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石油化工企业中设备清洗技术
发布日期:2017-05-09 浏览次数:次浏览

一、

一、前言     自20世纪60年代发展起来的中国石油化工行业到90年代已发展成为中国国民经济的重要支柱产业。这个行业的起点较高,开始就应用国际上先进的设计、工艺技术与设备。这些工艺与设备设计紧凑,能量利用合理,效率高,但设备的设计裕度较小,仅为1。1~1。15左右(50年代我国从前苏联引进的设备,设计裕度高达1。4~ 1。5),这就要求设备在运行过程中要有清洁的表面,以保证传质、传热等工艺过程能正常进行、热量能合理利用,特别是一些换热器、反应器、塔等设备。可是事实上,运行的设备在一段时间后,由于各种因素设备的表面常常会被污染或形成覆盖层,如水垢、焦油、金属腐蚀产物、菌藻沉积物等各类污垢,这些污垢的热阻要大大高于设备基体金属,这就会影响工艺过场的正常进行,导致能耗、水耗上升、设备腐蚀加快,严重的会造成生产与设备事故。

    设备清洗是一门技术,是一个新兴的科学技术领域。它应用现代化学、物理、生物、计算机技术、系统工程、现代化管理等多门学科,与社会实际相结合,成功地解决了工业生产、日常生活等各方面的诸多问题,当然也包括上述在石化企业中存在的设备表面结垢问题,并在这一领域发挥出越来越重要的作用。所以对石油化工企业中设备清洗技术及相关问题进行必要的研究与探讨对于石化企业保持安、稳、长、满、优运行是有很大意义的。本文就在这方面作一尝试。

 

二、清洗技术概述

(一)清洗技术的研究对象

    清洗技术作为工程技术,它的研究对象有两大领域:

    1、污垢产生的原因及其形式,污垢与物体表面的结合状况,即关于污垢的形成的原因及其防止。只有对垢的形成原因和垢的结构等情况了解清楚后,才能对症下药进行有效的清洗。另外是尽量防止垢的形成,即使生成也尽量使其结构疏松,容易脱落,容易清洗。

    2、高效的清洗方法。这包括各种化学、物理及机械的清洗方法。其中特别是各种高效清洗剂、缓蚀剂、各种清洗装备、自控系统以及清洗作业的系统工程等研究。

(二)表面污染或覆盖层的分类

    1、物理覆盖层:  环境中的污染物、固体颗粒、油、放射性尘埃、晶体等沉积于物体表面而形成的覆盖层,如水垢、焦油、泥沙等。

    2、化学覆盖层:  环境与物体表面起化学反应而形成的覆盖层,如金属腐蚀产物(铁锈等)、染色等。

    3、生物覆盖层:  由藻类、菌类附着于物体表面而形成的覆盖层,如冷却水系统的菌藻附着物等。

    4、混合覆盖层:  物理/化学、物理/生物、化学/生物或物理/化学/生物的共同作用形成的污染或覆盖层。它是一种最常见的表面状况。

(三)清洗方法的分类

    根据所形成覆盖层的类型和性质,可采用不同的清洗方法,主要有:

    1、机械清洗:  采用机械工具、振动等使表面覆盖层脱落。例如用钻头疏通换热器堵塞的管子,超声去除机械零件的污物等。

    2、水力射流清洗:  其实也是机械清洗的一种,但目前已发展为独立的一分支。就是使用高压水射流冲刷污染的表面而使覆盖层脱落。高压水射流的压力为30~200Mpa 不等,视不同情况选择。

    3、化学清洗:  使表面污染物或覆盖层与清洗剂发生化学反应而被清除。例如水垢的酸洗,为不使基体材料受腐蚀或使腐蚀速率控制在允许的范围内,通常要加适量的缓蚀剂。

    4、消毒、灭菌清洗

    5、特殊清洗

三、石化企业的设备清洗技术

    石油化工企业中众多的生产设备,如冷却水系统(包括管道、水冷却换热器)、工艺介质换热器、废热锅炉、萃取精馏塔、自备电厂锅炉等设备表面都会不同程度受到介质污染或形成覆盖层,给生产正常进行带来影响,下面对石化企业中三个常见的设备或系统的设备清洗技术分别予以研究与探讨。

