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导热油炉化学清洗


导热油:
        导热油是一种优良的有机载热体。在换热设备系统中以液相循环达到传递热量的目的,是一种新的节能技术。导热油具有高温低压的传热性能,系统可在350℃下常压运行,安全性好,稳定性高,传热性好,运行维修费低,有显著的节能效果(比蒸汽热力系统节能约30%~50%)。

       导热油在加热过程中易被氧化,高温下油品酸值增大且变化率较大。其运动粘度逐渐增加,这是由于导热油组分在高温下发生热裂解、热缩聚反应。热裂解反应结果导致生成小分子化合物,使其粘度减少;而热缩聚反应生成高分子产物,使其粘度增大。小分子化合物会有少量挥发,使油品粘度增大,当使用温度在350~400℃时易发生热裂解,在管道、设备内壁生成积炭,影响传热效率,加速传导油老化失效,也使炉体、管道局部过热,损害机械强度危及人身安全。导热油在管道的结垢不同程度地缩小了输油管路的流通面积,增大了摩擦阻力,加大了输送能耗,降低了管道的输油能力,甚至有时还会导致初凝停流等事故发生。此外,导热油产生油垢焦垢可使管壁热阻增加,生产过程能耗增加,设备寿命缩短,垢层也使设备内径变小,物料流动压降增大,收率降低,操作周期缩短,严重影响生产。所以,当热媒炉导热油达到报废标准时,要及时更换并对导热油系统进行彻底的清洗,延长热煤炉的使用寿命。

        导热油的清洗方式一般分为化学方法和物理方法。化学方法是使用合适的化学药剂,使其与污垢发生反应而转化或剥离,从而清除污垢。化学清洗方法中使用的化学清洗剂又可分为无机清洗剂和有机清洗剂。化学清洗法的关键是需要针对污垢的特点选择合适的化学药剂,而对于致密的石墨化积炭垢,由于其化学稳定性,很难找到合适的化学药剂去清洗它。物理清洗是不使用化学药剂的清洗,如高压水射流和转动设备带动旋转的清洁头机械清洗。

          根据设备的结构复杂和现场近距离的交叉作业的特殊情况,决定采用化学清洗。对于小型和结构复杂的设备,特别是油田作业区地理、水源等原因,化学清洗技术是必不可少的,也很有前景。但对于陈旧设备的化学清洗时的腐蚀渗漏,要有紧急预案措施也是必须的。
 
该论文发表于2014年中国《清洗世界》第10期引导了培训中心导热油炉清洗的新科目
导热油炉系统清洗方法及效果评价
The Cleaning Method of Heat-Transfer Oil heating furnace System and the Effect Evaluation
 
(辽宁营口光辉化工有限公司)
(Yong Jia Boiler Pharmaceutical Centerin Yingkou,Liaoning Provinces)
 
王光永
Guang yong Wang
 
出生年月日:1957年4月8日
性别:男
籍贯:辽宁省营口市
学历:大学本科
职称:教授级高级工程师
研究方向:油垢清洗 缓蚀技术
 

摘要
        介绍辽河油田冷家联合站导热油炉清洗。导热油长期使用后,导热油系统管线及反映釜夹套内易形成大量油泥、积碳、金属氧化物等污垢,影响系统正常使用,需及时进行清洗。针对以上问题,通过斑点试验和离心试验进行了分散剂加量考察,确定了碱洗除油、酸洗除氧化物、漂洗、钝化清洗方案。以此清洗油配方进行导热油系统清洗,采用分光光度法监测清洗油中泥含量,检测Fe3+和Fe2+,建立了导热油清洗效果的评价方法,并对导热油系统清洗过程进行了跟踪评价,结果显示良好。
 
关键字:导热油;清洗;结垢;效果。
 
Abstract
This paperis about the introduction of the cleaning method of heat-transfer oil furnacein Leng jia Combination Station of Liao he oil field.After long-term use of heat-transfer oil,oil sludge,coke and metallicoxide were formed intheheat-transfer oil pipe and reaction kettles,affecting the efficiency of heat transfer. Aimingat these problems,the disper santdosage wasinvestigated through spottest and centrifuge test.we came up with four projects including soda-wash oil removal,picklingoxide removal,rinse and passivation. Sludge amount wasdetected through spect rophotometry method,wetest the Fe3+ and Fe2+ and the evaluating method of heat-transfer oil system wasestablished.The follow-up evaluation result of the cleaning process showed that the effectis good.
  
