管道聚合物清理方法探索

吳文召 周基爽

摘要：天然氣高溫裂解制乙炔工藝在日常運行過程中，氣體在提純時，由于溫度和壓力的變化會在管道內(nèi)壁形成有機聚合物，當(dāng)聚合物達到一定程度時會堵塞管線，造成生產(chǎn)停車，帶來巨大的經(jīng)濟損失;由于聚合物不溶于酸也不溶于堿，具有一定的硬度而且易燃，危廢編號為HW11，給清理工作帶來巨大的不便。所以當(dāng)出現(xiàn)堵塞時只能對管線進行更換，而更換后的管線也無法用于它用。為了降低成本，提高管線的經(jīng)濟價值，決定對管道內(nèi)聚合物的清理方法進行規(guī)探索。

關(guān)鍵詞：天然氣制乙炔、聚合物、清理方式、易燃、HW11、非常規(guī)探索

引言

在天然氣裂解制乙炔生產(chǎn)過程中，由于生產(chǎn)過程屬于不完全燃燒反應(yīng)制乙炔氣體，所以必須通過配套的提純工段提高氣體濃度，滿足下游對產(chǎn)品純度要求。工藝設(shè)計采用對乙炔氣體具有極高吸附的溶劑進行常壓吸收，然后再經(jīng)過減壓解析的方式，使氣體的濃度達到設(shè)計要求。

1、存在問題

在對乙炔氣體進行吸收的同時還有反應(yīng)未完成的固體顆粒也會溶于溶劑，由于反應(yīng)過程溫度和壓力的變化，會發(fā)生有機的聚合現(xiàn)象，在管道內(nèi)壁大量堆積，導(dǎo)致管道阻力增加，介質(zhì)流量減少，嚴重時影響生產(chǎn)，造成裝置停車。

大檢修時發(fā)現(xiàn)提純工段管線堵塞嚴重，現(xiàn)場對管道內(nèi)聚合物進行清理時，發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)壁形成的聚合物硬度極高，敲擊方式只能除掉管道邊緣部分，內(nèi)部無法處理。且采用機械轉(zhuǎn)洗法清理，效率低，且成本極高。之后進行酸解、堿解實驗;將聚合物侵泡于用濃度為60%硝酸之中，經(jīng)過4小時的觀察發(fā)現(xiàn)聚合物根本不溶于酸;在堿洗過程中發(fā)現(xiàn)聚合物也不溶于堿?，F(xiàn)場為解決問題，一般采用直接更換管道的方式，造成了一定的經(jīng)濟損失。

為了盡快找到管道內(nèi)聚合物清理的方法，提高管線設(shè)備的利用率，降低生產(chǎn)成本。決定對聚合物進行成分分析，并將其主要成分和入爐煤固定碳、灰分、低位發(fā)熱量等指標進行了分析對比，數(shù)據(jù)如表一：

從分析數(shù)據(jù)可以看出，聚合物的固定碳、灰分、基低位發(fā)熱量等主要指標都高于入爐煤，熱值為入爐煤的1.5377倍;灰分含量遠低于入爐煤灰分，僅為入爐煤灰分的11.5%，說明干餾聚合物中有機化合物含量較高，無機雜質(zhì)含量很低。且在800℃條件下燃燒時大部分的含碳有機化合物都被氧化了，只剩下少量的無機物灰分。

說明聚合物具有很好的可燃性，可以用燃燒的方法來清理管道內(nèi)附著的聚合物。

為了進一步確定聚合物燃燒時是否產(chǎn)生有毒有害的氣體和其它物質(zhì)，現(xiàn)場對燃燒氣體和燃燒后雜質(zhì)進行取樣分析，經(jīng)分析燃燒過程產(chǎn)生的氣體主要為二氧化碳，產(chǎn)生的粉狀物質(zhì)與煤灰無異。證明聚合物燃燒過程中不會產(chǎn)生有害氣體和固體物?，F(xiàn)場采用燃燒法進行管道清理時，不會影響操作人員身體健康，除劃定作業(yè)區(qū)域外，無需增加其它設(shè)施。

