YM514MS清洗預膜劑在煉油循環(huán)水系統(tǒng)的應用

沈陽

(中國石化 洛陽分公司 ， 河南 洛陽471012)

摘要：洛陽石化循環(huán)水系統(tǒng)在運行后期受腐蝕、結垢等影響，冷卻效果不佳，微生物過度繁殖，需進行清洗、預膜。根據(jù)系統(tǒng)的具體情況選用YM514MS清洗預膜劑進行不停車化學清洗、預膜，結果表明，該清洗預膜劑的作用效果良好。

關鍵詞：循環(huán)水系統(tǒng) ； 清洗 ； 預膜 ； YM514MS清洗預膜劑

中圖分類號：TQ050.9

收稿日期：2015-01-27

作者簡介：沈陽(1987- )，男，助理工程師，從事水處理技術管理工作，電話：15137998459。

隨著科技水平和管理水平的不斷提高，中石化洛陽分公司生產(chǎn)裝置的運行周期不斷延長，從三年一個運行周期逐漸延長至四年一個運行周期，對循環(huán)水系統(tǒng)的正常運行提出了更高的要求。循環(huán)水系統(tǒng)在運行過程中，其冷卻設備的金屬表面上常常會形成黏泥、結垢、腐蝕產(chǎn)物等沉積物，由于導熱系數(shù)不同導致?lián)Q熱器冷卻效果大大降低，造成生產(chǎn)裝置運行不穩(wěn)定或負荷降低等；由于干擾加藥、加氯導致微生物生長繁殖失控，造成循環(huán)水的水質(zhì)惡化。另外，裝置換熱器發(fā)生物料泄漏也會影響整個系統(tǒng)的正常運行，需要及時進行清洗預膜處理[1-4]。因此有必要在運行周期內(nèi)定期進行不停車清洗預膜處理來消除沉積物，保證設備的換熱效率。

1循環(huán)水系統(tǒng)介紹

中石化洛陽分公司循環(huán)水系統(tǒng)主要由煉油循環(huán)水系統(tǒng)(一循、三循)、化纖循環(huán)水系統(tǒng)(化循、五循)、電站循環(huán)水系統(tǒng)三個部分組成，主要擔負著供給煉油生產(chǎn)裝置、化纖生產(chǎn)裝置及輔助動力系統(tǒng)循環(huán)冷卻水的任務。每個循環(huán)水系統(tǒng)各自獨立運行，其中煉油循環(huán)水系統(tǒng)一循的系統(tǒng)容量為10 000 m3。

2不停車清洗預膜

循環(huán)水系統(tǒng)的清洗方法可以分為兩大類：物理清洗和化學清洗。物理清洗是指通過物理或機械的方法對循環(huán)水系統(tǒng)或其設備進行清洗的一大類清洗方法。化學清洗是通過化學藥劑的作用使被清洗設備中的沉積物溶解、疏松、脫落或剝離的一大類清洗方法。化學清洗按照清洗時生產(chǎn)裝置是否停車可分為停車清洗和不停車清洗。不停車清洗是在生產(chǎn)裝置正常運行情況下對整個循環(huán)水系統(tǒng)進行清洗，比停車清洗和單臺酸洗難度要大，能夠避免裝置停車所帶來的巨額經(jīng)濟損失。

不停車清洗結束后要進行預膜，尤其是采用酸洗后更應該預膜，在活化的金屬表面上迅速形成保護膜，抑制腐蝕，延長裝置運行周期和設備使用年限。

3選用YM514MS清洗預膜劑

為了保證清洗預膜效果，選擇合適的清洗方法、預膜方法格外重要，尤其是清洗，這是關乎不停車清洗預膜成敗的重中之重。清洗按照使用的清洗劑不同可以分為堿洗、酸洗、絡合劑清洗、有機溶劑清洗等。根據(jù)清洗對象的材質(zhì)(換熱器)、類型(沉積物)，選擇高效的清洗劑。預膜主要有兩大類，一類是專用配方的預膜，另一類是提高濃度的預膜，前者采用的預膜配方性能較好。