(一)冷却水系统:

    石化企业中每个生产装置几乎都离不开循环冷却水,而冷却水系统的工作质量是由泵和与其连结的管道、冷却塔、换热器的工作状态所决定。在运行的过程中,换热器、管道和冷却塔由于冷却水本身的腐蚀性和结垢性,会造成这些设备的金属受到腐蚀并在设备表面形成各种沉积和生物污垢,使冷却效果下降,使能耗、水耗上升,严重的会造成装置停车。这种情况在各个石化企业几乎都存在。

    一般说来冷却水分腐蚀型和结垢型,可以通过测定冷却水的饱和指数来确定,饱和指数<0为腐蚀型,饱和指数>0为结垢型,饱和指数=0为不结垢不腐蚀型。在腐蚀型冷却水中主要任务是控制腐蚀,在结垢型冷却水中主要任务是控制结垢,但具体的一个冷却水处理方案中控制腐蚀和控制结垢是不能分开的,二者常常是同时遇到的,这一点从大部分冷却水系统可以清楚地看到,一方面大量换热器因腐蚀穿孔,另一方面又因换热器结垢严重影响生产。因此循环冷却水系统的防腐蚀、防结垢、除垢的工作早已引起各工业发达国家的高度重视,进行了许多卓有成效的理论与应用研究,在我国也不例外。在多数石化企业冷却水系统中的换热器和管道腐蚀与结垢比较严重,据笔者分析,认为问题的症结是在每次大检修时冷却水系统的管道和换热器没能得到彻底的清理。对换热器而言,若水侧在管程,现大都采用压力等级为30Mpa的高压水枪清理,虽能打通管子,但不能彻底除净管壁上的污垢、铁锈。若水侧在壳程,则大部分都没能得到处理。虽然在系统投用前也预膜,但这是无济于事的,不干净的表面是形成不了保护膜的。在运行时也投加水处理药剂,成效也是甚微的,因为不干净的表面上残留的垢象晶核一样,会加速结垢的速度,而且垢下腐蚀也会发生并加快速度腐蚀基体金属。

    所以循环冷却水系统在新投用前或每次大检修时应采取以下处理措施:

    1、系统表面清洁处理:

    ⑴新系统:

    ①脱脂处理:因为新装管道、换热器都会因为制作的原材料、加工过程等因素在内壁留下油污等。脱脂处理一般用碱性清洗液来进行,清洗液由碱(烧碱NaOH、纯碱CaCO3)、清洗助剂(一般是磷酸盐)、表面活性剂、碱抑制剂等组成。溶液呈较强碱性,总碱度为5~6%左右,清洗方式为循环清洗,清洗温度为80℃左右,清洗时间为6~8小时左右,清洗终点用总碱度和油含量趋于平衡来确定。脱脂处理后用清水冲洗干净。废液处理本文将另行专门阐述。

    ②除锈处理:新设备的内表面都会有金属氧化皮存在,必须予以去除。去除氧化皮通常采用酸洗方法,酸洗液主要是由盐酸HCl(或氢氟酸HF)、酸洗缓蚀剂、还原剂等药剂组成。总酸度为6~8%(纯氢氟酸为3%),加入酸洗缓蚀剂的目的是控制酸对设备、管道基体金属的腐蚀,国际、国内对酸洗的腐蚀控制的标准是基体金属均匀腐蚀速度小于8~10克/米2·小时,基体金属失重小于10克/米2,并无点蚀现象出现。加入还原剂的目的是控制三价铁离子在酸洗液中的浓度,使Fe3+转换成Fe2+。因为来自氧化皮Fe2O3中的三价铁离子是一种强氧化剂,在酸洗介质中,三价铁离子阴极还原的平衡电位较正,它是一种良好的阴极去极化剂,其还原反应是很容易进行的,在三价铁离子还原的同时,就有等量的金属从基体上被腐蚀下来,其反应式如下:

