淺談化工用原油換熱器的防腐與清洗

王鵬飛

摘 要：目前油田原油換熱器結(jié)垢現(xiàn)象嚴(yán)重、換熱效率下降、物理清洗法工作難度非常大等特點(diǎn)，對(duì)其結(jié)垢、腐蝕的原因、危害性、阻垢防腐措施以及安全清洗進(jìn)行了探討。為油垢清洗劑找到了效率高、效果好的方法提供基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：結(jié)垢；油污；物理清洗；化學(xué)清洗；清洗溶劑

隨著油田的深度開采及聚合物驅(qū)油技術(shù)的應(yīng)用，原油的品質(zhì)在逐漸發(fā)生變化。近幾年，由于原油中泥沙等雜質(zhì)含量的不斷增高，導(dǎo)致原油穩(wěn)定裝置中原油換熱器管隙積垢，換熱器的換熱效率下降，原油回油溫度高，一方面熱量沒(méi)有充分回收；另一方面影響采油廠外輸原油的平穩(wěn)性。系統(tǒng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行，污垢逐漸增多，嚴(yán)重時(shí)可將系統(tǒng)與設(shè)備堵死，導(dǎo)致停產(chǎn)、檢修或更換。所以，在設(shè)備檢修期間的一項(xiàng)重要工作就是清洗除垢。將系統(tǒng)中的污垢徹底清除干凈是必需解決的一大難題。

一、結(jié)垢、腐蝕的原因

換熱器的結(jié)垢是指換熱器與不潔凈流體相接觸而在設(shè)備表面上逐漸積聚起來(lái)的那層固態(tài)物質(zhì)。結(jié)垢對(duì)換熱設(shè)備的影響主要有：由于污垢層具有很低的導(dǎo)熱系數(shù)，從而增加了傳熱熱阻，降低了換熱設(shè)備的傳熱效率； 當(dāng)換熱設(shè)備表面有結(jié)垢層形成時(shí)，換熱設(shè)備中流體通道的過(guò)流面積將減少，導(dǎo)致流體流過(guò)設(shè)備時(shí)的阻力增加，從而消耗更多的泵功率，使生產(chǎn)成本增加。

二、 結(jié)垢和腐蝕對(duì)供暖系統(tǒng)的危害

1.能耗大幅增加，運(yùn)行成本上升。供暖系統(tǒng)結(jié)水垢和生物粘泥后，使鍋爐和換熱器傳熱效率下降，循環(huán)水流通面積隨之變小，流通阻力就會(huì)增大，從而導(dǎo)致能耗大幅度增加，供暖成本增大。

2.系統(tǒng)工作效率下降，影響供暖系統(tǒng)結(jié)垢后使熱交換效率下降，熱水出口溫度降低，回水溫度升高，進(jìn)出口水溫差縮小。從而使冬季供暖效率下降，導(dǎo)致房屋溫度偏低。

3.縮短設(shè)備使用壽命，增加設(shè)備維修費(fèi)用。結(jié)垢和粘泥故障影響系統(tǒng)正常運(yùn)行，因此需進(jìn)行周期性的清洗和檢修，從而大幅度增加設(shè)備的檢修和清洗費(fèi)用。這種費(fèi)用遠(yuǎn)高于系統(tǒng)日常維護(hù)保養(yǎng)的費(fèi)用。由于腐蝕的產(chǎn)生，使供暖水系統(tǒng)金屬材料受到損傷，這種損傷將使換熱器、鍋爐等設(shè)備及管線使用壽命縮短，造成供暖系統(tǒng)水管道和末端設(shè)備潰爛滲漏，直接損傷房間裝飾材料，增加維修和裝潢費(fèi)用。

三、換熱器版安全清洗

1.化學(xué)清洗。化學(xué)清洗是利用化學(xué)藥劑與設(shè)備內(nèi)表面的有機(jī)污物、鐵銹、污垢等進(jìn)行反應(yīng)、溶解、絡(luò)合、轉(zhuǎn)化及其他作用，使垢物從設(shè)備表面脫離，達(dá)到清潔去污的過(guò)程。隨著新型清洗劑的出現(xiàn)，通過(guò)有機(jī)清洗劑清除石油化工設(shè)備內(nèi)的污油的清洗技術(shù)，可以大大減少停工檢修的工作量。與傳統(tǒng)停工檢修相比，通過(guò)進(jìn)行化學(xué)全清洗，可縮短裝置停工時(shí)間、降低吹掃蒸汽用量，且清洗時(shí)溫度低、壓力低，對(duì)設(shè)備的損害小，清洗后排放的廢液可通過(guò)蒸餾、焦化裝置回?zé)?，或者加入破乳劑即可分離，能有效回收資源，減少環(huán)境污染?；瘜W(xué)全清洗過(guò)程分五步，主要是浸透、分散、溶解的過(guò)程。