YM514MS清洗預膜劑是一種高效清洗劑、預膜劑，分為A劑、B劑。A劑為清洗劑，是由溶垢、螯合作用較強的有機酸、有機磷、鰲合劑等組成，具有優(yōu)異的消垢除銹作用和保護本體金屬的緩蝕作用。B劑為新型專用預膜劑，內(nèi)含有機酯和氨基磷化合物，成膜速度快，10 h后即可形成彩色膜。它參照中石化SH 2604.07-2003驗收標準進行檢驗，外觀為淡黃色或棕黃色液體，其它指標符合表1要求。

表1　YM514MS清洗預膜劑質(zhì)量指標

煉油循環(huán)水系統(tǒng)一循中換熱器大多為碳鋼材質(zhì)，其補充新鮮水屬于高硬度、高堿度水，在金屬表面很容易結垢，沉積物主要是碳酸鈣垢、淤泥等。據(jù)此我們選擇YM514MS清洗預膜劑。

4清洗預膜過程

一循的保有水量是10 000 m3，換熱器材質(zhì)為碳鋼，系統(tǒng)易泄漏，污物黏泥較多，準備YM514MS清洗預膜劑共11 t，其中A劑6.5 t(首次投加4 t)，B劑4.5 t(首次投加2.8 t)。

4.1清洗

4.1.1加A劑進行消垢、除銹清洗

清洗一般先進行消垢清洗，因為無機垢位于金屬表面之上，清洗劑首先與鈣鎂離子發(fā)生化學反應，脫離垢層和金屬表面溶于水中，垢消完后為除銹工序。按照 A劑的用量分配和首次投加量投加到循環(huán)水池中，同時加硫酸調(diào)節(jié)pH值在4.5～5.5范圍，采用自動加酸裝置控制。循環(huán)0.5～1 h后開始取水樣測pH值，pH值與自動加酸設備顯示的相吻合，以后就不必人工測pH值，以自動加酸顯示的pH值為準。自動加酸要預先校正好探頭，時刻觀察在線數(shù)據(jù)并調(diào)整。

4.1.2清洗控制范圍和分析頻率

加完清洗劑12 h之前，每隔2 h測一次pH值、Ca2+含量、濁度；12～24 h每隔2～4 h測一次以上數(shù)據(jù)加上總鐵分析；24 h后每隔4 h測一次以上數(shù)據(jù)。當Ca2+含量、濁度2 h內(nèi)不再上升(2次分析)，鐵離子開始上升，表明垢已清除干凈露出了金屬表層，再清洗2 h，開始排污、補水進行置換。待濁度降至15 FUT以下，停止排污，清洗結束，進入下步的預膜處理?；瘜W消垢除銹清洗時間根據(jù)設備垢層厚度和測定濁度、Ca2+含量結果而定，一般12～48 h。清洗控制范圍和分析頻率見表2。

表2　清洗控制范圍和分析頻率

4.1.3清洗結果

該系統(tǒng)正常運行采用加酸處理方案，濃縮倍數(shù)5倍左右，Ca2+含量1 000 mg/L，為了保證清洗效果要求，清洗前進行排污至Ca2+含量降到800 mg/L再進行清洗。5月25日11點分析Ca2+含量為800 mg/L，開始投加清洗劑。清洗步驟和水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)見表3。

表3　 一循清洗步驟和水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)

注：11點開始投為6.5 t，硫酸2 t，同時開啟加酸機并調(diào)節(jié)pH值。

加完清洗劑和酸后，pH值基本控制到位，Ca2+含量、濁度開始同步上升，其中Ca2+含量上升較高。清洗到5月26日12點，分析Ca2+含量、濁度、總鐵不再上升，表明清洗到了終點，停止清洗，開始排污。清洗有效時間25 h，排污時間34 h。

4.2預膜

經(jīng)過消垢除銹清洗后，金屬表面已處于活化狀態(tài)，很容易再次產(chǎn)生銹蝕，因此必須抓緊時間進行預膜處理，使清潔的金屬表面通過預膜劑迅速形成一層保護膜抑制金屬腐蝕。