           2Fe3+ + Fe0(基体金属) →3Fe2+

阳极反应   Fe→Fe2+ +2e

阴极反应   Fe3+ + e → Fe2+ 

    所以在钢铁酸洗时,在酸洗液中的三价铁离子浓度高于一定值时有加速腐蚀的作用,还有引起小孔腐蚀的危险。在酸洗过程中三价铁离子浓度应控制在700~1000mg/Kg以下。

    酸洗采用循环方式,温度为常温并控制在50℃以下,清洗时间约4~8小时,清洗终点由酸浓度和总铁量趋于平衡来决定。酸洗过程应加强对缓蚀效果、酸浓度、总铁量、三价铁离子的分析监控,必要时采用补加缓蚀剂、还原剂或排放清洗液等措施。

    酸洗结束后要注意防止空气窜入系统,因为酸洗除锈后的设备、管道表面金属裸露,极易与空气中的氧气进行化学反应,生成“二次浮锈”,将影响下一步骤的进行。在有条件的场合可用氮气先顶出酸洗液,然后用脱盐水冲洗。无此两项条件的可用水来顶出酸洗液直至冲洗水的PH值为6.5~7为止,冲洗水仍需充满系统备用。

   (2)老系统:对已使用过的循环冷却水系统主要清除水垢(如碳酸钙、磷酸钙等)、金属腐蚀产物(如铁锈等)、生物粘泥(如菌藻滋生物等),通常的清洗方法有化学清洗和超高压水射流清洗(压力为150Mpa或更大)。

    化学清洗程序如下:

  水冲洗→除粘泥清洗→除水垢和金属腐蚀产物→水冲洗→钝化

    ①生物粘泥的清洗:一般使用加适量的杀菌剂(如新洁尔灭等季胺盐、氯气、次氯酸钠等)和分散剂(如低泡型非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂)的清洗液来进行,循环流速不宜过低,以便能把剥离物带出来。

    ②除水垢和金属腐蚀产物:常采用的方法为酸洗。酸可采用盐酸或盐酸+氢氟酸。清洗的其他方面与酸洗除锈相同。

    若系统内生物粘泥含量不大,厚度较薄时,可将上述的①、②步骤合为一步进行。方法是在酸洗液中添加适量的新洁尔灭和非离子表面活性剂,循环清洗6~8小时,效果也会很好。

    2、预成膜处理:为了使冷却水系统在投用后增强防腐蚀、防结垢功能,在系统表面清洁后要采取预成膜处理,在系统表面形成保护膜。常用的预膜药剂有六偏磷酸钠、硫酸锌、三聚磷酸钠、硅酸钠、苯并三氮唑等。一般在常温或40~50℃条件下循环运行24~48小时即可。

    3、运行控制:循环冷却水系统在预膜处理后即可投入使用。在运行过程中要定期加入阻垢剂、杀菌剂、缓蚀剂、补膜剂等水处理药剂,以保证系统长周期优质运行,并可提高循环水的浓缩倍数,达到节能节水目的。

