初探高温换热器清洗

初探高温换热器清洗

浙江某股份有机胺厂甲胺系统高温换热器自投产以来,换热器原料侧结垢一直没有得到很好的解决,多年来都是采用大修抽芯人工敲打处理,如结垢再严重,就进行更换换热器芯子。2005年度大修时有一台高温换热器因不能抽出换热器芯子,被迫进行了化学清洗,因用蒸汽加热控制不当出现超温,腐蚀试片测出腐蚀严重超标,但换热管污垢反而基本被清洗干净,再经现场试压设备完好,投用后效果良好。经此,厂方委托我公司对高温换热器化学清洗技术进行进一步研究。

1、概述

甲胺高温换热器,规格为Dg700,总长L=10000mm,列管长L=8000mm,单台设备换热面积为350m2。管束材质为不锈钢(0Cr18Ni10Ti),管内为甲胺产物相,管间为甲胺原料相;壳体材质为碳钢。

换热器工作环境为:管程工作压力5.0MPa,工作温度450/250℃,工作介质一二三甲胺;壳程工作压力5.0MPa,工作温度200/380℃,工作介质甲醇和液氨。

污垢主要成分为Fe3O4,该种污垢较坚硬,在无机酸液中较难溶解,需添加渗透剂和提高清洗温度。对往年污垢检查发现,垢厚度达2mm以上,并多处管间有污垢堆积。经进行各种方法溶垢试验,如彻底清洗堆积污垢,清洗时间应在10h以上;而溶解2mm左右垢,温度65℃状态下,需4～6h。当然如果将温度再提高5～10℃,清洗效果会好得多,但试片腐蚀速度很难控制。在选用的几个清洗液配方中,缓蚀剂最难选择。本清洗液所选缓蚀剂其缓蚀率也只能达85%左右,试片实验室腐蚀速度在15g/(m2·h)以下,但对试验管(从设备取下带垢小段列管)进行溶垢和腐蚀试验看,试验管表面状况良好,无点腐和过腐蚀。

清洗时间控制不能太长。由于清洗液中含有较高浓度的三价铁离子,长时间清洗会引起点蚀,试验中也发现了静泡20h以上的试片均有不同程度的点蚀。但在不加缓蚀剂时无论清洗时间长短,都表现为均匀腐蚀状态。原因可能是缓蚀剂是通过沉淀吸附来达到缓蚀目的,而清洗剂中含强渗透物质所致。

2、换热器清洗清洗工艺

整个清洗过程按照水冲洗(试压)※除油碱洗※热水冲洗※酸洗※水冲洗※除灰钝化进行。

1)酸洗

w(硝酸)5%～7%，w(清洗剂JSQX)5%～6%，w(助剂)0.5%～1.5%，w(Lan-826缓蚀剂)0.4%

时间4～6h，清洗方式流动和浸泡相结合,控制流速不大于15m3/h温度65～70℃

2)除灰

w(主剂)2%～3%，w(助剂)0.1%～0.2%，pH6～7.5，温度20～30℃，时间2～5h

3)清洗加热、进药及控制

由于清洗对温度控制要求较高,在清洗时对温控方式要稳妥,现提出用二次加热控制方法来实施,具体方法为,首先通过蒸汽将水加热到75℃左右,再用该热水来配制清洗液,并用65～75℃热水循环来控制清洗液温度65～70℃。在清洗液达到50℃时,先补入Lan-826,每立方米溶液补加4kg,再依次加入硝酸、清洗剂JSQX及其它添加剂。清洗用循环10min和浸泡各20min方式进行作业,尽可能地降低腐蚀速度。清洗以控制清洗液中的铁离子浓度变化来测定清洗效果及清洗除垢的程度。酸洗时间控制不超过10h为宜。

3、清洗效果及探讨

1)换热器清洗除垢量大部分都达到60%以上,由于不能观察到内部状况,仅能从总铁离子浓度分析得出。相应地清洗除垢率判定也不确切,管口一头清洁,一头仍覆盖有1mm左右的污垢,这与清洗前两头结垢不均有关。

2)腐蚀率

从上述组甲方提供的腐蚀试片测出的腐蚀速度看,总体比实验室结果好,但是出现数据差异较大,体现腐蚀控制不确定性。分析原因可能是缓蚀覆盖膜形成与清洗流动状态、温度、反应生成物和挂片位置有关。

3)污垢堆积物实际很难清洗彻底,由于高温换热器不可修复性,本次清洗时加药量不是很足,以及溶垢反应缓慢渐进,并不像其它清洗反应那样快,最终也出现了清洗效果两头不均的现象。

4)本次清洗的成功点是使用了水浴控制,使清洗温度相对稳定。