4.2.1投加B劑預膜劑

當置換后的循環(huán)水濁度<15 FUT，開始加酸調(diào)節(jié)控制水的pH值在7～8，同時投加B劑。按照B劑的用量分配和首次投加量進行投加，以后根據(jù)水中總磷分析結果再補加剩余預膜劑。24 h前總磷控制30～50 mg/L，24 h后總磷控制20～40 mg/L。

4.2.2分析監(jiān)測控制

加完藥0.5～1 h后取水樣測pH值和總磷。pH值控制在7～8(具體見表4)，監(jiān)控pH值很重要，因pH值太高，水發(fā)白、濁度大，達不到預膜效果；總磷控制30～50 mg/L，總磷低于下限應補加預膜劑，根據(jù)總磷分析結果隨時補加預膜劑。預膜12 h前每隔2 h測一次pH值、總磷、Ca2+，并調(diào)節(jié)；每隔4 h測一次濁度；24 h后除pH值外，每隔8 h分析上述項目。

膜過程中要求不排污和裝置外排水，補充水閥開度適宜。但預膜劑還會流失降低，應根據(jù)總磷分析結果隨時補加預膜劑。24 h后隨著補水和少量排污，總磷慢慢下降，順其自然降到正常運行值，不必大排大補，即可轉(zhuǎn)入正常運行。預膜時Ca2+和pH控制值的對應關系見表4。

表4　預膜時鈣離子和pH值控制值的對應關系

4.2.3預膜效果監(jiān)測與分析

預膜效果用塔池掛片監(jiān)測；掛片必須掛在活水易流動處(泵口)，試片裝在掛片器中更好。預膜2 h后當總磷和pH值調(diào)節(jié)到位后方可掛片，一般掛20#碳鋼試片。

預膜過程中，總磷濃度很高，可以1∶5稀釋至500 mL再按正常取樣量分析，若Ca2+還有干擾，應加三乙醇胺進行掩蔽，再分析。

4.2.4預膜結果

5月28日8點濁度降至15.8 mg/L停止排污，開始投加預膜劑。具體操作步驟和檢測數(shù)據(jù)如表5所示。

表5　預膜操作步驟和跟蹤水質(zhì)分析數(shù)據(jù)

注：本系統(tǒng)預膜時間32 h。

5清洗預膜效果評價

5.1清洗效果評價

5.1.1清洗污物總量

污物總量為：以清洗開始前分析的濁度、鈣離子、總鐵數(shù)據(jù)為基數(shù)，和清洗過程中以上項目的最高值之差乘以保有水量即為清洗下來的污物總量。

1.43]}/1 000

式中：a，清洗前分析的本底數(shù)據(jù)，濁度15.8 mg/L，Ca2+800 mg/L，總鐵0.2 mg/L；b，清洗過程中達到的最高值，濁度24.8 mg/L，Ca2+1 200 mg/L，總鐵1.17 mg/L；1.43，總鐵換算成Fe2O3的系數(shù)； 保有水量10 000 m3。

污物總量=10 000×{(28.4-15.8)+(1200

-800)+[(1.17-0.2)×1.43]}÷1 000

= 4 140 kg

本系統(tǒng)清洗下來的污物總質(zhì)量4 140 kg，相當于每立方米水中清洗污物質(zhì)量為0.414 kg，清洗掉的污物質(zhì)量較多，主要是碳酸鈣垢和腐蝕產(chǎn)物。

5.1.2清洗效果判斷

本系統(tǒng)開始投加清洗劑時，人工加2 t硫酸調(diào)節(jié)pH值，以后由加酸機控制pH值，基本在要求范圍內(nèi)(4.4～6.5)。

從清洗下來的污物總量判斷：Ca2+升高了400 mg/L；濁度上升幅度不大；鐵離子上升了1 mg/L左右，相對比較高。從Ca2+和總鐵上升情況判斷，系統(tǒng)有結垢和腐蝕傾向。建議今后應提高藥劑的阻垢緩蝕性能，并且控制好pH值抑制結垢和腐蝕。