(二)焦油清洗技术

    在石油工业企业中,各生产装置的物料、中间产品与产成品大都为各种各样的油品、烃类等。而这些物料在设备中运行一段时间后会在设备表面形成焦油覆盖层,日而久之,覆盖层会越积越厚,轻者会影响生产的正常运行,重者会引起生产事故或设备事故。这类焦油污垢在各大石化企业是常见的,例如制苯装置的萃取精馏塔的塔板、炼油厂的裂解装置的换热器、丁二烯装置的再沸器等都因焦油污垢严重影响了装置的正常生产和运行。这类污垢有的看上去粘乎乎的,也有较干的,颜色呈深褐色,附着力较强。这类污垢的组份主要是焦油、沥青、胶性物、酚类(甲酚、乙酚、苯酚等)、硫化氰、积碳、灰渣、悬浮物、铁的氧化物等。由于大部分企业不知道如何去清除这类污垢,就是停车检修也只是用简单的机械方法清除一些积垢,有时残留的垢比清除掉的垢还多,有的则以更换设备来解决这一矛盾,没能从根本上解决这一问题。为此世界各国都在研究解决清除焦油污垢的方法,其中包括各类清洗剂、清洗方法和清洗机械。在七、八十年代,美国、英国、日本、前苏联和芬兰等国都相继研制了多种清洗剂,广泛应用于石油、化工、油轮、槽车、油罐等方面的焦油污垢的清洗。中国蓝星化学清洗总公司在1989年由笔者参加并负责的《热煤循环水系统煤焦油结垢清洗的应用研究》(此项目当年通过由甘肃省石油化工厅组织的技术鉴定)开创了中国在这一领域的应用研究的先例。通过以后的几年继续研究,使得用水基清洗剂在清除各类焦油污垢方面取得了长足进展,能清洗的焦油污垢类型越来越多,适用的范围也越来越广。

    从国际、国内的研究情况来看,清除焦油垢的方法从清洗要素的溶解力、表面活性力、化学反应力、物理力、生物作用力以及吸附力等诸方面考虑现在有溶剂法、高压水射流法、水基清洗剂法等。下面分别予以叙述:

    1、溶剂法:

    根据相似相溶原理,焦油垢用溶剂来清洗具有溶解性好,界面张力低,所以有清洗效果好,操作简单,不需加热等优点,但溶剂清洗有安全性差(溶剂通常易燃易爆)、成本高、耗能大、有毒以及对极性污垢去污效果差等缺点,所以在工业清洗上很少应用。

    2、高压水射流法:

    现在国内、外采用超高压水射流技术清洗应用得非常广泛,最高压力达200Mpa以上。超高压水射流可以清除附着在设备表面的污垢,但超高压水射流清洗还存在着以下一些问题:

    (1)水射流清洗技术水平亟需提高,国内从事水射流清洗服务的企业无论是经理还是操作工人,理论素质较低,基本上都不熟悉水射流的基本原理、各类喷嘴工作原理、选择喷嘴的理由、如何调节射流结构、调节清洗性能。只是认为我拥有这样设备,就能清洗,往往达不到应有的效果。目前从超高压水射流清洗的换热器管程来看,堵塞的管子被打通了,但管壁上还残留污垢,在本文前面谈到过,这样在以后的运行中会加速结垢。

    (2)清洗范围受限制,如换热器的壳程(特别是固定管板式的)、反应器的夹套等超高压水射流就无法清洗。

    3、水基清洗剂法:

    这是目前在国内外应用得最为广泛的清除焦油垢的方法。水基清洗剂是由各种表面活性剂、多种无机、有机助剂组成的水溶液。各组分的作用各不相同,其中:

    (1)表面活性剂:这是一种能显著降低界面张力的表面活性物质。表面活性剂的分字一般是由非极性的、亲油(疏水)的碳氢链部分和极性的、亲水(疏油)的的基团共同组成的,并且两部分分处分子的两端,形成不对称结构。因此,表面活性剂分子是一种两亲分子,具有又亲油又进水的两亲性质。从表面活性剂分子的化学结构上来分析,亲油部分一般由碳氢原子团,特别是长链的碳氢基构成,而亲油基团的差别主要表现在碳氢链的结构变化上,差别较小。而亲水基团则种类繁多,各式各样。所以表面活性剂性质的差异,除了与碳氢基的大小、形状有关外,主要与亲水基的不同有关。亲水基团结构的变化远比亲油基团为多。所以表面活性剂以亲水基团的结构来区分为阴(负)离子型、阳(正)离子型、两性型、和非离子型等。表面活性剂在水基清洗剂中起着降低界面张力,增加润湿力、渗透力、乳化力、分散力、可溶化力等诸多作用。常用的表面活性剂有烷基苯磺酸钠、季胺盐、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸烷基醇酰胺、仲烷醇聚氧乙烯醚等。

