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塔内件填料鲍尔环在炼油厂糠醛装置抽提塔化学清洗
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塔内件填料鲍尔环在炼油厂糠醛装置抽提塔化学清洗

2019-07-27      阅读:
炼油厂糠醛装置抽提塔内不锈钢鲍尔环填料在长期运行过程中结有糠醛焦 ,影响传质。分析了结焦原因。选用一种水基清洗剂对鲍尔环进行化学清洗 ,收到较好的效果。

石化公司炼油厂糠醛装置抽提塔 (T101B) 内的填料———鲍尔环填料 ,材质为不锈钢,金属鲍尔环填料。该填料共有65m3。由于鲍尔环内、外表面结有糠醛焦粉, 导致鲍尔环没有张力、影响传质效果, 需要进行及时清洗。
 
1       工艺过程及结焦原因
 
1.1  工艺过程
 
糠醛精制是用糠醛作为溶剂, 精制润滑油的一种物理方法 。糠醛是一种选择性较强, 而溶解能力较低的溶剂。根据对润滑油馏分中所含的各种烃类的溶解度不同,非理想组分 (多环短侧链的芳香烃和环烷烃 、胶质 、硫和氮的化合物等 )在溶剂中溶解度大 ,而理想组分(少环长侧链的烃类)溶解度要小得多 。糠醛精制就是利用这个原理 , 使糠醛与润滑油馏分在抽提塔内逆流接触, 在低于临界溶解温度时 , 借助于密度的不同 ,使理想组分与非理想组分分开 , 从而提高精制后油品的抗氧化安定性和抗腐蚀性能 ,改善油品的粘温性能和颜色 ,并可降低油品的残炭 。随后再用加热的方法使油与溶剂分开, 精制润滑油经过冷却后送出装置 ,溶剂经冷却后循环使用 。

润滑油原料经冷却器 N101冷却至所需温度(80~ 90℃), 进入 T101 抽提塔下部 。糠醛经冷却器N102冷却至所需温度 (120 ~ 130℃), 进入 T101抽提塔上部进行萃取。

1.2  结焦原因 糠醛易氧化生成糠醛酸。糠醛酸能促使原料油中不饱和烃氧化。在糠醛酸的作用下, 环氧化合物发生缩合反应,生成大分子的焦类物后, 在设备表面上形成焦垢。由于抽提系统长期运行及操作温度变化 ,使糠醛氧化较多, 促进了原料油的结焦, 使大量的结焦物聚集在塔填料———鲍尔环上 。这样, 使塔的萃取能力下降 ,满足不了生产的需要。
 
2  清洗工艺的选择
由于鲍尔环的材质为不锈钢, 结构复杂, 采用人工、机械方法无法进行清洗。而且糠醛焦不溶于水溶液,因此只能采用化学清洗的方法。本次采用一种根据文献 [ 1]自配的水基清洗剂清洗。这种水基清洗剂是去除钢铁表面的油脂、焦质、沥青质、油渍炭垢的常用、有效的清洗剂。常用的有机溶剂及一般的碱液清洗剂只能去除一般金属表面的油脂 ,对于混合型的污垢, 如油垢 、水垢铁盐、焦垢铁垢、沥青质垢、油渍炭铁垢 , 都不能清除 。而采用这种水基清洗剂清除这些混合型的污垢效果明显。对于糠醛结焦后的垢, 采用该清洗剂效果明显[ 2] 。
该水基清洗剂的成分及作用见表 1。
 
塔内件填料鲍尔环化学清洗
用并且能使垢物迅速溶解。 Na2CO3 有两个作用 ,一是使金属清洗剂保持一定的碱性 , 中和油垢中酸性成分 使油污皂化 二是增强分散特性和固体颗粒悬, ; 浮稳定性,促进表面活性剂在消耗较少时就可以达到乳化胶粒生成的临界浓度, 从而提高清洗能力 。Na3PO4水解后 ,除具有 Na2CO3 的优点外, 磷酸根还有一定的乳化能力, 使金属表面易被水冲洗干净 。聚乙二醇辛基苯基醚是非离子表面活性剂 ,对碱液不能起皂化作用的矿物性油起乳化作用 ,乳化分散能力强 ,缩短清洗时间 ,对碱稳定 , 在低浓度下清洗力也较强, 具有润湿、乳化、分散、渗透、剥离作用 。

