炼油装置油浆换热器的化学清洗

炼油装置油浆换热器的化学清洗

催化裂化油浆富含多环芳烃胶质、沥青质、重金属、催化剂固体粉末等物质。在高温作用下油浆中的不饱和烃通过自由基链反应产生高分子聚合物，脱氢缩合成大分子缩合物和结合形成分子量更大的缩合物，直至形成焦炭，集结在设备表面。随时间延长，必然会使油浆系统换热效果变差，甚至发生堵塞。

中石油乌鲁木齐石化公司炼油厂重油催化裂化装置自从常减压蒸馏装置扩能改造、实施热联合，并采用螺旋折流板换热器以来，由于装置油浆系统结垢、结焦严重，导致换热设备换热效果下降较快、油浆换热后温度上升，换热器进出口油浆温差下降，高温余热回收减少，导致与其热联合的常减压蒸馏装置换热终温下降，加热炉超负荷，甚至发生管线堵塞，严重影响了装置的长周期安全运行，增加装置能耗。为了使换热器能保持高效运行，就必须对其进行处理。现在采用的主要处理方法是化学清洗和高压水射流清洗。高压水清洗能迅速、有效地除去换热器管束内的油泥、油垢及其它污垢，但对于换热器壳程，则效果不理想;而且，由于换热器体积大，抽芯换垫的工作量大、费用高。化学清洗一般采用溶剂浸泡或复合表面活性剂循环清洗。全溶剂清洗如果不回收溶剂则成本高、污染大，而复合表面活性剂清洗往往效果不理想。为解决这一问题，分别采用柴油、环保溶剂及水基清洗剂等不同的化学清洗药剂对设备进行清洗。

1、设备基本情况

炼油厂炼油二车间重油催化裂化装置油浆和常压初底油换热器型号为BES1400-1.98-2.59-515-6/25-6，材质为碳钢。从换热器管束取得的垢样经过550℃烘干失重29.47%，经过950℃烘干失重66.4%，残渣酸不溶物质量分数为2.67%。垢样用CCl4萃取后，对萃取液进行液相色谱-质谱联用检测。液相色谱-质谱联用测试结果表明，萃取液主要组分为重质油。垢样主要组成:重质油29.47%，油焦66.4%，锈蚀物1.46%，酸不溶物(催化剂粉末等)2.67%。

2、清洗试验与清洗工艺

2.1清洗试验

在500mL烧杯中加入清洗剂样品200g，加入垢样20g，在不同温度下静置24h后，搅拌5min;静置后用滤纸过滤;滤出的固体置于120℃下烘干、称重，测定滤渣的固含量，计算污垢溶解能力。试验结果如表1所示。从试验结果可以看出:柴油和水基清洗剂在高温下溶垢效果更好，环保溶剂在不同温度下溶垢效果基本一致;污垢溶解效果从差到好依次为水基清洗剂、柴油、环保溶剂。

2.2对碳钢的腐蚀

在1000mL烧杯中加入清洗剂样品500mL，调整搅拌速度为72r/min，将按照HG/T2387-2007《工业设备化学清洗质量标准6.1腐蚀率及腐蚀量的测定》方法处理和称重后的试片浸入清洗液中，不同温度下搅拌4h，将试片取出后处理并称重，计算腐蚀率。从实验结果可以看出:试片在柴油及环保溶剂中基本没有腐蚀，在水基清洗剂中的腐蚀比较轻微。

2.3清洗工艺

柴油清洗采用浸泡的方法进行。环保溶剂清洗流程如图2所示。流程如下。

(1)清洗:清洗药剂通过清洗泵对换热器进行低进高出返回清洗车，循环清洗。

(2)药剂再生:清洗药剂通过循环泵打入蒸馏塔，通过蒸汽加热使药剂蒸发;蒸汽经过冷却器冷却后返回清洗车，使溶剂边清洗边再生，提高药剂的溶垢能力。

(3)溶剂回收:清洗结束后将清洗药剂通过循环泵打入蒸馏塔，通过蒸汽加热使药剂蒸发，蒸汽经过冷却器冷却后进入溶剂回收罐。水基清洗剂清洗流程如图3。清洗药剂加入到清洗槽中，蒸汽加热后通过清洗泵对换热器进行低进高出返回清洗车，循环清洗;管程、壳程分开清洗。

3、清洗操作

三种清洗方法以柴油浸泡最为简便。溶剂清洗如果不回收溶剂，则存在费用高、溶剂处理困难等问题，因此需要进行溶剂回收操作。

3.1柴油浸泡

将柴油打入设备中，升温浸泡24h排出。

3.2溶剂清洗

3.2.1准备工作

停工时，用蒸汽对换热器进行吹扫，尽量减少污垢，以降低清洗的难度。按照工艺要求连接进出口管线，同时连接溶剂再生系统的设备，连接水、电、蒸汽等。连接管线后注水，开动清洗设备和循环设备试漏，观察设备连接处是否存在泄漏。如存在泄漏，则进行整改。无泄漏后，进入下一步。

3.2.2清洗

注入清洗溶剂，开启清洗泵进行清洗。

3.2.3溶剂再生

开启循环泵将溶剂打入蒸馏塔，打开蒸汽阀门，同时打开冷却器冷却水，根据再生回流温度高低调节蒸汽大小，控制回流温度不高于40℃。

3.2.4污垢清理与排污

在清洗过程中，根据蒸馏塔的情况进行污垢清理和排污。当蒸馏塔内的污垢达到规定高度时停循环泵、停蒸汽，打开排污口排放重质油垢废液。该废液主要是重质油垢和焦垢，冷却后一般呈凝固状态，可以作为重油回用。

3.2.5检测与终点判断

当再生设备一直正常运行而存在蒸馏塔的污垢基本不再增加时，即说明污垢基本清理完毕。

3.2.6药剂回收

到达清洗终点后，继续运行再生设备，并将回流液用回收罐回收。

3.3水基清洗剂清洗

3.3.1准备工作

准备工作同3.2.1。

3.3.2清洗

计量注入清洗药剂，开启清洗泵进行清洗。升温至80℃停止升温。

3.3.3检测与终点判断

每2h测定一次固含量。当固含量基本不变化后，停止清洗。

3.3.4冲洗与排污

清洗废液排放到含油污水井。清洗后，用大量清水正反向冲洗换热器，既把设备内的清洗残液冲洗干净，同时还把换热器浮头内沉积的固体污垢冲洗干净。

4、清洗效果

环保溶剂清洗后，打开设备进行检查，由于生产需要，水基清洗剂清洗和柴油清洗后没有打开设备。溶剂清洗后换热器面板及管束外表面污垢基本清除干净，但大块的硬垢仍然堵塞了部分管子。，清洗后的固体污垢留在浮头内，没有被冲洗出来。清洗后投用的效果及三种清洗方法对比。

可以看出:水基清洗剂清洗效果差、操作繁琐;柴油清洗尽管操作简便、成本低，但效果不理想;溶剂清洗能有效清除污垢，效果很好，但存在固体污垢留存在浮头内的问题，但可以在清洗后用大水量正、反向冲洗的办法将固体污垢冲洗出来，从而解决这一问题。

5、结论

重油催化裂化装置油浆换热器管壁污垢主要由重质油、油焦、锈蚀物和催化剂粉末等组成;采用水基清洗剂清洗和柴油浸泡清洗效果都不理想;环保溶剂清洗虽能有效清除污垢，但固体污垢仍然留存在浮头内，需要在清洗后再用大水量正反向冲洗将固体污垢冲洗出来。