    (2)无机助剂:

    无机助剂中的无机盐的作用是提高清洗液中的PH值,带电荷的离子可降低离子型表面活性剂的临界胶束浓度,增加被清洗物表面与污垢颗粒的电位,便于污垢从被清洗物表面分离与悬浮在溶液中。其次无机助剂还有与硬水中的钙、镁离子络合、氧化污垢的作用。常用的无机助剂有三聚磷酸钠、无水硫酸钠、合成沸石(分子筛)、硅酸钠(泡花碱、水玻璃)、焦磷酸钠(磷酸四钠)、氮川三乙酸一水物(NTA)、碳酸钠、聚合分散剂等。

    (3)有机助剂:

    有机助剂的作用是防止污垢颗粒沉积,协助去除污垢、除碳等。常用的有机助剂有甲苯磺酸钠、尿素、柠檬酸钠(可替代无机助剂的三聚磷酸钠)、羧甲基纤维素钠(CMC)、KL-碱性蛋白酶、过氧化氢、一乙醇胺、三乙醇胺等。

    水基清洗剂清除焦油垢的机理是清洗剂中的表面活性剂、有机助剂和无机助剂使得清洗液中水的界面张力大大降低,使清洗液润湿污垢的能力提高,加上表面活性剂胶束对油污的增溶、乳化与起泡作用,使得油污质点被分散到清洗液中去,不再沉积到被清洗物的表面。这样把焦油垢中的焦油、沥青、胶性物、酚类等溶解,积碳、灰渣等固体组分被松散、软化、分散,使其变成松散的、颗粒较小的悬浮物,通过循环清洗把它们带出设备达到清除积垢的目的。

    用水基清洗剂清除焦油垢需加热,温度控制在80~90℃之间,清洗方法同脱脂处理。

    根据焦油垢的不同组成适当调整清洗剂的配方、药剂比例。根据笔者经验,在某些场合在进行水基清洗剂清洗以后,再进行一次酸洗,将会收到意想不到的好效果,如萃取精馏塔的塔板,采用二次清洗法使清洗后的塔板如新的一般,达到了工艺生产的要求。

(三)自备电厂锅炉的清洗

    各大石化企业都备有自己的电厂,电厂锅炉虽然有良好的水处理装置,但也保证不了水冷壁管永久不结水垢,只不过结垢的速度慢一些而已。并且电站锅炉由于铜质凝汽器的腐蚀,大量铜离子被带入锅炉并在水冷壁管上以氧化铜形式沉积及附着,根据笔者经验和资料介绍,这种情况在电厂普遍存在。水电部SD135-86《火力发电厂锅炉化学清洗导则》中规定电站锅炉在运行6年以上要进行化学清洗。例如扬子石化热电厂6#锅炉在运行六年后,部分水冷壁管出现爆管,经割管检查,垢厚已达4.3mm,结垢量达717克/米2,垢样分析结果如下:

  氧化铜(CuO)             43.8%

  四氧化三铁(Fe3O4)          28.5%

  三氧化二铝(Al2O3)           3.2%

  二氧化硅(SiO2)         11.28%

  氧化钙(CaO)             4.3%

  氧化镁(MgO)           2.13%

  磷酸酐                   6.62%

    从垢样分析的结果及其他具体情况来看,电厂锅炉在进行化学清洗时要认真考虑以下几点:

    1、污垢中高达43.8%的氧化铜在酸洗时会先与其它污垢溶解反应,此时大量铜离子会被镀到其它清洗管道和设备内壁上,被称之:“镀铜现象”,这会影响最终清洗质量。为此要粗略估算出整个系统的铜离子含量,在酸洗开始后一小时加适量的氟化钠、硫脲进行一步除铜。

