不銹鋼絲網(wǎng)填料清洗方法研究與實(shí)踐

摘 要：作者多年從事化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)及實(shí)訓(xùn)室管理工作，在氣體吸收實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)絲網(wǎng)填料堵塞、銹蝕嚴(yán)重，已影響到實(shí)訓(xùn)教學(xué)的開展。2011年5月，作者帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)絲網(wǎng)填料進(jìn)行了水基清洗和酸洗試驗(yàn)，并拆塔清洗填料，清洗后填料性能恢復(fù)良好，該填料清洗方案對(duì)各職業(yè)院?；?shí)訓(xùn)設(shè)備的管理和維護(hù)有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：化工實(shí)訓(xùn)；絲網(wǎng)填料；銹蝕；清洗

平頂山市工業(yè)學(xué)?；?shí)訓(xùn)基地建成于2009年，下設(shè)管路拆裝、流體輸送、傳熱、精餾、氣體吸收、DCS控制、儀器分析、化工仿真等多個(gè)實(shí)訓(xùn)室，為化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)的開展提供了基本保障。筆者多年來一直擔(dān)任實(shí)訓(xùn)基地管理員，并承擔(dān)管路拆裝和氣體吸收兩個(gè)項(xiàng)目的實(shí)訓(xùn)教學(xué)任務(wù)。在從事氣體吸收實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中，發(fā)現(xiàn)吸收塔氣體吸收率有逐漸下降的趨勢：2010年10月份，吸收塔氣體吸收率為88%，2011年10月份，氣體吸收率下降到47%。經(jīng)過反復(fù)查找原因，確認(rèn)吸收塔與解吸塔填料堵塞、銹蝕嚴(yán)重，氣液間傳質(zhì)效率低下，導(dǎo)致氣體吸收率下降嚴(yán)重，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集失去意義，已經(jīng)不能保證實(shí)訓(xùn)教學(xué)的正常開展，填料必須進(jìn)行徹底清洗。

1 氣體吸收與解吸實(shí)訓(xùn)裝置及絲網(wǎng)填料

氣體吸收與解吸裝置是化工生產(chǎn)中的常見裝置，吸收-解吸操作廣泛地應(yīng)用于混合氣體的分離。我校氣體吸收實(shí)訓(xùn)裝置主要有吸收塔和解吸塔組成，兩塔均為填料塔，主體塔節(jié)為有機(jī)玻璃制成，規(guī)格Φ100×1500mm。其中吸收塔采用不銹鋼規(guī)整絲網(wǎng)填料，填料高度1500mm；解吸塔采用不銹鋼散裝絲網(wǎng)填料，填料高1500mm。實(shí)訓(xùn)操作以混合氣體-水為物系，混合氣體為二氧化碳含量為5%-20%的空氣，吸收劑為清水；混合氣體在塔內(nèi)與吸收劑逆向接觸完成傳質(zhì)過程，吸收富液進(jìn)入解吸塔解吸，解吸后的貧液再進(jìn)行循環(huán)吸收；氣相色譜儀在線分析混合氣體中二氧化碳的含量，計(jì)算吸收塔氣體吸收率，驗(yàn)證填料的傳質(zhì)效果。

金屬絲網(wǎng)填料是重要的高效精密型填料之一，具有比表面積大、孔隙率高、重量輕、壓損小、氣液接觸充分、分離效率高等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用[1]。氣體吸收實(shí)訓(xùn)裝置采用不銹鋼絲網(wǎng)填料是基于金屬絲網(wǎng)填料的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)考慮了填料的成本、耐用程度等因素。絲網(wǎng)填料在使用過程中對(duì)潔凈度要求很高，流體雜質(zhì)、油脂、金屬氧化物等污物對(duì)其影響很大，容易導(dǎo)致填料傳質(zhì)效率下降，甚至完全失去功用，所以保證填料的潔凈度和填料的清洗是化工實(shí)訓(xùn)中應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注的問題。

