清洗技術(shù)在輸油站設(shè)備運(yùn)行中的應(yīng)用

王加剛，馮先強(qiáng)

(1.山東泰豐清洗科技有限公司，山東 東營(yíng) 257000;2.中石化管道儲(chǔ)運(yùn)分公司濰坊輸油處東營(yíng)輸油站，山東 東營(yíng) 257000)

東營(yíng)輸油站現(xiàn)有熱煤加熱爐(簡(jiǎn)稱熱煤爐)6臺(tái)、熱交換器6臺(tái)。熱煤爐已運(yùn)行20多年，爐管、熱煤換熱器管束及工藝管道內(nèi)結(jié)焦嚴(yán)重，導(dǎo)致管內(nèi)介質(zhì)流動(dòng)阻力加大、能源浪費(fèi)、加熱爐效率降低，給裝置正常運(yùn)行帶來安全隱患。為了消除安全隱患，必須對(duì)熱煤爐進(jìn)行清洗除焦。

1 熱煤爐導(dǎo)熱油垢概況

1.1 導(dǎo)熱油存在的不足

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(dòng)黏度逐漸增加，在300～400℃時(shí)易發(fā)生熱裂解，在設(shè)備內(nèi)壁生成積炭，影響傳熱效率，加速導(dǎo)熱油老化失效。產(chǎn)生的油焦垢使管壁熱阻增加，管道內(nèi)徑變小，介質(zhì)流動(dòng)壓力增大，生產(chǎn)過程能耗增加，設(shè)備壽命縮短，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。

1.2 導(dǎo)熱油結(jié)垢原因

高溫導(dǎo)熱油在熱煤爐中循環(huán)傳送熱能，在超溫狀態(tài)下會(huì)產(chǎn)生膠質(zhì)，有一小部分將附著在爐管內(nèi)壁，易形成結(jié)焦。在導(dǎo)熱油循環(huán)過程中，空氣串入使導(dǎo)熱油易發(fā)生降解和聚合作用，形成低沸物和高沸物。部分高沸物溶解在導(dǎo)熱油中，粘附在管內(nèi)壁，又形成結(jié)焦。另外，操作溫度超過其設(shè)計(jì)溫度則引起自催化熱分解，導(dǎo)致管內(nèi)結(jié)焦。工藝物料泄漏帶入導(dǎo)熱油系統(tǒng)形成腐蝕產(chǎn)物鐵銹，以及大修中帶入的雜質(zhì)污染也會(huì)促使管內(nèi)壁發(fā)生結(jié)焦。

1.3 導(dǎo)熱油結(jié)垢造成的危害

導(dǎo)熱油系統(tǒng)中輕組分多將引起泵出口流量低，聯(lián)鎖停爐;重組分多將引起爐管內(nèi)部結(jié)焦，導(dǎo)致爐管的傳熱速率下降。熱煤爐的熱效率降低，造成能源浪費(fèi)，爐管內(nèi)外溫差加大，當(dāng)爐管的外壁溫度達(dá)到600～700℃，易燒穿爐管，引起火災(zāi)，甚至造成人員傷亡事故。結(jié)焦是熱煤爐的大敵，是引起火災(zāi)的禍根，避免熱煤爐結(jié)焦是一個(gè)很值得研究的問題。解決方法通常是進(jìn)行清洗除垢。

2 原油換熱器的結(jié)垢概況

換熱器原油側(cè)污垢沉淀物是原油在一定溫度下產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)和物理變化的綜合產(chǎn)物。瀝青質(zhì)沉淀是根本誘因之一。

在原油可溶質(zhì)中，相對(duì)分子質(zhì)量最大、芳香性最強(qiáng)的膠質(zhì)分子極易吸附在瀝青質(zhì)表面，且距離膠束中心最近，對(duì)瀝青質(zhì)具有保護(hù)作用。膠質(zhì)周圍則吸附著芳香性相對(duì)較低的小分子，并逐漸過渡到膠束間相。由于中間沒有相界面，只有當(dāng)瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、芳香烴及飽和烴的特性和含量相匹配時(shí)，這種呈梯度的膠體結(jié)構(gòu)才能穩(wěn)定存在。