Key words:heat-transferoil;cleanout;scale;effect
 
 
        辽河油田冷家联合站6台高温导热油锅炉,80万大卡/小时,在役时间8年,为强制循环式锅炉,运行温度400℃,双侧水冷壁管Ф51与上集箱Ф159和两侧下集箱Ф108相连接,水冷壁Ф51三根为一组上下导向循环,锅炉尾部辐射管Ф25为U型。其中三号炉发生爆管事故,一号炉、四号炉水冷壁有蠕伸倾向。
         导热油是一种优良的有机载热体。在换热设备系统中以液相循环达到传递热量的目的,是一种新的节能技术。导热油具有高温低压的传热性能,系统可在350℃下常压运行,安全性好,稳定性高,传热性好,运行维修费低,有显著的节能效果(比蒸汽热力系统节能约30%~50%)。
        导热油在加热过程中易被氧化,高温下油品酸值增大且变化率较大。其运动粘度逐渐增加,这是由于导热油组分在高温下发生热裂解、热缩聚反应。热裂解反应结果导致生成小分子化合物,使其粘度减少;而热缩聚反应生成高分子产物,使其粘度增大。小分子化合物会有少量挥发,使油品粘度增大,当使用温度在350~400℃时易发生热裂解,在管道、设备内壁生成积炭,影响传热效率,加速传导油老化失效,也使炉体、管道局部过热,损害机械强度危及人身安全。导热油在管道的结垢不同程度地缩小了输油管路的流通面积,增大了摩擦阻力,加大了输送能耗,降低了管道的输油能力,甚至有时还会导致初凝停流等事故发生。此外,导热油产生油垢焦垢可使管壁热阻增加,生产过程能耗增加,设备寿命缩短,垢层也使设备内径变小,物料流动压降增大,收率降低,操作周期缩短,严重影响生产。所以,当热媒炉导热油达到报废标准时,要及时更换并对导热油系统进行彻底的清洗,延长热媒炉的使用寿命。
       导热油的清洗方式一般分为化学方法和物理方法。化学方法是使用合适的化学药剂,使其与污垢发生反应而转化或剥离,从而清除污垢。化学清洗方法中使用的化学清洗剂又可分为无机清洗剂和有机清洗剂。化学清洗法的关键是需要针对污垢的特点选择合适的化学药剂,而对于致密的石墨化积炭垢,由于其化学稳定性,很难找到合适的化学药剂去清洗它。物理清洗是不使用化学药剂的清洗,如高压水射流和转动设备带动旋转的清洁头机械清洗。
根据设备的结构复杂和现场近距离的交叉作业的特殊情况,决定采用化学清洗。

1、根据垢样分析及小型溶垢、腐蚀试验
(药剂按质量分数%)温度80℃
(1)除油氢氧化钠2%+碳酸钠1.5%+磷酸三钠2%+硅酸钠1%+十二烷基苯磺酸钠1%+磺酸1%+渗透剂0.1%;
油泥46%碱复合清洗剂可溶;
焦油23%碱复合清洗剂部分可溶;
氧化铁9%硝酸可溶;
其它经上述溶剂可溶。
(2)除氧化铁及硬垢温度50℃;
5%硝酸+0.2%硫脲+0.1%OP-10+0.1%苯胺+0.2%硫氢化钠+0.3%六次甲基四胺+1%六偏磷酸钠。
(3)腐蚀试验数据温度50℃;
项目清洗试验空白试验;
试验前总品质/g20.709319.9558
试验后总品质/g20.705419.7739
失重/g0.00390.1819
缓蚀效率97.84

