國(guó)內(nèi)大、中型化工生產(chǎn)裝置清洗現(xiàn)狀
國(guó)外對(duì)設(shè)備、管道的清洗十分重視,有專門從事清洗的研究機(jī)構(gòu)。再國(guó)外,設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)化工工藝流程及要求時(shí)酒意將清洗考慮了進(jìn)去,并做了概算及投資。清洗方式也有單一的水力清洗發(fā)單調(diào)發(fā)展到化學(xué)清洗、機(jī)械清洗等。世界各國(guó)對(duì)清洗行業(yè)的組織形式是多種多樣的,從單個(gè)零件到整個(gè)裝置的清洗,既有專業(yè)化學(xué)清洗公司,也有企業(yè)自行組織的清洗隊(duì)伍。有的設(shè)備、管道及零部件需經(jīng)常定期清洗,并且部分生產(chǎn)設(shè)備本身就裝有固有的清洗裝置,清洗技術(shù)的應(yīng)用有了很大的進(jìn)步。
生產(chǎn)甲醇的工藝較多,各個(gè)國(guó)家生產(chǎn)廠家在開(kāi)發(fā)新技術(shù)、進(jìn)行技術(shù)改造的同時(shí),通過(guò)對(duì)設(shè)備的清洗來(lái)降低能耗,提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率,延長(zhǎng)使用壽命,爭(zhēng)取以最低的能耗,生產(chǎn)出更多的產(chǎn)品
我國(guó)過(guò)去對(duì)化工設(shè)備的清洗認(rèn)識(shí)不足,七十年代隨著13套大型化肥裝置、8套石油化工及大型煉鋼設(shè)備和發(fā)電機(jī)設(shè)備的引進(jìn),國(guó)外的清洗公司圍繞著上述工程相繼來(lái)中國(guó)承包清洗工程,這才引起了有關(guān)廠家及主管單位的注意和重視。
三、甲醇裝置開(kāi)車前化學(xué)清洗的意義
新建化工裝置中的設(shè)備、管線在制造、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和安裝過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的污物。這些污物主要有:扎制鱗片、氧化鐵銹皮、泥沙、焊渣、焊藥、防銹油及表面涂層等。其中焊渣、焊藥的主要成分為鈦、錳、鉻、鐵等金屬氧化物,而防銹油及表面涂層則是一些高分子有機(jī)物。引進(jìn)的二手設(shè)備,在生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生一些物料垢,從原生產(chǎn)線退下來(lái)以后,管道、塔器在運(yùn)輸過(guò)程中可能產(chǎn)生程度不同的污物及銹蝕,要使新裝置順利開(kāi)車和二手裝置重新啟用,必須清除管道和設(shè)備內(nèi)的污物和鐵銹等,達(dá)到生產(chǎn)工藝的要求。
新建設(shè)備進(jìn)行化學(xué)清洗,不僅要進(jìn)行除油脂處理,而且還要進(jìn)行化學(xué)清洗。隨著緩蝕技術(shù)的發(fā)展,金屬設(shè)備在化學(xué)清洗過(guò)程中的腐蝕損失已降到了很小,最終的鈍化處理將有助于減小設(shè)備運(yùn)行中的腐蝕。另外,同酸洗時(shí)的腐蝕相比,軋制鱗片、氧化鐵銹皮、泥沙、焊渣、防銹油及涂層等引起的設(shè)備運(yùn)行事故更加具有危險(xiǎn)性。由于化學(xué)清洗之后,得到了干凈的金屬表面,因而能更快的生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品,工廠由此獲得的經(jīng)濟(jì)效益將大大超過(guò)清洗的投資費(fèi)用。