一種導(dǎo)熱油系統(tǒng)清洗方法及效果評價(jià)

馬玲,孔祥軍,張振昌,牛春革,李磊

(中國石油克拉瑪依石化分公司煉油化工研究院,新疆克拉瑪依 834000)

一種導(dǎo)熱油系統(tǒng)清洗方法及效果評價(jià)

馬玲,孔祥軍,張振昌,牛春革,李磊

(中國石油克拉瑪依石化分公司煉油化工研究院,新疆克拉瑪依 834000)

導(dǎo)熱油長期使用后,導(dǎo)熱油系統(tǒng)管線及反應(yīng)釜夾套內(nèi)易形成大量油泥、積炭等污垢,影響系統(tǒng)正常使用,需及時(shí)進(jìn)行清洗。針對以上問題,通過斑點(diǎn)試驗(yàn)和離心試驗(yàn)進(jìn)行了分散劑加量考察,確定了清洗油添加劑配方為質(zhì)量比 2%分散劑 +98%清洗油;以此清洗油配方進(jìn)行導(dǎo)熱油系統(tǒng)清洗,采用分光光度法監(jiān)測清洗油中油泥含量,建立了導(dǎo)熱油清洗效果的評價(jià)方法,并對導(dǎo)熱油系統(tǒng)清洗過程進(jìn)行了跟蹤評價(jià),結(jié)果顯示清洗效果良好。

導(dǎo)熱油;清洗;結(jié)垢;效果

Abstract:After long-term use of heat-transfer oil,oil sludge and coke w ere form ed in the heat-transfer oilpipe and react ion kettles,affecting the efficiency of heat-transfer.A im ing at these problem s,the dispersant dosage w as investigated through spot test and centrifuge test.The heat-transferoil system w as cleaned using the cleanout oilconsisting of 2%dispersant and 98%base oil.Sludge amount w as detected through spectrophotom etry m ethod and the evaluating m ethod of heat-transfer o il system w as established.The follow-up evaluation result of the cleaning process show ed that the cleaning effect is good.

Key words:heat-transfer oil;cleanout;scale;effect

0 引言

導(dǎo)熱油是一種優(yōu)良的有機(jī)載熱體。在換熱設(shè)備系統(tǒng)中以液相循環(huán)達(dá)到傳遞熱量的目的,是一種新的節(jié)能技術(shù)。導(dǎo)熱油具有高溫低壓的傳熱性能,系統(tǒng)可在350℃下常壓運(yùn)行,安全性好,穩(wěn)定性高,傳熱性好,運(yùn)行維修費(fèi)低,有顯著的節(jié)能效果(比蒸汽熱力系統(tǒng)節(jié)能約 30%～50%)[1]。

導(dǎo)熱油在加熱過程中易被氧化,高溫下油品酸值增大且變化率較大。其運(yùn)動粘度逐漸增加,這是由于導(dǎo)熱油組分在高溫下發(fā)生熱裂解、熱縮聚反應(yīng)。熱裂解反應(yīng)結(jié)果導(dǎo)致生成小分子化合物,使其粘度減少;而熱縮聚反應(yīng)生成高分子產(chǎn)物,使其粘度增大。小分子化合物會有少量揮發(fā),使油品粘度增大,當(dāng)使用溫度在 350～400℃時(shí)易發(fā)生熱裂解,在管道、設(shè)備內(nèi)壁生成積炭,影響傳熱效率,加速傳導(dǎo)油老化失效,也使?fàn)t體、管道局部過熱,損害機(jī)械強(qiáng)度危及人身安全。導(dǎo)熱油在管道的結(jié)垢不同程度地縮小了輸油管路的流通面積,增大了摩擦阻力,加大了輸送能耗,降低了管道的輸油能力,甚至有時(shí)還會導(dǎo)致初凝停流等事故發(fā)生。此外,導(dǎo)熱油產(chǎn)生油垢焦垢可使管壁熱阻增加,生產(chǎn)過程能耗增加,設(shè)備壽命縮短,垢層也使設(shè)備內(nèi)徑變小,物料流動壓降增大,收率降低,操作周期縮短,嚴(yán)重影響生產(chǎn)[2]。所以,當(dāng)熱媒爐導(dǎo)熱油達(dá)到報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)時(shí),要及時(shí)更換并對導(dǎo)熱油系統(tǒng)進(jìn)行徹底的清洗,延長熱媒爐的使用壽命。