2 絲網(wǎng)填料清洗試驗(yàn)

2.1 附著物成分的確定

為了確定填料附著物成分，拆卸解吸塔塔頂部件，取出少量散裝環(huán)狀絲網(wǎng)填料。從表觀看，絲網(wǎng)上覆蓋一層鐵紅色物質(zhì)，可以部分擦除，但部分微孔堵塞嚴(yán)重。取填料樣品放入18%鹽酸溶液，能明顯看到附著物發(fā)生酸解現(xiàn)象，溶液變成淡棕黃色，說明有氯化鐵生成；10分鐘后取出填料樣品，呈現(xiàn)出不銹鋼的光亮銀白色，附著物已基本清除；反應(yīng)后的鹽酸溶液經(jīng)過靜置，容器底部有少許沉淀。通過以上試驗(yàn)驗(yàn)證了填料附著物為鐵銹，并混有部分不溶于酸類的雜質(zhì)。

2.2 清洗液的確定

由于填料附著物含有酸解不溶物，從節(jié)約清洗成本角度出發(fā)，首先考慮采用水基清洗法去污。水基清洗去污是借助于表面活性劑的潤濕、滲透、乳化、分散、增溶等性質(zhì)來實(shí)現(xiàn)的[2]。水基清洗去污效率高，安全性能好，不腐蝕機(jī)件，成本低，不污染環(huán)境。絲網(wǎng)填料的水基清洗試驗(yàn)采用了普通的去污粉作清洗劑，質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在2%左右。將少量填料樣品放入清洗液浸泡，并適度的攪拌和震蕩，結(jié)果可去除大部分的附著物，為下一步的酸洗做好準(zhǔn)備。

酸洗法是金屬除銹最常用的方法之一，是將待除銹的工件放在酸洗液中浸泡，通過酸液和鐵銹的反應(yīng)來達(dá)到除銹的目的。絲網(wǎng)填料的除銹初步篩選了鹽酸和醋酸作為酸洗液，并做了對(duì)比試驗(yàn)：將填料樣品分別放入18%的鹽酸和18%醋酸溶液中，10分鐘后取出樣品觀察，鐵銹均基本去除，鹽酸除銹效果優(yōu)于醋酸。由于醋酸比鹽酸價(jià)格高的多，綜合考慮除銹效果、清洗液成本、過腐蝕等因素，最終確定12%鹽酸作為除銹酸洗液，并加入無毒、無異味的烏洛托品（六次甲基四胺）作為緩蝕劑。

3 絲網(wǎng)填料清洗方案

3.1 人員配備

由兩名熟知實(shí)訓(xùn)設(shè)備操作和管理的老師負(fù)責(zé)填料清洗項(xiàng)目的總指揮，制定出切實(shí)可行的施工方案，然后報(bào)學(xué)校審批和備案。為了降低施工成本和鍛煉學(xué)生的操作技能，施工人員全部由高年級(jí)學(xué)生組成?；I(yè)高年級(jí)學(xué)生已進(jìn)行過管路拆裝等項(xiàng)目的實(shí)訓(xùn)操作，具有設(shè)備拆裝等基本技能。整個(gè)施工過程由老師現(xiàn)場指揮，操作人員必須穿工作服、戴安全帽和白手套，按規(guī)定進(jìn)行各項(xiàng)施工操作。

3.2 現(xiàn)場布置

為了保證兩個(gè)填料塔的拆卸及安裝、填料的存放及清洗，將實(shí)訓(xùn)車間整理出足夠的空間，布置成潔凈密閉的施工現(xiàn)場，以保障各項(xiàng)施工操作的順利進(jìn)行。