目前,各種新建裝置尤其是高溫、高壓設(shè)備、大型設(shè)備和生產(chǎn)工藝要求比較高的設(shè)備和管線,再投產(chǎn)前都要進(jìn)行化學(xué)清洗。不僅要清洗設(shè)備本體,而且要清洗那些與設(shè)備連接有可能把污物帶入的其他管道和設(shè)備。近年來(lái),我國(guó)陸續(xù)從國(guó)外引進(jìn)了許多套大型化工裝置,外商規(guī)定這些裝置再開(kāi)車前都要進(jìn)行化學(xué)清洗。國(guó)內(nèi)多家清洗公司曾承接過(guò)多套大型化工裝置的化學(xué)清洗,都非常成功。同樣,我們認(rèn)為大、中型化工裝置的化學(xué)清洗也是十分必要的。
下面就中壓合成甲醇裝置化學(xué)清洗的必要性:
1、 合成甲醇的工藝簡(jiǎn)介
天然氣經(jīng)氣體凈化系統(tǒng)脫硫后,送入蒸汽轉(zhuǎn)化爐,天然氣中所含的甲烷在鎳基催化劑作用下轉(zhuǎn)化成含有一氧化碳、二氧化碳及氫氣等的合成氣。合成氣經(jīng)冷卻后,送入離心式透平壓縮機(jī),將其壓至100—270atm后送入合成塔。在合成塔中合成氣在銅系催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇。合成甲醇的反應(yīng)熱用以生產(chǎn)高壓蒸汽,并作為透平壓縮機(jī)的動(dòng)力。合成塔出口含甲醇的氣體經(jīng)冷凝器冷卻,使粗甲醇冷凝,并在分離器中分離。冷凝的粗甲醇經(jīng)閃蒸罐閃蒸后,送至精餾塔中精制,最后得精甲醇產(chǎn)品。
2、 凈化系統(tǒng)化學(xué)清洗得意義
甲醇生產(chǎn)工藝中的氣體凈化主要是指脫除天然氣中的含硫氣體雜質(zhì)。殘存于管道和設(shè)備中的污物,其中的某些成份極易同脫硫液發(fā)生反應(yīng),從而影響了原料氣的凈化效果。如果天然氣中的含硫氣體除不干凈,那么對(duì)氣體的進(jìn)一步轉(zhuǎn)化和以后的合成將極其有害。具體說(shuō)危害有腐蝕設(shè)備、管道,使轉(zhuǎn)化合成用的催化劑中毒。因此,甲醇生產(chǎn)裝置的氣體凈化系統(tǒng)必須進(jìn)行化學(xué)清洗,以使氣體凈化裝置表面清潔無(wú)污,從而得到干凈的天然氣原料,為甲醇的生產(chǎn)打下良好基礎(chǔ)。
不僅如此,從凈化系統(tǒng)到下一工序,天然氣將要經(jīng)過(guò)的所有路線都需清洗,否則,管線及設(shè)備中的污物就易混入已凈化好的氣體中,形成二次污染,影響以后各個(gè)工序的生產(chǎn)和產(chǎn)品的純度。
3、 轉(zhuǎn)化和合成系統(tǒng)化學(xué)清洗得意義
某些污物的導(dǎo)熱系數(shù)和碳鋼比較如下:
項(xiàng)目 導(dǎo)熱系數(shù)(kcal/m.h.oC)
碳鋼 40—50
一般水垢 1—2
硫酸鹽垢 0.52
碳酸鹽垢 0.4—0.6
硅酸鹽垢 0.2—0.4
油脂膜 0.1
灰煤 0.05—0.1
空氣 0.04
灰塵和油脂膜的導(dǎo)熱系數(shù)很小,它們的存在大大降低了其傳熱效率,同時(shí)也意味著將白浪費(fèi)掉許多燃料,廠方也將為此多增加不必要的投資。更主要的是轉(zhuǎn)化和合成系統(tǒng)中的高溫、高壓設(shè)備及高、中、低壓蒸汽管線和物料輸送管線,它們的防銹涂層、油膜和灰塵的分布很不均勻,容易造成這些設(shè)備的溫度強(qiáng)度分布不均勻,甚至局部過(guò)熱。這就要求設(shè)備材質(zhì)有更高的耐溫、耐壓性能,否則金屬設(shè)備的強(qiáng)度將大為削弱。當(dāng)燃料、煙氣、反應(yīng)物等一定時(shí),局部過(guò)熱也意味著設(shè)備內(nèi)必然有局部過(guò)冷,造成的后果也是嚴(yán)重的,如轉(zhuǎn)化率低、設(shè)備發(fā)生應(yīng)力腐蝕等不良后果。