    2、由于电厂锅炉整个系统比较大,一般要在100M3或更大一些,所以清洗的流速控制很重要,流速过大或过小都会造成腐蚀速度加大或影响清洗效果,一般流速应控制在0.5~1米/秒。而要控制流速就要认真核算水冷壁管组和省煤器的截面积,从应达到的流速和截面积计算出清洗循环泵应达到的流量,来选定合适的泵。

    3、因为电厂锅炉一般都有几组水冷壁管,选择合适、正确的正、反向清洗循环回路对清洗质量有直接的影响。所以在确定好回路后要画出每一循环回路的流程图,对每一个控制阀门都要编号并在现场挂牌标明,写出控制每一个回路所需开、关哪些阀门的控制方案。并在清洗过程中要有专人指挥和专人开关阀门。

    4、加强化学清洗个过程的化学监督,尤其是酸洗过程的化学监督。对试片和监测管段要增加监测频率,试片半小时一次,监测管段一小时一次。清洗终点判断除了酸浓度和总铁浓度趋于平衡外,还要参考总垢量和铜离子浓度是否到达清洗终点。

    电厂锅炉的化学清洗程序一般为:

  水冲洗→酸洗(含除铜)→水冲洗→飘洗→钝化

    酸洗过程的清洗液由盐酸、酸洗缓蚀剂、还原剂、稳定剂等组成。盐酸浓度控制在6%左右,如中途酸浓度下降很快,可补加酸至5%,若酸洗液中Fe3+浓度超过600mg/Kg,则需补加还原剂,在酸洗开始后一小时则需投加氟化钠、硫脲进行除铜。酸洗结束后不可直接排放酸洗液,要用清水顶出酸液,严防空气窜入系统。飘洗过程使用磷酸0.1%,三聚磷酸钠0.15%,温度45℃,漂洗2小时。漂洗过程结束后即可直接转入钝化,即把钝化药剂联氨、氨水(调PH值至9~10)加入漂洗液中去。

(四)清洗废液的处理

    设备清洗后的废液往往还残留相当数量的原清洗液的组份,还含有清洗产物,如油污、泥砂、清洗反应物等,并且清洗液往往还有很强的酸性和碱性。如果直接排放那就会造成环境污染。现在许多清洗队伍为图省事和受利益驱动,对废液不进行处理,随意排放,对环境造成很大的破坏。对于这一点很多人没能从思想上真正认识到环境保护的重要性(其中包括我们企业中一些干部和职工在纵容这件事),所以对废液乱排的问题始终得不到彻底解决。下面我要研讨的清洗质量监理,如果能实现的话,也许能真正制止废液乱排的问题。

    清洗废液可以按以下所述进行处理与排放:

    1、酸性废液:酸性废液若是残存盐酸、硝酸和酸性盐等,一般只要用碱中和到PH值为6~9,即可排入厂内工业污水管道。若在电厂清洗,则建议将酸性废液直接排到排灰下水,因为电厂排灰水是呈弱碱性的,且排灰管道上结的灰垢能与酸起化学反应而减薄,通过几公里排灰管道到出口,这酸性废液肯定被彻底中和了,并对排灰管道有好处。

