5加熱器循環(huán)清洗過(guò)程中清洗液需要加熱,所以應(yīng)配置蒸汽加熱器。
1.3.1.6試片在循環(huán)流動(dòng)的清洗系統(tǒng)中,為了解緩蝕劑的實(shí)際保護(hù)效果和基體的腐蝕情況,一般在清洗系統(tǒng)的回液管處掛一試驗(yàn)金屬片,清洗過(guò)程中保持被回液沖刷。
1.3.2清洗工藝流程循環(huán)清洗能保持一定的溫度和濃度,有助于清除疏松但不溶解的垢層。其工藝流程為:水沖洗(水壓檢漏)-緩蝕劑涂布-酸洗-清洗-鈍化-水洗-檢查及人工處理。
1.3.2.1水沖洗將所需要的設(shè)備管路安裝好后,檢查閥門(mén)狀態(tài),一切正常后,向配藥罐中加水,稍后啟動(dòng)循環(huán)泵向系統(tǒng)供水,直至系統(tǒng)注滿(mǎn)水。同時(shí)檢查管路暢通和系統(tǒng)的密閉情況,并保持配藥罐低液位運(yùn)行。
1.3.2.2緩蝕劑涂布在進(jìn)行加酸酸洗前,一定要按清洗系統(tǒng)總?cè)莘e0.25%～0.3%的量向系統(tǒng)內(nèi)加入緩蝕劑Lan-826并循環(huán)均勻,以確保設(shè)備安全,同時(shí)逐漸加熱升溫。
1.3.2.3酸洗當(dāng)設(shè)備運(yùn)行正常,緩蝕劑涂布均勻后,按計(jì)算用量緩慢、逐漸、均勻地加入鹽酸(千萬(wàn)不能一次全部加入,防止水垢多、鹽酸濃度高、化學(xué)反應(yīng)劇烈、系統(tǒng)內(nèi)二氧化碳量驟增,造成人身傷害、設(shè)備損壞等事故發(fā)生),且控制濃度在要求范圍(如果水垢量大,計(jì)算需要的鹽酸量大,可以根據(jù)清洗情況分期向系統(tǒng)內(nèi)添加)。注意回液的流出狀況,防止回液傷人。待鹽酸加完運(yùn)行正常后,保持循環(huán)酸洗系統(tǒng)內(nèi)洗液的流速,控制酸洗溫度50～60℃(酸洗溫度越高,清洗效果越好;但是由于緩蝕劑的緩蝕效果隨著溫度的升高而降低,設(shè)備的腐蝕速度也隨之加快)。時(shí)刻觀察回液狀況、配藥罐液位和試片狀況,直至回液中泡沫大量減少后為止。
1.3.2.4清洗酸洗結(jié)束后,立即將清洗液排放,迅速向系統(tǒng)內(nèi)注水進(jìn)行清洗(目的是凈化設(shè)備表面,提高鈍化效果),直到回液干凈不混濁且pH6.5左右為止。
1.3.2.5鈍化經(jīng)化學(xué)清洗后的金屬表面化學(xué)性質(zhì)活潑很容易返銹,清洗結(jié)束后需要立即進(jìn)行鈍化處理,使清洗金屬表面迅速形成致密的鈍化膜?？墒褂?%～2%、80～90℃的磷酸鈉溶液浸泡鈍化6～8h。
1.3.2.6水洗鈍化結(jié)束后將廢液排放,然后向系統(tǒng)注水清洗,同時(shí)檢查設(shè)備滲漏情況,直至回液pH7.5左右,停止水洗并將系統(tǒng)內(nèi)的液體全部排放。
1.3.2.7檢查及人工處理逐臺(tái)打開(kāi)換熱器進(jìn)出水管聯(lián)接法蘭,檢查水垢清洗情況及沉渣存在狀況。若有沉渣存在(非碳酸鹽水垢),必須清理干凈。然后將臨時(shí)管道、泵等拆除,將設(shè)備恢復(fù)到生產(chǎn)狀況,待用。
1.3.3清洗劑用量計(jì)算
(1)清洗系統(tǒng)總?cè)莘eV總指清洗過(guò)程中被清洗液充滿(mǎn)的空間容積。包括換熱器管程、封頭、管道和配藥罐的容積總和。
