化工生产设备的清洗

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1、化工生产设备的清洗1开车前清洗的必要性过去认为新安装的化工生产设备不需要在开车前进行化学清洗，但实践证明， 开车前进行化学清洗对提高生产效率，避免污垢对生产的影响十分必要。因此目 前新建化工设备投产前都进行开车前清洗。化工生产过程中涉及多种化工原料并要使用催化剂。对某些原料和催化剂的 纯度要求极高，因而在生产过程中对装置设备及管道的清洁度有很高的要求，任 何杂质的介入都会导致辞催化剂中毒，副反应的产生直至破坏整个工艺过程。此 外装置中的某些设备及附件的精度要求很高或对杂质的破坏作用十分敏感，因此 任何机械杂质的介入都极有可能破坏精密部件的质量而影响正常生产。任何新装置的设备和管道在制造、运输、

2、贮存及安装过程中都不可避免地产 生轧制鳞片、油污泥纱、焊渣、表面浮层及各种氧化物等污垢，因此在新装置开 车前要进行清洗将各种污垢杂质去除，使装置达到合乎要求的清洁度，为正常生 产创造良好的条件。2清洗前的准备清洗前应把被清洗设备或装置中易受清洗液腐蚀损害的部件如调节阀、流量 计等拆除，并将过滤器芯(网)及单向阀的阀芯抽除。并采用加临时短管、旁路或 盲板等措施以保证清洗过程中不发生泄漏，不损坏其他部件，并使被清洗设备与 不清洗设备及管线隔开。并按要求准备好水、电、蒸汽及氮气、空气等工程用料，如使用的氮气要求纯度达到太于99%、干燥无油、压力能保持在0.20.6MPa。3清洗程序及工艺条件(1)清

3、洗方式 根据设备具体情况可采用浸泡循环清洗或喷淋清洗。采用浸泡 循环清洗时可采用低点进液高，氨回液的循环流程。并在高点设置排气孔以 1 防止产生气阻而使清洗液不能充满系统。采用喷淋清洗时可采用高点进液，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。(2)清洗程序及使用药剂 清洗程度一般为系统水压检漏(水冲洗)一脱脂一水冲洗一酸洗一冲洗一漂洗一中和钝化一检查及人工处理。 以下对各工序加以说明。水压检漏(水冲洗)目的是检查临时系统的泄漏情况，同时清除系统中灰尘、 泥沙、脱落的金属氧化物、焊渣及其他疏松易除的污垢。检漏肘首先应高位注水， 低点排放，以便排

4、尽杂物，控制进出水平衡。冲洗流速一般大于0.15m/s，必 要时可作正反向切换。冲洗至出水目测观察透明无微粒为止。然后将系统注满水， 关闭出口阀门，升压至0.4I.OMPa，检查所有焊缝、阀门、法兰、短管等连接 处的泄漏情况并进行修补，合格后排尽系统内冲洗水，再注入加热至6070C 热水，然后用手摸检查系统有无死角、气阻截流及串线等现象。脱脂清洗目的为除去系统内的机械油、石墨脂、油涂层及肪锈油等油污以保 证酸洗均匀。 page适用于碳钢、不锈钢等材质的脱脂清洗液的配方为：烧碱0.5%2.5% ；纯碱0.5%2.5% ；磷酸钠0.5%2.5% ；水玻璃(Na2SiO3) 0.5%2.5%；表面活

5、性剂0.05%1.0%表面活性剂为润湿剂JFC，聚醚F68， 烷基苯磺酸钠或乳化剂 OP10 等。适用于铝等有色金属材质的脱脂清洗剂配方为：磷酸三钠 0.5%2.0%；水玻璃0.5%2.0%；三聚磷酸钠 0.5%2.0%； 表面活性剂 0.05%1.0%。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80C土 5C。每3min检查碱度、油含量、温度各12次。当 系统脱脂液碱度、油含量基本趋于平衡，监测管段上的污垢全部除尽后即可结束 脱脂，并用氮气将脱脂液压出。脱脂后的水洗目的是除去系统内残留的碱性清洗剂，并使残留的部分杂质脱 离表面被带走。用氮气将脱月旨液压