另外,這些污物若不清除,將會(huì)影響物料、合成氣及蒸汽的品質(zhì),并有可能使催化劑中毒。進(jìn)而影響產(chǎn)品的品質(zhì)和收率。更有甚者,污物中的某些成分在高溫下會(huì)加速含硫氣體雜質(zhì)對(duì)設(shè)備和管線的腐蝕。徹底清除設(shè)備和管線中的污物,無(wú)論對(duì)設(shè)備、管線、還是產(chǎn)品都是很有益的。
透平壓縮機(jī)是該系統(tǒng)中最重要的設(shè)備之一,轉(zhuǎn)化氣經(jīng)壓縮后壓力升高,同時(shí)溫度也會(huì)同步上升,進(jìn)而也使壓縮機(jī)本體的溫度上升。為保證壓縮機(jī)的正常運(yùn)行,必須在壓縮機(jī)夾套中通入冷卻水,用以帶走壓縮機(jī)工作使產(chǎn)生的大量熱量。但是,壓縮機(jī)在加工、運(yùn)輸、安裝過(guò)程中,壓縮機(jī)夾套中換熱面上不可避免的附有塵埃雜質(zhì)、油膜等熱的不良導(dǎo)體。若壓縮機(jī)過(guò)程中的熱量不能及時(shí)帶走,壓縮機(jī)本體溫度升高會(huì)使汽缸受熱膨脹而磨損,以及使壓縮機(jī)潤(rùn)滑油年度下降,造成軸瓦磨損,從而使壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不正常。因此壓縮機(jī)夾套必須徹底清洗,而且以后生產(chǎn)過(guò)程中還要定期清洗,這些對(duì)設(shè)備的正常生產(chǎn)十分重要。
4、 精餾系統(tǒng)化學(xué)清洗的意義
甲醇在整個(gè)精餾過(guò)程中,操作溫度對(duì)甲醇的品質(zhì)和收率起著非常重要的作用。每個(gè)塔的換熱設(shè)備決定了各自處在適宜的操作溫度下工作。由于換熱器在加工、制造、保存、運(yùn)輸和安裝過(guò)程中不可避免的在傳熱面上占有污物,特別是油污和灰塵,會(huì)大大降低設(shè)備的傳熱效率。因此,必須對(duì)換熱器換熱面進(jìn)行化學(xué)清洗,使設(shè)備處在良好的狀態(tài)下運(yùn)行,才能保證分餾塔的溫度控制在最佳范圍內(nèi),從而確保產(chǎn)品的品質(zhì)和收率。
該系統(tǒng)的分離器、閃蒸罐、三組塔內(nèi)、塔與塔之間的聯(lián)接管線、換熱器的殼程、回溜槽、儲(chǔ)罐及外送管線等,在加工制造、保存、運(yùn)輸和安裝過(guò)程中,其內(nèi)表面上均沾有不少污物,這些污物如不及時(shí)清除會(huì)污染半成品合成品。輕者影響產(chǎn)品的色澤和濁度;重者,雜質(zhì)中的某些組分有可能會(huì)同產(chǎn)品發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成其它物質(zhì)。而且將該物質(zhì)作為其他產(chǎn)品的原料,將會(huì)出現(xiàn)很多工藝上的問(wèn)題。因此上述設(shè)備和管線一定要進(jìn)行化學(xué)清洗,徹底清除金屬表面的污物才能得到合格的產(chǎn)品。
5、 工藝水、冷卻水系統(tǒng)化學(xué)清洗的意義