原油中瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、芳香烴、烷烴等成分的含量在一定比例范圍時(shí)，原油體系處于平衡狀態(tài)。當(dāng)原油體系的組成、溫度等條件發(fā)生改變時(shí)，原油中膠體體系的穩(wěn)定性被破壞，帶電的極性瀝青質(zhì)分子會(huì)通過靜電作用聚集在一起，產(chǎn)生分層、析出、聚合、結(jié)垢、聚沉、結(jié)塊等現(xiàn)象。同時(shí)金屬離子在一定條件下會(huì)引發(fā)自由基聚合反應(yīng)，加速垢的生成。

熱煤側(cè)的結(jié)垢與熱煤爐的結(jié)垢方式相同。

3 熱煤爐清洗

熱煤爐主要以化學(xué)清洗為主。

3.1 準(zhǔn)備工作

(1)公用工程條件:

水:自來水Cl－質(zhì)量濃度小于0.2 mg/L，供水量不小于50 m3/h;

電:380 V×50 kW;220 V×5 kW;

清洗液加熱方式:電爐加溫或蒸汽加溫。

(2)清洗操作人員應(yīng)對(duì)系統(tǒng)操作、工藝流程、系統(tǒng)功能等全面理解。

3.2 清洗過程

熱煤爐清洗工序?yàn)?系統(tǒng)放油、安裝配管、水沖洗、脫脂除油、油垢清洗、積炭清洗、水沖洗、漂洗、鈍化、調(diào)整恢復(fù)。

(1)系統(tǒng)放油

如圖1所示關(guān)閉熱煤進(jìn)口控制閥與熱煤出口控制閥，拆下孔板后，連接好放油所用的管線，把熱煤爐里面的導(dǎo)熱油排放到指定的容器。在自然狀態(tài)下油排凈后再用壓縮空氣將殘余導(dǎo)熱油吹掃干凈。

(2)安裝配管

(3)化學(xué)清洗前水沖洗

配管安裝好后可先對(duì)熱煤爐進(jìn)行水沖洗，這樣一可以檢查各法蘭、閥門、臨時(shí)配管系統(tǒng)有無(wú)滲漏現(xiàn)象，各閥門的安裝位置是否合理;二可以清洗熱煤爐中殘留的部分雜質(zhì)。

(4)脫脂除油

圖1 熱煤爐清洗系統(tǒng)安裝流程Fig.1 HTM furnace cleaning system installation process

加入定量的LX-C36清洗劑和TFTZ-B清洗劑，加溫不斷進(jìn)行循環(huán)。溫度控制在80～90℃;流速0.5～2.0 m/s，清洗8～12 h。

(5)油垢清洗

加入定量的 LX-tj017金屬油污清洗劑、LX2000-005洗油王和TFBH-003表面活性劑進(jìn)行循環(huán)清洗，溫度控制在80～105℃，其流速和清洗時(shí)間可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)整。

(6)積炭清洗

護(hù)理人員在護(hù)理工作中進(jìn)行整體護(hù)理，將人文關(guān)懷與心理疏導(dǎo)運(yùn)用到工作中，以患者為中心，增加了患者對(duì)護(hù)理人員的信任感，改變患者對(duì)醫(yī)院以及醫(yī)護(hù)人員的看法，建立更加和諧的護(hù)患關(guān)系，保障了患者的就醫(yī)環(huán)境與就醫(yī)氛圍，減少患者的不滿情緒，增加了患者的滿意度。同是對(duì)于患者來說，更加了解自己的疾病，消除憂郁，焦慮，緊張的心理因素，樂觀積極的接受治療，有利于盡早的恢復(fù)健康，回到健康的生活中。

加入專用導(dǎo)熱油積炭清洗劑TFQX-402、LXS-006滲透劑和TFBH-005表面活性劑在水中均勻循環(huán)。溫度控制在80～100℃，流速控制在0.5 ～1.0 m/s，清洗12 h。