導(dǎo)熱油的清洗方式一般分為化學(xué)方法和物理方法?；瘜W(xué)方法是使用合適的化學(xué)藥劑,使其與污垢發(fā)生反應(yīng)而轉(zhuǎn)化或剝離,從而清除污垢?；瘜W(xué)清洗方法中使用的化學(xué)清洗劑又可分為無機(jī)清洗劑和有機(jī)清洗劑?；瘜W(xué)清洗法的關(guān)鍵是需要針對污垢的特點(diǎn)選擇合適的化學(xué)藥劑,而對于致密的石墨化積炭垢,由于其化學(xué)穩(wěn)定性,很難找到合適的化學(xué)藥劑去清洗它。物理清洗是不使用化學(xué)藥劑的清洗,如高壓水射流和轉(zhuǎn)動設(shè)備帶動旋轉(zhuǎn)的清潔頭機(jī)械清洗[3]。

2009年,中國石油克拉瑪依石化分公司煉油化工研究院針對化工中試裝置已經(jīng)運(yùn)行 8年的導(dǎo)熱油系統(tǒng),進(jìn)行了熱油系統(tǒng)管線及反應(yīng)釜夾套內(nèi)沉積物的清洗工作。其操作方法及技術(shù)特點(diǎn)是:將舊導(dǎo)熱油排凈,加入含清洗油添加劑的清洗油對導(dǎo)熱油系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)清洗,清洗一定時(shí)間后,排掉清洗油(回收利用),對系統(tǒng)進(jìn)行吹掃后,重新加入L-QC320導(dǎo)熱油。本試驗(yàn)建立了導(dǎo)熱油清洗效果評價(jià)方法、提供了清洗油添加劑配方,并跟蹤評價(jià)了實(shí)際清洗效果。

1 試驗(yàn)部分

1.1 方法設(shè)計(jì)

將廢導(dǎo)熱油排空,加入添加清洗劑的清洗油。使系統(tǒng)循環(huán)加熱至(80±5)℃,清洗劑使結(jié)焦分散溶解于清洗油中,檢測清洗油中的油泥含量,當(dāng)油泥含量不再增加時(shí),認(rèn)為整個(gè)系統(tǒng)沖洗完畢,將清洗油排出。

1.2 建立檢測油泥含量方法

當(dāng)光線通過某種物質(zhì)的溶液時(shí),透過光的強(qiáng)度會減弱,因?yàn)橛幸徊糠止庠谌芤旱谋砻姹环瓷浠蚍稚?一部分光被物質(zhì)所吸收,還有一部分光透過溶液,即:入射光 =反射光 +分散光 +吸收光 +透過光。根據(jù)朗伯 -比耳定律:溶液對光的吸收程度與溶液的濃度及液層厚度的乘積成正比[4]。分光光度法是利用物質(zhì)所特有的吸收光譜來鑒別物質(zhì)或測定其含量的分析檢測技術(shù),吸光度是用來衡量光被吸收程度的一個(gè)物理量。利用 721分光光度計(jì)吸光度的測定原理,如果用含清洗油添加劑的清洗油作為“空白”去校正反射、分散等因素造成的入射光的損失,則入射光 =吸收光 +透過光,從理論上講用該方法測定清洗油中油泥含量是可行的。

為驗(yàn)證該方法的可行性、準(zhǔn)確性,特按以下條件配制一組不同油泥量的樣品,分別用吸光度測定法與濁度測定方法做標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行比對。表 1為實(shí)驗(yàn)室條件下配制一定濃度油泥的吸光度、透射比及濁度測定結(jié)果。

表 1 吸光度、透射比及濁度測定結(jié)果

圖1～圖3分別是吸光度測定曲線、透射比測定曲線及濁度測定曲線。

從圖 1～圖 3可看出:

(1)吸光度的測定曲線隨著油泥量的增加,吸光度增加,基本呈線性關(guān)系,對應(yīng)性較好;

圖1 吸光度測定曲線

(2)當(dāng)濃度大于 1500μg/g時(shí),透射比測定曲線基本無變化,無法反映濃度與透射比的對應(yīng)性;