(2)設(shè)備積垢量G碳酸鈣=清洗設(shè)備表面積×積垢厚度×1.5(1.5為碳酸鈣的密度)。
(3)鹽酸用量M鹽酸=G碳酸鈣×0.73÷C鹽酸(0.73為清洗每單位質(zhì)量的碳酸鈣所需純鹽酸的質(zhì)量數(shù);C鹽酸為所購(gòu)鹽酸的有效濃度)。
(4)氨基磺酸用量M氨基磺酸=G碳酸鈣×1.94÷C氨基磺酸(1.94為清洗每單位質(zhì)量的碳酸鈣所需純氨基磺酸的質(zhì)量數(shù);C氨基磺酸為所購(gòu)氨基磺酸清洗劑中氨基磺酸的含量)。
1.3.4清洗實(shí)例2003年10月3日,我們?cè)谀彻玖私獯蠖挂淮涡越鲈O(shè)備的生產(chǎn)工藝情況時(shí),發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中的冷凝器溫度異常。經(jīng)了解得知:該套設(shè)備自2000年投產(chǎn)后,冷凝器溫度逐年升高。后經(jīng)實(shí)際勘察,一蒸、二蒸、汽提和蒸脫冷凝器結(jié)垢嚴(yán)重,5臺(tái)冷凝器總換熱面積980m2,4072根Φ25×3.5mm的鋁合金換熱管幾乎全部堵死。為了達(dá)到既節(jié)省資金又快速恢復(fù)生產(chǎn)的目的,在生產(chǎn)車(chē)間不消溶的情況下,進(jìn)行了化學(xué)循環(huán)清洗。
(1)安裝循環(huán)清洗系統(tǒng)。由于車(chē)間的鹽水罐(0.5m3)與冷凝器在同一平面,于是利用鹽水罐作為配藥罐,基本能滿(mǎn)足加水、加藥、加熱、排污等操作；用一合適的防爆離心泵,并做一U形管將泵的進(jìn)口與鹽水罐連通;關(guān)閉冷凝系統(tǒng)進(jìn)、回水總閥門(mén)以及不需要清洗的冷凝器的進(jìn)、回水管;利用不需要清洗的冷凝器的一組進(jìn)、回水接口,分別安裝臨時(shí)管線(xiàn)與冷凝系統(tǒng)進(jìn)、回水總管相連,分別通向清洗循環(huán)泵的出口和鹽水罐的上方。并且要求泵的出口裝一閥門(mén),回液管的管徑盡量選大一些;鹽水罐上方、回液管口處掛一鋁合金試片。
(2)清洗工藝采用上述氨基磺酸清洗工藝。
(3)清洗效果。除個(gè)別鋁合金換熱管由于徹底被水垢堵死而無(wú)法疏通外,其余換熱管內(nèi)的水垢全部清洗干凈,換熱管鋁合金呈金屬本色,24h后即恢復(fù)生產(chǎn)能力。
(4)試片腐蝕情況。通過(guò)測(cè)量試片清洗前后的數(shù)據(jù),可知道清洗過(guò)程中鋁合金試片的腐蝕率為1g/(m2·h),完全符合HG/T2387-1992《工業(yè)設(shè)備的化學(xué)清洗質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中鋁及鋁合金腐蝕率≤2g/(m2·h)的規(guī)定[8]。
2蒸發(fā)系統(tǒng)油垢的清洗
2.1蒸發(fā)系統(tǒng)的組成及油垢的形成