這種方法雖然可以將垢分解，但由于清洗泵進(jìn)口壓力的局限性，多支管內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)較大，水流在系統(tǒng)中流速非常緩慢，不能形成強(qiáng)大的沖刷作用，依然有些軟垢粘泥附著在管壁上，或已脫落的垢渣積存在系統(tǒng)中，不能完全沖洗干凈。因而一些大型并且不能拆解的設(shè)備采用化學(xué)清洗，如果想要全面達(dá)到表面潔凈，還有一些難度。

2.物理清洗技術(shù)。高壓水清洗方法具有速度快，清潔率高的特點(diǎn)。應(yīng)用于多支管循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備，如換熱器，就必須進(jìn)行拆解清洗，存在費(fèi)時(shí)、費(fèi)工的不足。對(duì)不能拆解的設(shè)備，如石油類清洗就明顯不能達(dá)到高效去污。因此，在實(shí)際操作過(guò)程中，常加入油溶性污垢清洗溶劑。

常用清洗溶劑特點(diǎn)：①低沸點(diǎn)石油類溶劑汽油對(duì)礦物油垢溶解性好，但易燃、應(yīng)用受到限制。②高沸點(diǎn)石油類溶劑煤油、柴油對(duì)礦物油垢清洗力稍差，但價(jià)格低廉、不易燃，應(yīng)用較廣。③鹵代烴四氯化碳、三氯乙烯等不燃或難燃，但易揮發(fā)且有毒，因?qū)τ凸溉芙饬Υ?，脫脂力是石油溶劑?0倍，價(jià)格雖貴但仍有應(yīng)用。④氯氟烴對(duì)大氣臭氧有破壞作用，雖去油能力強(qiáng)，但應(yīng)慎用。⑤醇類溶劑多用乙醇、異丙醇，除親水外，對(duì)油脂溶解力強(qiáng)、對(duì)表面活性劑溶解力也大，一些特殊溶劑N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺等具有選擇性高、溶解力強(qiáng)的特點(diǎn)，在國(guó)外清洗劑專利中常用。⑥有機(jī)溶劑中與表面活性劑混合復(fù)配，能產(chǎn)生更強(qiáng)更有效的清洗劑。

四、物理與化學(xué)全清洗技術(shù)的應(yīng)用

化學(xué)清洗與物理清洗聯(lián)合技術(shù)的具體清洗流程為：水沖洗——加藥劑清洗——循環(huán)清洗——排放廢液——?dú)饷}沖清洗——結(jié)束。（如圖1）

傳統(tǒng)的常減壓裝置由電脫鹽、初餾塔、常壓系統(tǒng)、減壓系統(tǒng)組成。2012年，在某常減壓裝置的停工過(guò)程中，實(shí)施了化學(xué)全清洗技術(shù)，并取得了成功。但要考慮清洗液路設(shè)置及清洗液排污、設(shè)備防腐及保護(hù)等問(wèn)題，清洗成本也較大。

五、油溶性污垢零排放在線清洗技術(shù)

1.清洗效果好。采用油溶性污垢零排放在線清洗技術(shù)清洗能力強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)室測(cè)試與現(xiàn)場(chǎng)比較，在清洗溫度130～150℃時(shí)能取得良好的清洗效果。

2.無(wú)廢水、廢液產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)零排放。清洗劑母液主要成分為催化柴油，無(wú)廢水產(chǎn)生，不存在廢水處理問(wèn)題。清洗廢液可以與原油混合送到常壓蒸餾裝置里進(jìn)行回?zé)捓谩?/p>

3.節(jié)能效果顯著。由于常壓蒸餾裝置內(nèi)熱交換設(shè)備較多，將所有熱交換器全部打開用高壓水沖洗，在費(fèi)用以及時(shí)間上是不容許的。過(guò)去的做法是僅在定期檢修中挑選一部分熱交換器進(jìn)行開放清洗，這樣將導(dǎo)致整個(gè)裝置的熱回收率受限。采用油溶性污垢零排放在線清洗技術(shù)，清洗線路上的所有熱交換器均被清洗，使整個(gè)裝置的熱回收率大幅度提高。而且降低檢修時(shí)熱交換器的開蓋率，節(jié)省檢修時(shí)間，提高了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)效率，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。

4.重質(zhì)油溶解可重新回?zé)?。常壓蒸餾裝置熱交換器污垢分析結(jié)果表明，污垢中有70%是粘性很大的重質(zhì)油，這些重質(zhì)油將在清洗過(guò)程中溶解到催化柴油中，由此表明，熱交換器污垢的70%將作為產(chǎn)品油回收。

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