2、确定清洗方案:
导热油放空——热水冲洗——碱洗脱脂——除垢清洗——漂洗——中和
钝化——热水冲洗——压缩空气吹扫——检查验收——复位升温

2.1热水冲洗将管道内导热油放空,用热水冲洗管道内部使表面杂质、锈蚀物等污垢去除。向锅炉系统中注入80℃~90℃热水,循环清洗,将系统中悬浮油脂清除。
2.2脱脂脱脂的目的是去除系统中油性物,并使结垢物浸润转化,为除垢步骤创造条件。油污原来是以一铺开的油膜存在于表面的,在经过洗涤优先润湿的作用下,逐渐卷缩成为油珠,最后被冲洗以至离开表面的。
(1)将氢氧化钠2%+碳酸钠1.5%+磷酸三钠2%+硅酸钠1%十二烷基苯磺酸钠1%+磺酸1%+渗透剂0.1%按水溶剂比例加入药剂箱,升温80℃~90℃循环清洗;
(2)清洗过程中检测碱度和油含量;碱度降低时,按比例补加;
(3)清洗时间预计50小时,药剂量足的情况下,溶液的碱度、油量不变时,停止清洗;
(4)排放碱液,因药液中含油,送入指定回收站。PH<8.5时停止冲洗。
2.3清焦除垢及氧化铁该程序是化学清洗中的关键步骤,目的通过配制的专用清焦除垢剂,使之与结垢物进行化学反应,形成水溶性物质被清洗液带出系统,从而达到清焦除垢的目的。
导热油在壁管上受热结焦,焦块连成片很坚硬,多年来我公司从研究清焦实践得出结论——导热油的清焦,要采用清焦综合效应:加溶作用;吸附作用——表面活性剂对污垢及被洗涤物(炉管)表面的吸附,使接口及表面的各种物质(如机械性、电性质、化学性质)均发生变化;乳化——形成强介面膜,有利于乳状液的稳定,油污质点也就不易再沉淀于固体(炉管)表面,加助洗剂,提高洗涤效果。有利于污垢质点悬浮,防止了污垢质点沉积,加上温度(热运动)及机械力的作用,达到最优化的洗涤效果。
(1)先将适量的水加按比例入配药箱,然后加入缓蚀剂、硝酸5%硝酸+0.2%硫脲+0.1%OP-10+0.1%苯胺+0.2%硫氢化钠+0.3%六次甲基四胺+1%六偏磷酸钠;
(2)温度50℃以下,循环清洗;
(3)检查酸度,酸度降低时,补充酸量;
(4)检测总铁,Fe3+超过500mg/L时,用亚硫酸钠还原,控制Fe3+对金属的腐蚀;每30分钟一次;
(5)因设备陈旧,要勘察水冷壁、接点是否有渗漏情况,如发现及时处理,保证清洗顺利进行和不必要的环境污染;
(6)总铁30分钟二次不变时,停止清洗;
(7)中和排放,水冲洗至PH5~6。
2.4漂洗:漂洗是用按规定配制的漂洗液与残留在系统内的游离离子进行结合,进一步提高除垢率,为中和钝化程序打好基础。
柠檬酸2%质量分数,用氨水调PH5,80℃,4小时。
2.5中和:用中和液与系统内残留的漂洗液进行反应,使整个系统中的PH值达到要求。
2.6钝化:用钝化液使清洁的金属表面形成一层完整而致密的钝化保护膜。
亚硝酸钠0.5%+碳酸钠1%,93℃,4小时。
2.7清洗后的水冲洗保证所有清洗药剂全部排尽,管壁内部清洁。
2.8检查验收清洗结束后,承包方首先自检清洗质量,自检质量合格后,与使用单位共同组织检查验收,经检查合格后,双方签写清洗验收报告。
2.9压缩空气气吹扫为尽可能排出管道内的冲洗残留水分,可用氮气或压缩空气进行吹扫。

3、施工前准备
(1)制定清洗质量、安全、环境方案(参照油田有关规定)。
(2)将锅炉上不参与清洗的有色金属部件拆除、盲死。
(3)建立清洗泵站,因现场没有蒸汽源,采用电加热,如图所示:
                                       
                                                                                           图1清洗泵站临时管线示意图

(4)悬挂腐蚀试片及监测管。
(5)将锅炉进油口、出油口最高点断开,形成低进高出的临时循环系统。

4、清洗过程及检测
4.1清洗过程中严格执行清洗方案所制定的流程和药剂计量;
4.2碱洗10小时,发现油量不再增加,碱度下降,按方案所制定的药剂量补加了30%,至清洗结束;
4.3碱洗液冲洗时,因油田规定不允许含油水排放,必须运送处理厂统一处理,考虑到运输量过大,采取了加酸中和,减少了运输量,也缩短了冲洗时间,PH=8停止冲洗;
4.4炉酸清洗2小时,发现第五根水冷壁蠕伸处有渗漏情况,采取补焊紧急措施,保证了清洗的进行;
(1)清洗时酸度稍微下降,估算能保证清洗,没补加药量;
(2)Fe3<500mg,没超过标准;
(3)清洗8小时,两次化验铁离子平稳,停止清洗,总铁离子质量浓度随清洗时间的变化如图所示
                                                  
                                                                                               图2总铁离子质量浓度—时间曲线

(4)中和酸液排放,冲洗PH=5;
4.5漂洗、钝化;
4.6压缩空气吹扫残留物、干燥。

5、清洗效果评价
        除垢率基本上达到了100%,超过了预期的目的,钝化膜形成良好,无点蚀,没有镀铜现象,(见图3所示)钝化时,采用了新型配方,钝化效果好,也尽可能的减少了亚硝酸盐的排放污染,最大限度的控制了亚硝酸盐2%以上浓度对人体皮肤造成皮炎的人身伤害。
                                                  
                                                                                                                              图3清洗钝化后实拍


结束语
对于小型和结构复杂的设备,特别是油田作业区地理、水源等原因,化学清洗技术是必不可少的,也很有前景。但对于陈旧设备的化学清洗时的腐蚀渗漏,要有紧急预案措施也是必须的。
 
参考文献:
[1]田学双.蒸炒锅改用导热油加热[J].中国油脂,1997,22(5):20-21.
[2]王海鹰.燃煤导热油炉作为烘干窑热源的分析与比较[J].玻璃纤维,1998(4):32-34.
[3]刘宪秋.导热油加热系统的清洗[J].清洗世界,2008,24

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