(7)化學(xué)清洗后水沖洗

此次水沖洗是清理殘留的清洗液和清洗污物。致清洗液目測(cè)透明，清洗污物含量小于500 mg/L清洗即可結(jié)束。

(8)漂洗

加入定量的 H3C6H5O7清洗劑和 LX9—001緩蝕劑和Fe2+，F(xiàn)e3+抑制劑進(jìn)行漂洗工藝。溫度控制在85 ～95 ℃，流速控制在0.5 ～1.0 m/s，清洗時(shí)間控制在1～2 h，pH值控制在5.3～4.5。

(9)漂洗完成后加入鈍化劑進(jìn)行鈍化處理。

4 換熱器清洗

換熱器清洗工序?yàn)?系統(tǒng)隔斷、系統(tǒng)卸壓放油、拆卸封頭、抽芯、轉(zhuǎn)移至清洗場(chǎng)所、高壓射流清洗、復(fù)位、試壓。

(1)系統(tǒng)隔斷

如圖2所示，在設(shè)備停運(yùn)，系統(tǒng)內(nèi)的導(dǎo)熱油冷卻后，關(guān)閉換熱器管程熱煤油進(jìn)出口閥門1，8，切斷換熱器與系統(tǒng)的連通，由放空閥6檢測(cè)進(jìn)出口閥門是否關(guān)嚴(yán)，如果不嚴(yán)，則添加盲板。

關(guān)閉換熱器原油進(jìn)出口閥門2，4，由放空閥3檢測(cè)內(nèi)部原油是否憋壓，來判定原油進(jìn)出口閥門是否關(guān)嚴(yán)。如果閥門關(guān)閉不嚴(yán)，而采用加盲板方式不好操作，則加注密封紙或其它措施保證閥門無(wú)泄漏。

圖2 換熱器清洗系統(tǒng)流程Fig.2 Heat exchanger cleaning system process

(2)系統(tǒng)泄壓放油

系統(tǒng)完全隔斷以后，打開放空閥6卸載換熱器內(nèi)壓。在閥門6處連接好排放導(dǎo)熱油的管子將導(dǎo)熱油排到干凈容器里，并用壓縮空氣將設(shè)備內(nèi)殘留的油進(jìn)行吹掃，吹掃至排油管口不再出油為止。為確保排油徹底，把換熱器管線最低處閥門拆開將管線內(nèi)的熱煤油排放至準(zhǔn)備的接油槽內(nèi)。

由于導(dǎo)熱油很難排除干凈，按照?qǐng)D2所示在閥門5接上進(jìn)水管，在閥門3接上排水管，進(jìn)行水沖洗，可將原油排到指定的位置。

(3)拆卸抽芯

導(dǎo)熱油和原油排放干凈后，拆卸換熱器封頭，用專用設(shè)備把換熱器芯子抽出，托運(yùn)到指定地進(jìn)行高壓水射流清洗。

(4)換熱器清洗

采用德國(guó)KAMTA高壓水射流清洗設(shè)備進(jìn)行清洗。先用手持搶將換熱器殼程外部清掃干凈，再用軟搶對(duì)換熱器管程進(jìn)行逐根內(nèi)部清洗，其清掃效果圖見圖3。管程清洗完畢后再清洗換熱器殼體內(nèi)部。

圖3 換熱器管內(nèi)清掃Fig.3 Cleaning Within heet exchamger tubes

(5)換熱器復(fù)位

清洗質(zhì)量合格后將換熱器芯子復(fù)位，更換密封墊片，墊片采用鋸刺墊片，最后安裝換熱器封頭。

(6)試壓

復(fù)位完成后進(jìn)行水壓試驗(yàn)，按照換熱器試驗(yàn)壓力等級(jí)進(jìn)行試壓，至試壓合格。

5 結(jié)束語(yǔ)

輸油站系統(tǒng)使用設(shè)備種類繁多，在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后都會(huì)結(jié)垢使設(shè)備效率降低。因此，清洗技術(shù)在石油石化設(shè)備的應(yīng)用越來越廣泛。清洗可以有效的解決設(shè)備在生產(chǎn)中遇到的各類結(jié)垢問題，有效延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命、有利于設(shè)備的節(jié)能降耗。保障設(shè)備的安全運(yùn)行。