3.3 設(shè)備拆解

塔設(shè)備拆解要嚴(yán)格按照預(yù)定方案和作業(yè)流程，拆卸下的設(shè)備部件需統(tǒng)一編號(hào)，以利于安裝。整裝絲網(wǎng)填料可適當(dāng)卷曲，逐層取出，并作好編號(hào)，以保證回裝次序。整個(gè)施工過程中，填料要輕拿輕放，盡量避免損壞，取出的填料應(yīng)置于陰涼處，妥善存放。塔內(nèi)的填料清完后，需認(rèn)真清除塔壁及塔盤上存留的污垢和雜物。

3.4 填料清洗

準(zhǔn)備幾個(gè)潔凈的中型塑料容器，配制2%去污粉溶液作為水基清洗液，12%鹽酸2%烏洛托品混合溶液作為酸洗液。按照水基清洗（去污）→水洗→酸洗（除銹）→水洗→晾干的流程操作。水基清洗先進(jìn)行充分的浸泡；酸洗時(shí)10分鐘即可取料，而且取出后的填料應(yīng)迅速用水清洗，當(dāng)除銹能力明顯下降時(shí)，更換酸洗液；清洗時(shí)注意一定要進(jìn)行人工填料晃動(dòng)，將附著在填料表層及孔隙當(dāng)中的附著物清除干凈；操作時(shí)如果有液體濺到眼睛或皮膚應(yīng)及時(shí)用清水沖洗；過程中用濾紙或白布進(jìn)行填料表面隨機(jī)擦拭檢驗(yàn)，填料表面潔凈率95%以上為合格，否則再進(jìn)行重新清洗；洗凈的填料應(yīng)選擇干凈的專用場地妥善存放晾干。

3.5 填料恢復(fù)

檢查確認(rèn)填料清洗合格并晾干后，在塔內(nèi)按原狀進(jìn)行恢復(fù)，裝填過程中應(yīng)避免造成填料二次污染。設(shè)備全部安裝到位后，對(duì)設(shè)備進(jìn)行認(rèn)真檢查，按實(shí)訓(xùn)操作規(guī)程進(jìn)行系統(tǒng)開車，檢驗(yàn)填料的清洗效果。2012年5月份，氣體吸收塔絲網(wǎng)填料首次拆塔清洗，回填后經(jīng)實(shí)驗(yàn)測定，氣體吸收率為85%，說明填料清洗方案可行，而且清洗效果顯著。

3.6 廢料處理

施工完成后及時(shí)清理場地，恢復(fù)實(shí)訓(xùn)室原貌。酸洗廢液收集后加入碳酸鈉中和，經(jīng)檢驗(yàn)PH值約為7時(shí)，排入地下污水管網(wǎng)。

4 絲網(wǎng)填料防堵防銹措施

絲網(wǎng)填料清洗后基本恢復(fù)了原有傳質(zhì)效果，通過分析填料附著物的成因，近兩年的實(shí)訓(xùn)過程采取了必要的填料防堵防銹措施：首先是將化工實(shí)訓(xùn)中心的水源切換為市政自來水，提升實(shí)訓(xùn)用水的清潔度，減小水的硬度；再者每次實(shí)訓(xùn)結(jié)束，要求參訓(xùn)學(xué)生排干吸收塔和解吸塔塔釜?dú)堃海⒋蜷_吸收和解吸風(fēng)機(jī)，用空氣吹干絲網(wǎng)填料。這兩項(xiàng)措施的有效執(zhí)行，明顯減緩了絲網(wǎng)填料堵塞、銹蝕的程度，基本保持了吸收塔氣體吸收率的恒定。

參考文獻(xiàn)

[1]蘭昭洪.金屬絲網(wǎng)波紋填料及其在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].貴州化工，2005，01：13-14+33.

[2]苗琦，苗華威.表面活性劑在金屬清洗方面的應(yīng)用[J].臺(tái)聲.新視角，2005，02：195-197.

作者簡介：徐國欽（1977-），男，本科學(xué)歷，講師，主要從事中職化工專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)及研究。