在该表面活性剂的作用下, 油垢 、焦垢及油渍炭垢乳化剥离在清洗液中,达到完全溶解。三乙醇胺对 pH较高的环境也有一定的缓和 ,起渗透作用, 防止金属过蚀。
 
 
3  化学清洗过程
在 2008年 8月, 对该塔填料进行了化学清洗 。按照清洗方案的具体要求组织施工 , 除垢率达到95%以上。
 
3.1 清洗工艺及参数
 
因塔 101B鲍尔环结有积炭及焦粉垢 ,经过垢样的化学溶解分析 , 决定采用复合碱洗的清洗方法进行化学清洗 ,清洗在 80 ~ 85°C下进行 ,采用将鲍尔环置于清洗箱内浸泡和清洗液进行循环的方法进行清洗。清洗操作工艺条件及监测频率见表 2。
 
3.2
清洗前的准备
 
1)将鲍尔环置于清洗箱内 , 以便用泵进行清洗液循环 ;
 
2)安装电源 ,试运转达到要求;
 
3)清洗用水采用工业水或消防水 ,水量应满足清洗和冲洗的工艺要求,供水管道引至清洗箱 ;
 
4)清洗剂及废液处理药品全部运至清洗现场 ,检查质量、数量合格;

5)设立临时化验点, 化验分析药品和仪器准备齐全;
 
6)参加化学清洗人员, 应熟悉化学清洗系统和流程, 化验员熟练掌握化验分析方法 。

1)挂片监测:不锈钢挂片在配碱前挂入清洗箱内, 结束后取出, 清洗过程中随时观察试片的腐蚀情况。
 
2)清洗设备:清洗泵, 50t/h、扬程 30m;清洗箱, 2m3 ;构成的清洗系统水容积约 5m3。
 
3.3  清洗操作程序
 
3.3.1  碱洗
 
系统充满水 ,建立清洗箱—清洗泵—清洗箱循环 ,以水代碱模拟运行 30min,检查系统严密性 ,如无泄漏方可正式进行清洗。先加入高效缓蚀剂, 经溶解循环均匀后, 依次加入 :6%NaOH、3%油脂除垢剂 、3%Na3PO4、2%Na2CO3 , 同时挂入监测试片, 并控制碱质量分数 11%左右。清洗过程要测定碱质量分数、pH、温度等项目 。
 
3.3.2  水冲洗
 
碱洗结束后 ,用清水将鲍尔环冲洗干净, 时间约1h。
 
3.3.3  废液处理
 
清洗废液经中和后进行排放。
 
3.4  清洗效果
 
清洗后 ,对鲍尔环进行了检查 ,确认达到了预期效果, 具体见图 1、图 2。由图 1可以看出, 清洗前鲍尔环表面附有大量糠醛结焦物, 表面发黑、发暗 。由图 2可以看出, 被清洗的金属表面结焦物已全部清掉 ,表面光滑清洁 、见到金属本色。
塔内件填料鲍尔环化学清洗
3.4.1 除垢率计算
 
鲍尔环从塔内清出进行清洗前, 从尚没有清洗的鲍尔环中随机抽取 100个;随机抽取清洗后的鲍尔环 100个, 没有使用过的鲍尔环 100个。
 
根据除垢率公式 N=(W-W1 )/W进行除垢率计算。式中:N为除垢率 , %;W为清洗前每 100个鲍尔环表面结的焦量 , g;W1 为清洗后每 100个鲍尔环表面结的焦量 , g。W可由每 100个结焦的鲍尔环与每 100个新鲍尔环的质量差得到,为 330g;W1 可由每 100个清洗后的鲍尔环与每 100个新鲍尔环的质量差得到,为 5g。W, W1 值代入公式计算结果为:
N=(W-W1 )/W=(330g-5g)/330g×100% =  98.5%
从以上计算结果可以看出除垢率为 98.5%。
 
3.4.2  金属腐蚀计算
对清洗现场所挂的腐蚀挂片进行检测、称重及计算(结果见表 3), 再求出平均结果 。金属腐蚀速N=(W-W1 )/W=(330g-5g)/330g×100% =  率为 0.12g/(m2 • h), 小于 6g/(m2 • h), 符合国家标准。


所选用的水基清洗剂[ 1] 是去除钢铁表面的焦质、沥青质等有效的清洗剂。该清洗剂进行化学清洗 ,不腐蚀不锈钢材质本体 ,对糠醛结的焦具有较高
的溶解能力。化学清洗与人工清理相比质量好 、效率高,减轻了工人的劳动强度 。同时, 可以清洗人工、机械不能清洗的设备。
 
 
 
 
 
 
 
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