6、出后，及时注入温水冲洗，并每10min监 测一次 pH 值和浊度，使系统呈中性或微碱性为止，当 pH 值趋于稳定，浊度达 到要求可结束水冲洗，一般水冲洗 35h 左右。酸洗目的是用酸与金属氧化物的化学反应使其生成可溶物而去除。适用于碳钢材质的酸洗清洗液的配方为：(9)盐酸 6%10%，缓蚀剂 Lan826 0.2%0.25%。(b)盐酸 6%10%，氢氟酸0.2%1%,缓蚀剂：Lan826 0.25%0.3%。适用于不锈钢、碳钢不锈钢组合材质的酸洗清洗液配方为：(a) 硝酸 5%1.0%,氢氟酸 0.5%10%,缓蚀剂 Lan826 0.25%0.30%；(b) 氢氟酸 1%2%,缓蚀剂 La

7、n826 0.20%0.25%；(c) 柠檬酸2%3%,氨水(调节pH = 3.54.0)，缓蚀剂Lan826 0.1% 0.2%。酸洗的方法为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。在循环过程中每隔一定时间进行排污和放空,避免产 生气阻和导淋堵塞，影响清洗效果。每30min检测12次酸浓度和pH值，检 测一次铁离子和铜离子浓度,并随时观察腐蚀率。当清洗液浓度不再降低,金属 离子浓度基本稳定,监测管段污垢已完全除尽呈现金属本色时即达到酸洗终点。 酰洗过程大约 48h。酸洗后的水冲洗目

8、的为去除残留的酸洗液和系统内脱落的固体颗粒以利漂洗 和钝化处理。其法为用氮气将酸洗液排出,并用大量水对全系统进行开路清洗。 不断轮换开启系统各导淋以使沉积在短管内的杂物、残液排净,冲洗过程中每 10mm 测定一次 pH 值,当 pH 值接中性时停止冲洗。漂洗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内在水冲洗 过程中形成的浮锈,使系统总铁离子浓度降低、以保证后面钝化效果。漂洗液配 方为：柠檬酸0.2%0.5%,加氨水调至pH = 3.54.0,女I缓蚀剂Lan-826 0.1%0.2%。 page把此漂洗液用泵打人系统，漂洗温度维持在80C5C，控制pH = 3.54.0。 每 Im

9、in 检测一次 pH 值和温度。每 20min 检测一次漂洗液浓度和铁离子浓度, 当漂洗液浓度和总铢离子法基奉达到平衡即可结束漂洗，漂洗时间约23h.中和钝化工序中和目的是去除残余酸液,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。钝化液配方为：亚硝酸钠1%2%,纯碱0.5%1.0%氨水是用来调节pH值的。漂洗结束后，如溶液中铁离子含量小于 500mgkg 时可直接用氨水调节 pH=910，加入钝化液进行钝化处理。若铁离子含量大于500mg/kg时应更 换漂洗液至溶液中铁离子含量小于 50(mgkgi 再加入氨水和钝化液。钝化温度 维持在4060C,钝化处理过程中要不断进

10、行高点放空，低点排污以排除气阻、 避免死角，确保钝化效果。钝化过程每 30mm 检测一次 pH 值和温度。钝化时间 一般为 46h。检查人工处理工序的目的是对清洗后的设备进行最后检查，对局部钝化破损 出现锈霜的地方采用人工修补处理。整个清洗过程通过建立清洗站进行，图 272 为清洗站示意图。图 272 清洗站流程示意图二、开工后的清洗1污垢的情况已运动12年以上的化工装置常会粘有铁的氧化物垢屑或含钢的垢屑，铜垢 中含有氧化铜(CuO)、碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3和金属铜。对开车后化工设备中锈垢的分析结果如表 273所示。表 27-3 说明化工设备开车后锈垢主要的铁和铜氧化垢。表 27-3