(3)當(dāng)濃度大于 1500μg/g時(shí),濁度測定曲線也基本無變化,也無法反映濃度與濁度的對應(yīng)性。

圖2 透射比測定曲線

圖3 濁度測定曲線

因此,用 721分光光度計(jì)吸光度的測定來評價(jià)現(xiàn)場導(dǎo)熱油清洗效果,方法操作簡便、快捷,利于現(xiàn)場檢測油泥含量。以吸光度作為標(biāo)準(zhǔn)曲線,吸光度y=K×油泥濃度 x+校正值,即 y=0.0004x+ 0.0523?，F(xiàn)場清洗時(shí),從達(dá)到清洗溫度起每 1 h取 1次樣進(jìn)行檢測,隨著清洗時(shí)間的延長,吸光度應(yīng)該逐步增加(即油泥量逐步增加),當(dāng)吸光度基本無變化或變化率不大于 2%后,認(rèn)為已達(dá)到清洗終點(diǎn)。

1.3 分散劑加量考察

1.3.1 斑點(diǎn)試驗(yàn)

斑點(diǎn)試驗(yàn)方法是反映潤滑油分散油泥能力的,添加分散性能不同的分散劑,濾紙上油斑的形態(tài)有所不同。按照 GB 7607-87“汽車柴油機(jī)潤滑油換油指標(biāo)”中“內(nèi)燃機(jī)油濾紙斑點(diǎn)試驗(yàn)方法”取油樣(約 0.02 g)滴在濾紙中心,4 h后,觀察濾紙。試驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)油泥量為0.5%～1%時(shí),添加 2%的清洗劑,分散效果較好。

1.3.2 離心試驗(yàn)

從中試裝置取回含油泥的廢導(dǎo)熱油,采用 721分光光度計(jì)吸光度的測定法得知含油泥 21.69%。將其進(jìn)行轉(zhuǎn)速為 4000 r/min、時(shí)間為 30 min的室溫下離心分離試驗(yàn),并取分離后上部油樣測吸光度,計(jì)算出含油泥量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表 2。

表2 離心試驗(yàn) %

從離心實(shí)驗(yàn)結(jié)果看,加分散劑離心后的渣量與分渣后測得的油泥含量基本等于取回廢導(dǎo)熱油中的油泥含量,由此,可進(jìn)一步證明采用吸光度檢測油泥含量方法的可行性。

1.3.3 清洗油配方的確定

根據(jù)斑點(diǎn)試驗(yàn)及離心分離試驗(yàn)結(jié)果,2%的分散劑加入量清洗效果就十分理想,因此確定清洗油添加劑配方為:2%分散劑 +98%清洗油。

2 現(xiàn)場驗(yàn)證試驗(yàn)

事先將克拉瑪依石化分公司煉油化工研究院化工中試廠房導(dǎo)熱油系統(tǒng)舊導(dǎo)熱油徹底排凈后,加入含分散劑的清洗油,清洗試驗(yàn)情況如圖 4所示。

圖4 油泥含量 -清洗時(shí)間趨勢

從試驗(yàn)數(shù)據(jù)看出,隨著清洗時(shí)間的延長,油泥含量增加,清洗到一定時(shí)間后油泥含量不再增加,說明繼續(xù)清洗已經(jīng)沒有效果了。

3 結(jié)論

(1)用 721分光光度計(jì)吸光度的測定來評價(jià)現(xiàn)場導(dǎo)熱油清洗效果,方法操作簡便、快捷,利于現(xiàn)場檢測油泥含量。

(2)通過現(xiàn)場跟蹤試驗(yàn),進(jìn)一步驗(yàn)證了用 721分光光度計(jì)吸光度的測定來評價(jià)現(xiàn)場導(dǎo)熱油清洗效果的方法是可行的。

[1]田學(xué)雙.蒸炒鍋改用導(dǎo)熱油加熱[J].中國油脂,1997,22 (5):20-21.

[2]王海鷹.燃煤導(dǎo)熱油爐作為烘干窯熱源的分析與比較[J].玻璃纖維,1998(4):32-34.

[3]劉憲秋.導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)的清洗[J].清洗世界,2008,24 (11):17-20.

[4]張永清.化學(xué)分析工(中級)[M].北京:中國勞動社會保障出版社,2006.

A C leaning M e thod of Hea t-Transfe r O il hea ting Sys tem and the Effec t Eva lua tion

MA Ling,K ONG Xiang-jun,ZHANG Zhen-chang,N IU Chun-ge,LILei
(Petroleum Processing&Petrochem icalResearch Institute of PetroChina Karam ay Petrochem icalCompany,Karam ay 834000,China)

TE626.39

A

2010-04-29。

馬玲(1970-),女,工程師,2005年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(北京)化學(xué)工程專業(yè),碩士,現(xiàn)從事煉廠注劑等方面的研究工作。

1002-3119(2010)06-0018-03