    若酸性废液中含有氢氟酸,则需用生石灰来处理,然后调PH值到6~9后排入工业污水。

    2、碱性废液:碱性废液中初残留碱外,往往还含有一定量的油,处理碱性前先要将油乳化掉(除非厂内有废油处理装置),然后用酸中和至PH值到6~9,再排入工业污水。

四、设备清洗质量监理与设备清洗系统工程

(一)设备清洗的质量监理

    设备清洗技术已在石化企业中广泛使用并取得良好的效果,由于设备清洗有较好的利润,所以众多企业加入设备清洗行列,特别是化学清洗队伍。虽然清洗队伍的增加,促进了竞争机制,但是由于石化企业中技术人员对设备清洗技术不够了解,施工管理不够严格,施工单位良莠不齐,再加上不正之风的影响,如有的施工单位根本没有专门的技术人员负责技术,有的施工单位不制定清洗方案,有的偷工减料,有的根本不做分析测试,有的乱排废液,有的违章操作,使清洗事故时有发生,给设备所在企业带来很多不利的后果。所以象建筑工程质量监理一样,在石化企业中建立设备清洗质量监理是十分必要的,它对保证清洗质量和避免不正之风是十分重要的。

    设备清洗质量监理的内容为:

    1、监理的定义:就是监测管理,应该是设备清洗全过程(包括从承接合同、提供清洗方案、进行清洗施工、直至竣工验收)的审核、检测、监督与管理。

    2、质量监理的重点:

    (1)装置中关键与重大设备,如反应器、锅炉、凝汽器、压缩机及重要的压力容器的清洗进行质量监理。

    (2)对装置中由特殊材质,如不锈钢、钛材、铜铝、高强度合金钢等制造的设备的清洗进行质量监理。

    (3)对装置中易燃易爆、高温、高压等特殊设备的清洗进行质量监理。

    3、质量监理范围与内容:

    (1)对清洗方案的评审:协助厂方对施工单位提出的清洗方案进行审查,对其中提出的清洗剂、缓蚀剂以及清洗工艺与步骤、废液处理与排放、验收标准与方法提出评定意见。

    (2)对清洗剂的试验与评估:尽管施工单位对清洗剂配方保密,但监理单位可用施工单位提供的样品在实验室试验以测定其腐蚀率,检测点蚀或渗氢情况。并可在施工时随机抽检。

    (3)对清洗过程的监测,对腐蚀程度、除垢程度、洗净程度、废液处理与排放、施工步骤是否与清洗方案相符等进行检查、监理。

    (4)对清洗竣工的验收:协助厂方根据合同、清洗方案中三方认可的验收标准与方法进行竣工检查。

    4、设备清洗失效的仲裁

    当发生设备清洗失效,即发生设备被清洗损坏的事故时,对其发生的原因分析,各方都很重视,因为这关系到事故的责任。事故分析往往是复杂的,它要进行全面的调查、分析,涉及到对设备破坏部位进行金相、扫描电镜、电子探针等多种分析,同时对清洗药剂、缓蚀剂、清洗工艺及清洗过程等全面分析。另外对该设备的技术档案中的运行历史、历年检修情况、工艺介质与工艺条件变化等也要作全面分析。厂方与施工单位可委托有关科研检测机构进行分析论证,但质量监理应站在公正的立场上,实事求是地作出科学论证,进行仲裁。

(二)设备清洗系统工程

    石油化工设备除垢清洗已成为石化企业设备管理与检修过程中一个不可缺少的环节。然而石化生产的各装置工艺条件各不相同,温度、压力、物料、催化剂、流速等不同,设备类型不同、结构不同、材质不同。因而污垢的类型也不相同,清洗方法和清洗工艺就会有较大的不同。即使同一设备同一污垢也会有几种清洗方法。因而在选择与制订石油化工设备清洗方案时,如果使用系统工程分析,可以在技术可行性、质量可靠性、经济合理性之间作科学分析与统筹的协调,从中作出最优的决策。

    石油化工设备清洗工程(尤其是重大或关键设备)系统分析程序大致可参考下图所示进行:


 

 

明确问题

清洗对象

清洗目的

清洗面积、容积

清洗质量

指标设计

费用——元/米2   清洗面积

        元/米3   清洗容积

质量

除垢率 %

选缓蚀剂后腐蚀率g/m2.h

设备腐蚀程度  g/m2

无吸氢、氢脆、点蚀

外表光洁

排放    按GB8978-88标准

分析系统

某方案

厂方   清洗费用、质量、效益、时间

施工单位

人员素质

技术可靠性、熟练程度

药剂、设施

清洗质量、施工安全、时间

成本税利

社会方    废液处理

形成若干个可能的清洗方案,把“不清洗”也作为一个方案

 

