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1、设备及管线化学清洗基本知识1、清洗的概念和分类1.1清洗的概念物体表面受到物理、化学或生物的作用而形成污染物或覆盖层称作污垢，去除这些污染物或覆盖层而使其恢复到原表面状况的过程称为清洗。1.2清洗的分类按作用和原理可分为化学清洗和物理清洗及微生物清洗三大类，按清洗的范围可分为工业清洗和民用清洗，按清洗对象所处的状态可分为投产前清洗、不停产清洗和停产检修清洗。化学清洗是采用一种或几种化学药剂清除设备工艺侧或水侧表面污垢的方法。它是借助清洗剂对物体表面污染物或覆盖层进行化学转化、溶解、剥离以达到脱脂、除锈和去污的目的。物理清洗是借助各种机械外力和能量使污垢粉碎、分解并剥离离开物体表面，达到清洗的目
2、的。常用的物理清洗方法有高压水射流清洗、PIG清洗、干冰清洗、激光清洗和爆破清洗等。我公司现拥有两台美国NLB公司生产的高压清洗机，其压力分别为70MPa和100MPa。微生物清洗是利用微生物将设备表面附着油污分解，转化成为无毒无害的水溶性物质的方法。这种清洗把污染物和有机物彻底分解，是一种真正意义上的清洗。 高压清洗机 化学清洗泵站2、化学清洗剂简介2.1清洗中常用的酸2.1.1盐酸(HCl)盐酸为氯化氢的水溶液，为易挥发性无机酸。市售浓盐酸为37.2%（质量），价格便宜，与金属反应生成的氯化物水溶性大都很好，在化学清洗中应用广泛，但对金属有一定腐蚀性。使用盐酸做清洗剂时，一般使用10%以下
3、浓度并在常温下使用，尽量避免升温使用以防止产生酸雾。由于大多数氯化物都是易溶于水的，因而呈碱性的碳酸盐水垢、铁锈、铜锈、铝锈都可以很好地溶解在盐酸中。在清洗中常用于清洗碳钢、黄铜、紫铜及其它铜合金材料的设备清洗。它对碳酸盐水垢和铁锈的清洗最有效而且经济，所以工业上广泛用于清洗换热器、各种反应设备及锅炉。2.1.2硝酸（HNO3）工业上使用的硝酸是65%（质量）的水溶液，是一种易挥发、易分解的酸，在光热作用下或在某些化学物质作用下容易分解，并有二氧化氮和氧气放出。硝酸具有强氧化性，在清洗去除金属表面污垢时，既可以把有机污垢氧化分解去除，又可在某些金属表面形成致密的保护膜保护金属不被腐蚀。工业上用
4、于清洗的硝酸浓度一般在5%左右，在浓度较低的情况下，硝酸较稳定，工业上硝酸主要用于清洗不锈钢、碳钢、黄铜、铜及碳钢不锈钢设备以及黄铜碳钢焊接组合体设备。硝酸可以去除水垢和铁锈，对碳酸盐水垢、Fe2O3及Fe3O4铁锈有良好的溶解能力，去除氧化铁皮、铁垢的速度快，时间短，并且对碳钢、不锈钢、铜的腐蚀度较低。2.1.3硫酸（H2SO4）硫酸是三氧化硫的水溶液，是一种无色粘稠的液体，通常在清洗是应用的是98%及其以下浓度的硫酸水溶液。化学清洗中常用的硫酸，其浓度一般在15%以下，稀释硫酸会产生大量的热，因此应将硫酸缓慢地加入水中，并且一边加酸一边搅拌使热量及时散去，防止溅出。硫酸对人体和设备都有一定
5、的危险，使用时要注意安全。硫酸是一种不易挥发的强酸，对不锈钢和铝合金设备没有腐蚀性，适合清洗这些特殊金属设备，一般用5%-15%浓度的硫酸做清洗剂时，可以加热到50-60来提高清洗速度。2.1.4氢氟酸（HF）氢氟酸是氟化氢气体溶于水形成的溶液，市售浓度一般为3060%，是一种弱酸，最大的特点是可与二氧化硅发生剧烈的反应并使其溶解，而二氧化硅对其它所有无机酸都十分稳定和耐腐蚀，因而在玻璃、半导体元件硅的腐蚀清洗和酸洗过程中发挥重要作用。氢氟酸对人体有很强的毒性和腐蚀性，在清洗中，可以代替它用于同样目的的是氟氢化铵，它是由氢氟酸与氟化铵反应生成的酸性缓冲溶液，其作用比氢氟酸要温和。工业上用于清洗
