碳化塔水箱的化學清洗

單德山，李全文

（山東海化股份有限公司純堿廠，山東濰坊 262737）

經驗交流

碳化塔水箱的化學清洗

單德山，李全文

（山東海化股份有限公司純堿廠，山東濰坊 262737）

我公司采用一次海水作為冷卻介質，碳化塔冷卻水箱內部易形成水垢。介紹水箱化學清洗方案的確定，清洗劑的緩蝕效率，具體清洗方法，及清洗后的換熱效果。

碳化塔；化學清洗；冷卻水箱；緩蝕率；效果

我公司采用一次海水作為冷卻介質，將碳化反應所放出的熱量移出，達到降低出堿液溫度而提高轉化率的目的。一次海水盡管經過澄清處理，但是海水的水生物及鈣、鎂離子含量較高，隨時間的延長，鈦管壁上形成結疤影響換熱效率；而且當地海水溫度夏天一般在25～30℃，而出堿溫度要求控制在28～32℃左右，換熱的溫差很小。為了達到提高換熱效率，降低出堿溫度，結合生產的實際，我們對碳化水箱進行化學清洗。

1 化學清洗方案的確定

1.1 化學清洗配方的確定

海化純堿碳化塔塔體及水箱為鑄鐵材質，換熱管為鈦合金，水箱花板與換熱管用丁基橡膠連接，兩端水箱與塔體連接用螺絲緊固，所加密封墊為氯丁橡膠。

在化學清洗之前，從水箱中采集水垢樣進行分析，分析結果如表1。

根據碳化塔的材質和HG／2387－2007《工業設備化學清洗質量標準》及DL／T794－2001《火力鍋爐化學清洗導則》，根據水垢的成分分析，采用鹽酸、氫氟酸和雙氧水為主要清洗介質進行清洗，在清洗的過程中加入強還原劑，以抑制Fe3＋對塔體材質的電位差腐蝕。

表1 水垢成分表

1.2 實驗室測定緩蝕效率

為掌控清洗液對碳化塔腐蝕程度，根據碳化塔的材質按照標準制作了試片，進行實驗室的緩蝕率測定。

1.2.1 測定步驟

將試片用320＃水砂紙在水平玻璃上前后方向研磨，用丙酮浸泡去油后，用紗布擦干，放入無水乙醇中浸泡2h后擦干，放入干燥器中1h，將試片稱重備用。

取鹽酸（分析純）用蒸餾水配成7%（用氫氧化鈉標準液滴定，濃度差不應超過±0.1%），取其400 ml，注入500ml的燒杯中，加入一定量的緩蝕劑攪勻，在恒溫水浴上恒溫至55±2℃時，將3個已知重量的試片用塑料線穿過中間的小孔，懸掛于燒杯中，試片全部被鹽酸浸泡，并在恒溫下保持2h，取出立即用清水沖洗擦干，放入無水乙醇中，浸泡3min，取出用紗布擦干，放入干燥器中1h后稱重。

于同樣濃度的鹽酸中，在不加緩蝕劑的相同條件下，以另一組同樣的試片作同樣的處理，進行空白試驗。

1.2.2 試驗公式

腐蝕速度V＝（W－W1）／2×S

緩蝕率（%）＝（V0－V1）／V0×100%

式中：W——鹽酸浸泡前試片重量，g；

W1——鹽酸浸泡后試片重量，g；

S——試片與鹽酸接觸的總面，m2；

V0——未加緩蝕劑的腐蝕速度，g／m2·h；

V1——加緩蝕劑的腐蝕速度，g／m2·h；

2——試片在鹽酸中侵泡的時間，h。

注：分別計算出3片的腐蝕速度，取其中的兩片數據相近的平均值，計算出腐蝕速率。

1.2.3 測量結果

表3 試片稱重結果

1.2.4 試驗結果

由以上數據可計算出：

V鈦0＝（8.5327－8.53067）／2×0.0013＝0.7808g／m2·h（未加緩蝕劑）

V鈦1＝（8.7051－8.7048）／2×0.0013＝0.1154g／m2·h（加緩蝕劑）

緩蝕率（鈦）＝（0.7808－0.1154）／0.7808×100%＝85.22%

V鋼0＝（32.9392－32.7158）／2×0.0017＝65.7059g／m2·h（未加緩蝕劑）

V鋼1＝（32.2132－32.1836）／2×0.0017＝8.7059g／m2·h（加緩蝕劑）

緩蝕率（鋼）＝（65.7059－8.7059）／65.7059×100%＝86.75%

由試驗結果看，緩蝕率鈦管為85.22%，碳鋼為86.75%，緩蝕效果良好。

2 清洗方案實施

2.1 清洗工藝流程

由碳化水箱海水進水口安裝進液閥門，出口安裝回液閥，并將清洗液槽、循環泵連接起來，組成清洗回路。清洗流程即：加清水循環→人工預熱→加緩蝕劑→加清洗劑→及時化驗→鈍化預膜。

2.2 清洗操作

向碳化塔水箱加入清水進行沖洗，沖洗設備內的淤泥雜物，確認設備及管線無漏點后，即開泵循環1h，檢查水箱無異常情況發生。向酸洗槽內加入蒸汽加熱，加熱水溫至40～50℃，把緩蝕劑從配酸槽中加入，循環2h。把各種清洗劑加入配酸槽。清洗時，每隔30min化驗一次清洗液中H＋的濃度，每隔60min化驗一次Fe2＋、Fe3＋的濃度，當Fe2＋、Fe3＋和Cr2＋掩蔽劑的濃度超過或達到0.1mol／L，要補充0.1%的還原劑和0.1%掩蔽劑；當H＋濃度低于0.5mol／L時，要補充清洗劑，使得H＋濃度維持在0.5～1.0mol／L之間，清洗至終點時，H＋濃度維持在0.2～0.4mol／L之間，并以連續兩次以上H＋濃度變化不超過0.2%為清洗終點。清洗時，每隔90min檢查一次實驗試片，以確保緩蝕率。

酸洗結束以后，必須中和，以防止在酸洗后裸露的金屬產生二次腐蝕，這就要在設備內部表面形成一層致密的保護膜，具體方法是將配制好的鈍化中和劑加入配酸槽，并向配酸槽內加熱80℃的溫度，維持這個溫度，開泵循環8h后排放。排放后用清水沖洗。

2.3 化學清洗數據

表3 化學清洗數據

3 化學清洗效果

從表4中的數據可以看出，化學清洗以后，海水的出水溫度平均提高3～4℃，說明鈦管的換熱效率比化學清洗前已提高；從化學清洗后出堿液溫度來看，比清洗以前降低3～5℃，基本達到生產的要求，清洗效果良好。實施化學清洗，降低了出堿液的溫度，提高了碳化轉化率，降低了鹽的消耗，降低了系統的循環量，達到了化學清洗的目的。

表4 清洗前后比較

TQ 114.15

B

1005－8370（2011）06－27－03

2011－08－05

單德山（1969—），工程師，1990年畢業于山東工業大學機械系。現從事車間生產和設備管理。