系统实施

根据系统的指标对个清洗方案结果选择最优方案

系统评价

系统决策

由决策者根据总体要求与评价结果选择清洗方案系统实施

  

 

 

提出清洗施工计划,进行具体清洗施工

 

 


 当某个设备要进行清洗,先明确清洗对象、清洗目的、清洗范围以及清洗要求,然后可征集施工单位的清洗方案(最好是二个以上),然后进行清洗方案系统分析,从技术可行性、质量可靠性、经济合理性三者之间统筹考虑,系统评价,得出几个方案的优劣顺序,供领导决策。

    决策后,接下来是清洗方案的系统实施过程,实施程序根据实际情况参考下图增减进行:


    由于设备清洗是一门新兴的科学技术,在筹划、设计、进行石化装置大型系统清洗工程中,应当采用系统工程方法,进行优化分析,就有可能从若干个方案中找到实施目标的最好途径与方法,使清洗工程尽可能完善,即质量较为可靠,经济较为合理,而技术则是可行的。

 

五、结束语

    设备清洗真正进入石油化工企业仅仅十来年时间,但已在保证生产正常进行、防止事故发生、节能、节水等方面发挥了很大的作用,并逐步成为石油化工企业正常运转的一个不可缺少的环节。所以对设备清洗技术及其在石化企业中应用进行进一步研究,使一些困扰正常生产的瓶颈问题得到解决,使设备清洗技术在石油化工企业生产中发挥更大的作用。

前言     自20世纪60年代发展起来的中国石油化工行业到90年代已发展成为中国国民经济的重要支柱产业。这个行业的起点较高,开始就应用国际上先进的设计、工艺技术与设备。这些工艺与设备设计紧凑,能量利用合理,效率高,但设备的设计裕度较小,仅为1.1~1.15左右(50年代我国从前苏联引进的设备,设计裕度高达1.4~ 1.5),这就要求设备在运行过程中要有清洁的表面,以保证传质、传热等工艺过程能正常进行、热量能合理利用,特别是一些换热器、反应器、塔等设备。可是事实上,运行的设备在一段时间后,由于各种因素设备的表面常常会被污染或形成覆盖层,如水垢、焦油、金属腐蚀产物、菌藻沉积物等各类污垢,这些污垢的热阻要大大高于设备基体金属,这就会影响工艺过场的正常进行,导致能耗、水耗上升、设备腐蚀加快,严重的会造成生产与设备事故。

    设备清洗是一门技术,是一个新兴的科学技术领域。它应用现代化学、物理、生物、计算机技术、系统工程、现代化管理等多门学科,与社会实际相结合,成功地解决了工业生产、日常生活等各方面的诸多问题,当然也包括上述在石化企业中存在的设备表面结垢问题,并在这一领域发挥出越来越重要的作用。所以对石油化工企业中设备清洗技术及相关问题进行必要的研究与探讨对于石化企业保持安、稳、长、满、优运行是有很大意义的。本文就在这方面作一尝试。

 

二、清洗技术概述

(一)清洗技术的研究对象

    清洗技术作为工程技术,它的研究对象有两大领域:

    1、污垢产生的原因及其形式,污垢与物体表面的结合状况,即关于污垢的形成的原因及其防止。只有对垢的形成原因和垢的结构等情况了解清楚后,才能对症下药进行有效的清洗。另外是尽量防止垢的形成,即使生成也尽量使其结构疏松,容易脱落,容易清洗。

    2、高效的清洗方法。这包括各种化学、物理及机械的清洗方法。其中特别是各种高效清洗剂、缓蚀剂、各种清洗装备、自控系统以及清洗作业的系统工程等研究。

(二)表面污染或覆盖层的分类

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