2、現(xiàn)場試驗

試驗對象：DN50mm管線，材質(zhì)20#鋼，長度約7000mm，內(nèi)壁附著聚合物，堵塞面積已達到管道截面積的2/3，現(xiàn)場采用手持便攜式紅外測溫槍，實時監(jiān)測管道外壁溫度。

試驗過程中發(fā)現(xiàn)，因為管道長度較長，且空間有限，自然狀態(tài)下空氣作為助燃劑送入量不能滿足燃燒要求，在用氧乙炔點燃后，1分鐘內(nèi)就會熄滅，無法繼續(xù)燃燒。經(jīng)研究分析，確定通過加大輸送助燃劑的方式，保證燃燒過程持續(xù)進行。

為最大程度的降低成本，決定采用廠內(nèi)壓力為0.4Mpa的操作空氣強制送入燃燒所需的空氣。同時為避免燃燒后組分污染環(huán)境，在入口加裝封堵。

試驗證明，用操作空氣強制輸送助燃劑，方法簡單可行，通過控制操作空氣管線上的閥門就可輕松實現(xiàn)對送入量的控制，能有效控制燃燒的速度和管道表面溫度。在燃燒過程中，通過實時監(jiān)測，管線外壁各點的溫度。最高溫度690℃左右，最低溫度630℃左右。兩小時后，火焰減弱，燃燒結(jié)束。敲擊管道外壁，將操作空氣開大，清理燃燒后殘留在管道內(nèi)的灰分。

3、試驗數(shù)據(jù)分析

試驗過程中通過檢測發(fā)現(xiàn)，管外壁溫度基本控制在630-690℃，通過比對不難發(fā)現(xiàn)，試驗過程中的溫度與20#鋼去應(yīng)力退火溫度相近，且冷卻方式采用空冷，與20#鋼正火冷卻方式相同。

不管去應(yīng)力退火還是正火熱處理方式，20#鋼的力性能均未發(fā)生較大變化，且韌性更佳。證明采用燃燒清理后的管線材質(zhì)完全可以滿足重復(fù)使用的要求，安裝經(jīng)檢漏后可以繼續(xù)使用，且具備更加的焊接性能。

4、注意事項

用燃燒法清管道內(nèi)聚合物方法是正確的，只需要利用廠內(nèi)操作空氣即可，成本極低。但這種方法有一定的風(fēng)險。如果對大管徑，聚合物很多的管道，如塔底管道（DN250mm），一旦點燃，火勢較大，應(yīng)注高度意動火安全，并劃定作業(yè)區(qū)域，配備專職監(jiān)護人員和必要滅火設(shè)施。

5、環(huán)境經(jīng)濟分析

管道聚合物既不溶于酸也不溶于堿，具有一定的硬度且易燃，危廢編號HW11，因具備可燃性，易產(chǎn)生火災(zāi)隱患。為避免污染環(huán)境和火災(zāi)隱患，須對更換后的管道單獨存放，并定期灑水，在達到一定量后運轉(zhuǎn)至規(guī)定危廢處置中心進行處理。增加了管理成本和風(fēng)險。但采用燃燒法進行清理，節(jié)省了危廢預(yù)轉(zhuǎn)和處理費用，直接降低了管理成本，并從根本上避免了危廢管理風(fēng)險。

采用火焰清洗的方法，只需要借助廠內(nèi)即有的操作空氣，就能實現(xiàn)聚合物快速清理，提高清理的效率，降低了成本。同時清洗后的管線理化性能未發(fā)生重大變化，滿足重復(fù)使用的要求，節(jié)約了材料采購成本和安裝成本，大大縮短了檢修時間。

由此不難看出，燃燒法清理管道聚合環(huán)境經(jīng)濟效益明顯。

6、結(jié)束語

通過分析實驗數(shù)據(jù)，證明燃燒法清理管道內(nèi)壁附著聚合物是合理可行的，操作簡單、效率高、成本極低，且過程可控，具備良好的環(huán)境經(jīng)濟效益，有助于節(jié)約企業(yè)生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品競爭能力。

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