甲醇生產(chǎn)工藝流程中換熱器占有很大的比例,其換熱介質(zhì)有工藝氣、蒸汽及工業(yè)用水(工藝水、循環(huán)冷卻水、冷激水),而工業(yè)水中常含有鈣鎂離子、碳酸氫根離子、溶解氧及各類微生物等。它們的存在往往導(dǎo)致設(shè)備腐蝕、結(jié)垢和微生物粘泥附著。通常采用水處理技術(shù)和化學(xué)預(yù)膜技術(shù)來(lái)防止設(shè)備的腐蝕、結(jié)垢和微生物粘泥附著,而殘留于輸水管道中的污物很容易與所用的水質(zhì)穩(wěn)定劑和預(yù)膜劑發(fā)生反應(yīng),影響水處理和預(yù)膜效果。其結(jié)果是使換熱器效率下降,甚至被腐蝕、堵塞,使水泵輸水壓力上升,流量減小,還可能發(fā)生事故性停車。因此,開(kāi)車前對(duì)換熱器內(nèi)表面、輸水管線進(jìn)行化學(xué)清洗是非常必要的。而且在以后生產(chǎn)過(guò)程中也要定期對(duì)換熱器的傳熱面進(jìn)行化學(xué)清洗,保證生產(chǎn)正常進(jìn)行。
沿著甲醇生產(chǎn)工藝流程,縱觀甲醇生產(chǎn)中所用到的塔、樓、爐、容器、換熱器、泵以及連接它們的管線和蒸汽發(fā)生系統(tǒng)等,我們認(rèn)為化學(xué)清洗直接影響甲醇裝置開(kāi)車成功率,甚至影響到以后裝置運(yùn)行的安全性、平穩(wěn)性。
四、裝置開(kāi)車前化學(xué)清洗同蒸汽吹掃的比較
60年代以前,為保證設(shè)備和管道內(nèi)的清潔,廠方在裝置開(kāi)車前都要對(duì)管道系統(tǒng)進(jìn)行吹掃。下面就幾個(gè)方面比較一下蒸汽吹掃和化學(xué)清洗的優(yōu)劣:
1、 甲醇設(shè)備化學(xué)清洗和蒸汽吹掃的時(shí)間比較
蒸汽吹掃具有分段吹掃、反復(fù)吹掃、升溫、恒溫、降溫交替進(jìn)行的特點(diǎn),決定了吹掃時(shí)間較長(zhǎng),對(duì)于一般大型的裝置至少要1-2月。有的管線由于制造、生產(chǎn)過(guò)程中殘留污物較多,內(nèi)表面較臟,到打靶合格竟要半年時(shí)間之久。而化學(xué)清洗具有除垢迅速、時(shí)間少、工期短等特點(diǎn)。一般情況下,清洗一個(gè)100立方米的系統(tǒng),化學(xué)清洗的時(shí)間僅需三天。蒸汽吹掃的時(shí)間不僅局限于蒸汽吹掃本身的特點(diǎn),更受到蒸汽發(fā)生系統(tǒng)額定蒸汽量的限制,一般很難進(jìn)一步縮短。某化肥廠30萬(wàn)噸/年合成氨、52萬(wàn)噸/年尿素裝置在化學(xué)清洗和蒸汽吹掃時(shí)曾作過(guò)比較,經(jīng)化學(xué)清洗過(guò)的設(shè)備和管線只用了幾天時(shí)間就檢驗(yàn)合格,而未經(jīng)化學(xué)清洗的設(shè)備和管線蒸汽吹掃了約27天才打靶合格。也就是說(shuō)經(jīng)化學(xué)清洗的設(shè)備和管線可提前20天投產(chǎn)。所以,在時(shí)間上化學(xué)清洗比蒸汽吹掃更迅速、更省時(shí)。提前開(kāi)車所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益是非常可觀的,并遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)清洗的費(fèi)用。
2、 甲醇設(shè)備化學(xué)清洗與蒸汽吹掃使用范圍的比較
蒸汽吹掃一般多用于管道、工藝管線,而化學(xué)清洗適用的范圍更廣泛,無(wú)論是管道、工藝管線、換熱器還是反應(yīng)釜、容器等都可以進(jìn)行化學(xué)清洗。特別對(duì)某些龐大的容器、球罐等若采用噴淋法進(jìn)行化學(xué)清洗也能收到滿意效果。而這些是蒸汽吹掃無(wú)法可比的。
3、 甲醇裝置化學(xué)清洗與蒸汽吹掃效果的比較