6、时的浓度一般为5%以下，为加快反应速度，可以控制温度在50左右。通常不单独使用，而是与盐酸、硝酸等其它物质配合使用，有腐蚀率低，不产生渗氢，常温清洗速度快，节省能源，来料方便的优点，是目前国内清洗换热器、锅炉及各种化工设备中碳酸盐水垢、硅酸盐水垢及铁垢的最佳酸洗剂。2.1.5氨基磺酸（NH2SO3H）一元有机强酸，市售为固体，常温下保持干燥不与水接触，它不吸潮，比较稳定，因而便于运输。其水溶性与盐酸、硫酸相似，又称固体硫酸。用于清洗时温度一般控制在60以下，温度超过130时，氨基磺酸会发生爆炸。氨基磺酸的多数金属盐在水中溶解度较高，不会在清洗液中产生沉淀，对金属的腐蚀性较小，常被用来清洗钢铁、
7、铜、铝及陶瓷等材料制成的设备表面上的污垢，它还是唯一用于镀锌金属表面清洗的酸。2.1.6柠檬酸（H3C6H5O7H2O）富有柠檬的水果香味，易溶于水的晶体，是清洗过程中使用最多的有机酸。它可以溶解氧化铁、氧化铜等锈垢，为加快清洗速度，缩短酸洗时间，常保持80-90的高温。通常锅炉用盐酸清洗后，常用较稀的柠檬酸来漂洗以除去残留的铁盐，可以使清洗后的金属表面更容易进行钝化处理，由于其成本较高，工业上一般只用于奥氏体钢或单纯是铁氧化物的锈垢的设备清洗上。2.1.7乙二胺四乙酸（EDTA）又称乙底酸，英文简称EDTA。其分子中有六个可与金属离子形成配位键的原子，能与许多金属原子形成稳定而易溶于水的螯合
8、物，可用于金属化合物垢类的清洗。实际清洗中都是用其二钠盐清洗污垢，因其价格昂贵，通常只在不能使用盐酸清洗的特殊场合下才能使用。2.2清洗中常用的碱2.2.1氢氧化钠（NaOH）俗名叫火碱，是白色吸湿性强的固体物质，水溶液常被用于价格便宜的强碱性溶液使用。腐蚀性很强，浓度越大温度越高腐蚀性越强，因其与玻璃可发生反应，固体需用塑料瓶或铁皮桶贮存。工业上一般用5%溶液做碱性清洗液，主要用于皂化除油润湿表面和转化溶解硫酸盐垢。 2.2.2碳酸钠（Na2CO3）是一种白色结晶固体，价格便宜，强碱性物质。在清洗中用途广泛，主要用于碱洗、碱煮、中和、钝化。2.2.3磷酸三钠（Na3PO4）是磷酸的正盐，水溶
9、液PH值较高，具有很好的除油脱脂能力，常用于除油碱洗配方中，也可以与铁反应生成磷酸铁沉淀，所以可以用于钝化剂配方中。也适合做强碱性洗涤剂的助洗剂。2.3酸洗缓蚀剂在腐蚀介质中，加入少量的一种或几种物质能使金属或合金的腐蚀速度大大降低，这种物质或复合物质就称为缓蚀剂。这种保护金属的方法称为缓蚀保护。缓蚀剂的作用就是防止或减缓酸洗过程中金属的腐蚀，保证被清洗装置在清洗除垢的同时，不遭受酸液的腐蚀破坏。可以说，只有在添加缓蚀剂的情况下，装置才允许进行化学清洗。对于一种有实用价值的酸洗缓蚀剂来说，实际使用的剂量应该是很小的，一般为酸洗液质量的0.20.5%，而对金属腐蚀减缓程度则应该是非常强烈的，一般
10、必须大于90%。常用的酸洗缓蚀剂有LAN-826、LAN-5、乌洛托品等。3、化学清洗的程序及工艺条件3.1化学清洗的分类化学清洗按清洗回路设计不同可分为浸泡清洗、循环清洗和喷淋清洗。循环、浸泡清洗可采用低点进液、高点回液的循环流程，并在高点设置排气孔以防止产生气阻而使清洗液不能充满系统。喷淋清洗可采用高点进液、低点回流的流程。两种流程中使用的氮气管线可安装于高点，同时设置低点导淋排污点以排尽残液。3.2化学清洗的程序及工艺条件化学清洗程序一般为系统水压检测（水冲洗）-脱脂-水冲洗-酸洗-酸洗后水冲洗-漂洗-中和钝化-检查及人工处理。以下对各程序加以说明。水压检测（水冲洗）目的是检查临时系统的