浸出蒸發(fā)系統(tǒng)主要是使混合油中的溶劑和油脂分離并獲得符合標(biāo)準(zhǔn)的毛油,它一般由第一、二長(zhǎng)管蒸發(fā)器和混合油層碟式汽提塔組成。長(zhǎng)管蒸發(fā)器的加熱列管和層碟式汽提塔的分配碟盤(pán)是主要的換熱部位。由于種種原因混合油中含有一定數(shù)量的粕末懸浮物以及磷脂、蛋白質(zhì)等物質(zhì),在生產(chǎn)過(guò)程中由于操作失誤,設(shè)備自身結(jié)構(gòu)等原因,它們不斷沉積于設(shè)備表面并形成油垢,主要分布于第二長(zhǎng)管蒸發(fā)器的加熱列管和層碟式汽提塔的分配碟盤(pán)上,嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。
2.2蒸發(fā)系統(tǒng)油垢的清洗方法
有資料表明,油垢主要由46.28%的油和33.58%的磷脂以及炭化的粕末和無(wú)機(jī)物組成。其中油和磷脂可以與強(qiáng)堿發(fā)生皂化反應(yīng)生成金屬皂、甘油和磷酸鹽,反應(yīng)的生成物均可溶于水,并且堿金屬皂還具有表面活性劑的濕潤(rùn)性和表面活性,能促進(jìn)油垢的分散和溶解。另外,蒸發(fā)系統(tǒng)設(shè)備材質(zhì)全為碳鋼,它們?cè)谙A溶液中表面會(huì)發(fā)生鈍化,基本上不被腐蝕。因此,氫氧化鈉堿性循環(huán)清洗法是清洗蒸發(fā)系統(tǒng)油垢的主要方法。
2.3清洗工藝
2.3.1清洗設(shè)備清洗設(shè)備與化學(xué)循環(huán)酸洗法基本相同。
2.3.2清洗工藝流程水沖洗(水壓檢漏)-堿洗-水洗-檢查及人工處理
2.3.2.1水沖洗將所需要的設(shè)備管路安裝好后,檢查閥門(mén)狀態(tài),一切正常后,向配藥罐中加水,稍后啟動(dòng)循環(huán)泵向系統(tǒng)供水,直至系統(tǒng)注滿(mǎn)水。同時(shí)檢查管路暢通和系統(tǒng)的密閉情況,并保持配藥罐低液位運(yùn)行。
2.3.2.2堿洗當(dāng)設(shè)備正常后,在循環(huán)泵正常運(yùn)行情況下,按計(jì)算用堿量緩慢、逐漸、均勻地加入NaOH(千萬(wàn)不能一次全部加入,否則會(huì)因?yàn)镹aOH局部濃度過(guò)高,局部產(chǎn)熱過(guò)多使液體爆沸),且控制濃度在要求范圍(濃度不能過(guò)高。如果油垢量大,計(jì)算需要堿數(shù)量大時(shí),可以根據(jù)清洗情況分期向系統(tǒng)內(nèi)添加)。注意回液的流出狀況,防止回液傷人。待NaOH加完運(yùn)行正常后,盡量保持循環(huán)堿洗系統(tǒng)內(nèi)的流速,控制堿洗溫度80～90℃。時(shí)刻觀察回液、配藥罐液位狀況,直至回液pH不再變化為止(在穩(wěn)定清洗過(guò)程中,pH應(yīng)隨著油垢的清除而下降)。
2.3.2.3水洗堿洗結(jié)束后,立即用水沖洗至pH7.5左右。
2.3.2.4檢查及人工處理逐臺(tái)打開(kāi)放空管和視鏡口,檢查油垢的清洗情況。然后將臨時(shí)管道、泵等拆除,將設(shè)備恢復(fù)到生產(chǎn)狀況,待用。
2.3.3清洗劑用量的計(jì)算
(1)清洗系統(tǒng)總?cè)莘eV總指清洗過(guò)程中被清洗液充滿(mǎn)的空間容積。包括第一、二長(zhǎng)管蒸發(fā)器和混合油層碟式汽提塔、管道和配藥罐的容積總和。
(2)設(shè)備積垢量G油垢=清洗設(shè)備表面積×積垢厚度。