5.1.3清洗過程中的腐蝕控制

清洗過程中必須控制腐蝕速率，根據(jù)建設部行業(yè)標準，循環(huán)水系統(tǒng)不停車清洗及熱態(tài)預膜工藝規(guī)范中規(guī)定：碳鋼材質(zhì)腐蝕速率小于3.36 mm/a[3 g/(cm2·h)]，為了不因清洗而帶來系統(tǒng)腐蝕，清洗劑即有清洗作用又有緩蝕作用，清洗時掛碳鋼試片來檢測腐蝕速率。

清洗掛片為A3鋼，試片號1429(沒預膜)。清洗后取出試片：外觀有均勻腐蝕，局部隱約有彩色，酸洗后表面光滑，沒有點蝕。試片失重0.019 6 g。

腐蝕速率為0.325 4 mm/a，比所要求的(3.36 mm/a)小10倍(見1429試片)。其中16.605為Ⅰ型試片計算腐蝕速率的系數(shù)(試片按28 cm2、24 h計)。

5.2預膜效果評價

總共預膜時間32 h，投加預膜劑開始掛片，共掛了三片。期間分別于10、22、32 h取出一個掛片，達到了清洗后預膜抑制設備管線表面腐蝕的目的。

5.2.1外觀

三個試片表面光亮，均有紅蘭彩色膜，沒有腐蝕跡象。

5.2.2硫酸銅滴液法

沒有預膜的試片滴上硫酸銅試液立即由藍色變?yōu)榧t色，而預膜試片由藍色變?yōu)榧t色的時間大于10 s，即為預膜合格。2418試片滴上硫酸銅試液由藍色變?yōu)榧t色的時間是42 s，遠遠大于10 s，表明預膜效果十分理想。預膜結束后總磷自然下降轉(zhuǎn)入正常運行。

6結論

煉油循環(huán)水系統(tǒng)一循本次不停車清洗預膜應用YM514MS清洗預膜劑，經(jīng)過近一周的時間，清洗得比較徹底，沒有因為清洗而腐蝕設備，預膜效果也非常理想，試片均有彩色膜，硫酸銅滴液大于40 s。清洗和預膜效果都達到了清洗預膜的目的，為生產(chǎn)裝置和循環(huán)水系統(tǒng)的長周期安全運行提供了可靠保障。

參考文獻：

[1]金熙，項成林.工業(yè)水處理技術問答及常用數(shù)據(jù)[M].北京：化學工業(yè)出版社，1989.

[2]王良均，吳孟周.石油化工企業(yè)用水及管理[M].北京：烴加工出版社，1990.

[3]鄭能靖.石化工業(yè)冷卻水處理技術[M].安慶：安徽省安慶師范學院，1995.

[4]周本省.工業(yè)水處理技術[M].北京：化學工業(yè)出版社，1997.

哈工大研制出世界最輕的磁彈性體材料

日前，哈爾濱工業(yè)大學土木學院李惠教授課題組成功研制出了一種新型智能石墨烯氣凝膠材料，該材料為已報道的目前世界上最輕的磁彈性體材料，可廣泛應用于多個領域。

李惠教授課題組采用改進水熱法，通過在大片氧化石墨烯的自組裝過程中原位沉積超順磁納米四氧化三鐵顆粒，率先研究并實現(xiàn)了石墨烯氣凝膠在外部定向磁場誘導下的可恢復大變形及壓阻效應等智能特性，研制出的智能石墨烯氣凝膠材料為磁彈性體材料的研究提供了新的思路。該材料可廣泛應用于自感知柔性驅(qū)動器，微納米開關、閥門，油品及重金屬離子的遙控吸收能量儲存與耗散等領域。

在眾多的石墨烯組裝體結構中，石墨烯氣凝膠是最引人注目的結構之一。其豐富的孔隙結構、大的比表面積、優(yōu)異的壓縮性能以及良好的導電特性，使石墨烯氣凝膠在電極材料、催化劑載體、超級電容器、傳感器以及污染物吸附等領域具有廣闊的應用前景。

目前，國內(nèi)外學者對石墨烯氣凝膠的研究主要集中在機械壓縮、導電、電化學催化及吸附性能等方面，對其在電場、磁場等外部荷載激勵下的可控性、驅(qū)動性及動力響應等智能特性方面的研究很少。