11、泄漏情况，同时清除系统中的灰尘、泥沙、脱落的金属氧化物、焊渣及其它疏松易除的污垢。检漏时应高位注水，低点排放，以便排尽杂物，控制进出水平衡。冲洗至出水目测观察透明无微粒为止。脱脂清洗目的是为除去系统内的机械油、石墨脂、油涂层及防锈油等油污，以保证酸洗均匀。操作方法为排尽系统内冲洗水，用预热的水充满系统并循环加热，然后加入脱脂清洗液保持805，当系统脱脂液碱度、油含量基本趋于平衡即可结束脱脂，并用氮气将脱脂液压出。脱脂后的水冲洗目的是除去系统内多余的碱性清洗液，并使残留的部分杂质被带走。过程中应监测系统的PH值，当PH值趋于稳定浊度达到要求可结束水冲洗，一般水冲洗35小时。酸洗的目的是用酸与金属
12、氧化物的化学反应使其生成可溶物而去除。酸洗的方法是用氮气将冲洗水排出后，用泵将配制好的 酸洗液打入系统中，当有清洗液返回时通过放空和导淋检查酸洗液是否充满，确定充满后再用泵进行循环清洗并定期切换方向。当清洗液浓度不再降低，金属离子浓度基本稳定时即达到酸洗终点，酸洗过程大约48小时。酸洗后的水冲洗目的是为去除残留的酸洗液和系统内脱落的固体颗粒以漂洗和钝化处理，其方法为用氮气将酸洗液排出，并用大量水对全系统进行开路冲洗，不断轮换开启系统各导淋以使沉积在系统内的杂物、残液排净，冲洗过程中监测溶液的PH值，当PH值接近中性时停止冲洗。漂洗的目的是利用柠檬酸铵与系统内残留的铁离子络合并除去系统在水冲洗过
13、程中形成的浮锈，使系统总铁离子浓度降低，以保证钝化的效果。把漂洗液用泵打入系统，漂洗温度维持在805，当漂洗液浓度和总铁离子浓度基本达到平衡即可结束漂洗，漂洗时间约为23小时。中和钝化工序中和的目的是用碱液去除残留的酸液，钝化是为了防止酸洗后处于活化状态的金属表面重新氧化而产生二次浮锈。漂洗结束后，若溶液中铁离子含量小于500mg/kg时可直接用氨水调节PH=910，加入钝化液进行钝化；若溶液中铁离子含量大于500mg/kg时应更换漂洗液至溶液中铁离子含量小于500mg/kg再加入氨水和钝化液。钝化温度应维持在40-60，钝化处理过程中要不断进行高点放空，低点排污以排除气阻、避免死角，确保钝化
14、效果。钝化时间一般为812小时。检查人工处理的目的是对清洗后的设备进行最后检查，保证清洗的效果。4、化学清洗实例简介4.1管线化学清洗实例大连石化350万吨/年重油催裂化装置的中压管网的化学清洗，目的是通过化学清洗，清除被清洗管线的所有杂质，如工业油污、氧化铁、焊渣等，使系统管网和设备运行前蒸气必须达到一定的洁净度，以保证气轮机、压缩机、透平等设备的安全运行。我公司于2002年10月3日起对该系统进行了化学清洗工作，10月26日完工。本次清洗共清洗100-500管线450余米，实际清洗量114.5M3。根据管径不同，清洗中我们共设计两个清洗回路，以保证清洗液的流速。因本次清洗的主要目的是清除系
15、统内颗粒杂质以保证清洗后的吹扫效果，所以不可采用无机酸作主剂，以防止因无机酸的剥离与气掀作用形成大片片状残留物脱落。本次清洗主剂选定为柠檬酸（食用级），以LAN-826为缓蚀剂。清洗后管线表面形成致密的钝化膜，达到清洗质量要求，一次通过甲方及施工单位的验收。 临时系统安装4.2大型成套设备开车前化学清洗实例吉化集团公司丙烯腈厂10.6万吨/年扩建工程脱氰塔系统开车前化学清洗。此次清洗的目的是除锈、除油及在焊接过程中产生的高温氧化物。要求清洗的设备有十台，其中T-8106体积为80m3，另有与设备相连的管线最粗为500共计约500米，清洗总容积约185 m3，设备材质为不锈钢。本次清洗中所用清洗剂如下：脱脂剂配方：5%氢氧化钠 温度：50-60酸洗剂配方：8%硝酸 1%氢氟酸 缓蚀剂：0.3%LAN-826温度：常温 时间：6-8小时漂洗剂：0.3%柠檬酸 时间：2小时钝化剂：0.5%亚硝酸钠 温度：40-60