11、 化工设备锈垢分析成分含量/%成分含量/%垢样A垢样B垢样A垢样BCaO1.11.7其他灼烧减量及Fe O+AIO,81.731.522 3Zn O,NiO,SO3,P2O5,00CuO13.767.5CO2,MgOSiO26.21.0铁锈垢一般可用酸洗去除。酸洗的方法和步骤与开工前的清洗装置的方法基 本相同。当污垢中铜含量较多时，仅用酸洗是除不掉的，需用氨水除去铜的成分后， 再进行酸洗。铜和铜氧化物垢屑经常与铁的氧化物形成层状附着物，这种多层附着物清洗 很费事，应当在层状物形成前加以清洗。对铜和其氧化物可采用以下方法清洗。2.铜垢清洗方法page(1) 氨水盐酸两段清洗法 它的原理是先用氨水

12、把铜离子络合，形成铜氨 络离子而溶解。Cu2+4NH2=Cu(NH3)42+铜垢溶解后，经水冲洗干净再用盐酸把铁锈和其他 水垢溶解去除。Fe203+6HCl=2FeC+3H20用水冲洗之后，要进行防锈处理。这种方法的缺点是耗费时间较长，用水量较大。 表 274 列有两段法清洗液的组成。表 27-4 氨水 盐酸两段清洗法洗液组成工序名称使用药品成分/%处理条件碱洗氨水过硫酸铵铜溶解助剂1.50.50.260 C温度下处理至溶液中铜离 子浓度不变为止盐酸酸洗盐酸腐蚀抑制剂铜离子络合剂还原剂5.00.51.00.360C温度下处理至溶液中铁离忆浓度保持不变为止防锈处理氨联氨(肼)防锈剂T0.10.1

13、0.180C温度下处理23hSII(2)硫脲一盐酸法硫脲(H2N -C-NH2)也是铜离子的一种络全剂，能与铜离子 形成稳定的配位化合物。Cu2+2(NH2)2CS=Cu(N2H4CS)22+使用时把硫脲溶于盐酸中并用过硫酸(nh4)2s2o8 作氧化助剂，配成洗液使水 垢中各种离子成分一次全部溶解去除。由于只用一次洗液处理使工作效率大为提 高。(3)碱洗除铜法(ACR法)是一种应用较普遍的有机螯合剂去掉铜、铁锈垢的 新工艺。其优点是用一种洗液对铜垢进行处理还可达到同时防锈的目的，所需时 间短、用水量少。ACR法工艺流程如图273所示。此工艺包括JeEDTA螯合清洗剂加热到120160C在pH

14、=99.2范围循环 清洗约68h，利用EDTA螯合作用去除氧化铁后，然后熄火降温至90C，通 人氧气把铜氧化成氧化铜。在去除铜垢的同时在金属表面生成三价铁盐的钝化膜 起到防锈效果。其反应机理为铁锈垢与EDTA铵盐反应而被螯合溶解。图 273 ACR 法清洗工艺Fe3O4+3Y4-+8NH+4=2FeY-+FeY2-+8NH3+4H2O铜单质是较难被02氧化的，但形成螯合物后易被氧化，因为Cu2+/Cu的电极 电位要比CuY2-/Cu的电位高得多，因此在含有螯合剂时EDTA溶掖中铜容易被 Oj氧化。二价铁离子的螯合物FeY易被空气中氧化成FeY-,而FeY-较易把Cu 单质氧化。因此在通人氧气盯

15、；page首先发生2FeY2-+ O2+H2O=2FeY-+20H啲反应，生成的FeY又参加铜单质的 氧化反应：Cu+2FeY-+Y4=CuY2-+2FeY2-，产生的FeY-又被循环应用到前一反 应被氧化成FeY-。由于FeY2-的参与使铜单质的氧化要比直接被空气氧化快得多, 使通入氧气把铜单质氧化成为可能。三、设备管线的清洗 清洗化工生产设备通常采用化学清洗或物理清洗方法。1化学清洗工艺 根据管线中污垢的种类及清洗的目的可采用不同的清洗工艺。这些工艺的原 理已在前面有关章节中介绍过，在此仅把有关工艺列在表275 中供读者参考。表 27-5 根据不同清洗目的采用的化学清洗工艺清洗目的清洗方法清洗条件清洗剂组成/%处理温度/C时间/ h去除油脂溶剂清洗碳系溶剂、氯系溶剂常温100210乳化清洗乳化清洗剂或酸、碱混合液常温8068碱清洗Na