(3)NaOH用量MNaOH=G油垢×0.135÷CNaOH(0.135為清洗每單位質(zhì)量的油垢所需純氫氧化鈉的質(zhì)量數(shù)；CNaOH為所購(gòu)NaOH的有效濃度)。
2.3.4清洗實(shí)例①安裝循環(huán)清洗系統(tǒng)。由于車(chē)間內(nèi)毛油暫存箱與蒸發(fā)系統(tǒng)處于同一平面,于是利用毛油暫存箱作為配藥罐。另接一蒸汽管道插入配藥罐；用一臺(tái)合適的防爆離心泵,并做一U形管將泵的進(jìn)口與毛油暫存箱連通;將第一蒸發(fā)器進(jìn)料管和汽提塔直接蒸汽管關(guān)閉;將3個(gè)溶劑蒸汽出口管封閉；將玻璃視鏡取下并將視鏡口封閉(NaOH會(huì)腐蝕玻璃,同時(shí)也為了加強(qiáng)施工安全)；安裝臨時(shí)管線(xiàn)將第一蒸發(fā)器放空管與循環(huán)泵出口相連。由上述部分組成完整的循環(huán)清洗回路,所用管線(xiàn)直徑大小要合適,要能耐一定的腐蝕。②清洗工藝采用上述NaOH堿性循環(huán)清洗工藝。③清洗效果。系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)表面油垢全部清洗干凈,裸露出金屬本色,24h后即可恢復(fù)生產(chǎn)能力。
3結(jié)束語(yǔ)
化學(xué)法循環(huán)清洗浸出制油設(shè)備具有工藝簡(jiǎn)單,操作控制簡(jiǎn)單,清洗所用藥劑易得,不需要特殊專(zhuān)用工具,勞動(dòng)強(qiáng)度小,需要人員少,不必拆開(kāi)熱交換器即可除污,清洗效率高,清洗效果好(尤其是設(shè)備死角的污垢),設(shè)備損壞程度極小,設(shè)備腐蝕程度小,對(duì)操作人員危險(xiǎn)程度小(操作人員要有責(zé)任心,需穿戴防護(hù)工裝)等特點(diǎn),特別適合中小型制油企業(yè)。另外,在使用中還應(yīng)注意:
(1)企業(yè)需要主動(dòng)、定期地進(jìn)行污垢清除工作,不能等到管線(xiàn)被污垢完全堵塞時(shí)再進(jìn)行化學(xué)清洗。
(2)盡量提高清洗液的流速(達(dá)到0.5m/s),以提高清洗效率和清洗效果。
(3)采用化學(xué)法循環(huán)清洗時(shí),應(yīng)加強(qiáng)環(huán)境通風(fēng)，降低清洗過(guò)程中產(chǎn)生氣體的濃度。同時(shí),現(xiàn)場(chǎng)不能有明火,防止酸和金屬反應(yīng)放出的氫氣對(duì)車(chē)間環(huán)境安全產(chǎn)生影響。
(4)有些企業(yè)的鋁制設(shè)備目前仍在使用檸檬酸清洗水垢,檸檬酸雖然也是一種有機(jī)酸清洗劑,但它去除鐵氧化物的能力比較強(qiáng),而對(duì)鈣鎂水垢的清洗能力卻很弱。同時(shí)它的價(jià)格較高,幾乎是氨基磺酸價(jià)格的兩倍,從這方面考慮,建議使用后者。
機(jī)械大類(lèi)
機(jī)械小類(lèi)
當(dāng)前位置:
化學(xué)清洗浸出制油設(shè)備污垢的探討
來(lái)源：環(huán)球糧機(jī)網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2015-04-29 22:08:27