蒸汽吹掃只是清除了殘存在管線中的松散、游離的雜質(zhì)、污物,而不能清除結(jié)在管道中的焊皮、焊藥、焊瘤等。而化學(xué)清洗則可以徹底清除焊皮、焊渣焊藥等,且在金屬表面形成一層致密的鈍化膜。另外,在化學(xué)清洗過(guò)程中添加酸洗緩蝕劑,對(duì)金屬表面起到保護(hù)作用。因此對(duì)裝置進(jìn)行化學(xué)清洗不僅迅速、徹底,而且很安全。
4、 甲醇廠化學(xué)清洗與蒸汽吹掃經(jīng)濟(jì)效益的比較
對(duì)廠家來(lái)說(shuō),時(shí)間就是效益?;瘜W(xué)清洗比蒸汽吹掃更省時(shí),也就意味著能更快的創(chuàng)造效益,對(duì)18萬(wàn)噸/年精制甲醇而言,提前一天生產(chǎn)就可以多生產(chǎn)500噸精甲醇(按設(shè)計(jì)能力計(jì)算),折合人民幣100萬(wàn)元(2000元/噸計(jì))。況且一般來(lái)說(shuō)可提前十幾天,甚至更長(zhǎng)時(shí)間投產(chǎn),這些收益同化學(xué)清洗的費(fèi)用比較,應(yīng)該是很經(jīng)濟(jì)合算的。從這個(gè)意義上來(lái)講,化學(xué)清洗比蒸汽吹掃更經(jīng)濟(jì),能為廠家?guī)?lái)顯著的效益。
5、 甲醇裝置化學(xué)清洗與蒸汽吹掃其它方面的比較
蒸汽吹掃是以蒸汽為介質(zhì)的,無(wú)疑要消耗大量的高品質(zhì)蒸汽,對(duì)廠家來(lái)說(shuō),蒸汽吹掃要消耗大量的能量。同時(shí),由于蒸汽吹掃需要大量的蒸汽,對(duì)蒸汽產(chǎn)量固定的蒸汽發(fā)生裝置而言,必然為此要消減對(duì)其它蒸汽用戶的蒸汽供應(yīng)量,影響其它方面生產(chǎn)的正常進(jìn)行,而化學(xué)清洗不存在這些問(wèn)題。
先進(jìn)的化學(xué)清洗技術(shù)比傳統(tǒng)的蒸汽吹掃方法更有優(yōu)勢(shì),但蒸汽吹掃在某些方面也有優(yōu)勢(shì)。如果能夠取長(zhǎng)補(bǔ)短,將二者有機(jī)的結(jié)合起來(lái),在裝置開(kāi)車前對(duì)全系統(tǒng)進(jìn)行化學(xué)清洗的同時(shí),再有選擇、有重點(diǎn)的進(jìn)行個(gè)別管線的蒸汽吹掃,并輔以物理清洗,那么裝置開(kāi)車前的清洗就能作到盡善盡美。
五、甲醇裝置化學(xué)清洗的范圍
根據(jù)甲醇生產(chǎn)的具體工藝,甲醇裝置開(kāi)車前的清洗一般分為一下范圍:
1、開(kāi)工鍋爐清洗
2、換熱器化學(xué)清洗
3、蒸汽管線化學(xué)清洗
4、水系統(tǒng)管線
5、工藝要求比較高的物料管線
6、容器類
7、甲醇衍生裝置
理論上要求對(duì)那些直接影響產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)率,關(guān)系到生產(chǎn)效率高低,或者那些對(duì)設(shè)備裝置的安全、平穩(wěn)、正常運(yùn)行關(guān)系密切的設(shè)備、管線及容器都需要進(jìn)行清洗。但在實(shí)際生產(chǎn)中,廠家可以根據(jù)自己的實(shí)際情況有重點(diǎn)、有選擇的對(duì)裝置進(jìn)行清洗,同樣也能獲得好的效益。
六、化學(xué)清洗工藝
一般化工裝置的清洗工藝為:水沖洗及試壓—堿洗—酸洗—水沖洗—漂洗—中和鈍化—廢液處理
甲醇裝置根據(jù)設(shè)備的不同情況分為:
1、 裝置開(kāi)車前的清洗工藝
2、 運(yùn)行裝置的清洗工藝
3、 壓縮機(jī)油系統(tǒng)的清洗工藝
4、 蒸汽管網(wǎng)的清洗工藝