一種適用于石油磺酸鹽的結焦物清洗劑探析

李艷梅

摘 要 通過對石油磺酸鹽磺化反應結焦原因分析，采用多組分復配技術，制備一種結焦物清洗劑，室溫條件下實現石油磺酸鹽結焦物高效在線清洗。石油磺酸鹽結焦物清洗劑pH值控制在10.0-11.5之間，結焦物殘渣最低可降至3%以下。該清洗劑適用于石油磺酸鹽類結焦物清洗使用，尤其對以重質組分為磺化原料的膜式磺化反應裝置中磺化管束的結焦物清洗效果較好。

關鍵詞 石油磺酸鹽；結焦物；清洗劑

1 技術現狀

石油磺酸鹽是一種以石油餾分油為原料合成的用途廣泛的陰離子型表面活性劑，在大慶三次采油中得到了廣泛的應用。石油磺酸鹽裝置通常采用多管降膜式磺化器作為磺化裝置的核心反應設備。當磺化反應進行一段時間后，在磺化器反應管內壁會出現一些結焦物，結焦物累積會導致物料成膜不均勻甚至堵塞反應管，因此需要定期對磺化反應器進行切換清洗以確保產品質量。

現有技術中，石油磺酸鹽裝置磺化反應器清洗通常采用拆卸磺化反應器封頭，工具疏通與人工蒸汽吹掃結合的方式進行清焦。結焦物水溶性差，不易清理，耗蒸汽量大、時間長、施工費用高、勞動強度大；而機械清理的劃痕影響管束使用周期和物料分布，設備稀酸腐蝕嚴重，降低設備使用壽命，廢水不易處理。目前國內外廠家基本上使用原料油、熱水、熱醇或者稀堿液等對磺化器管束進行簡單清洗，由于清洗液分布不均及液體流速低等因素，存在清洗時間長，清洗不徹底等問題，清洗液排放還會對環保帶來影響。而對于結焦嚴重的磺化反應器，只能使用電鉆、電動式管道疏通機等工具進行處理，管束內壁機械傷害較大，降低了磺化器的使用壽命。

2 磺化器結焦原因分析

石油磺酸鹽生產目前普遍采用氣體三氧化硫與石油餾分進行磺化反應，石油餾分中除含有烷基苯外，還含有烷基萘、烷基聯苯、烷基苊、烷基茚滿或烷基萘滿、烷基芴及烷基菲等復雜的芳烴化合物。磺化反應過程中產生的強極性物質（例如：砜）從極性較低的未磺化原料油中不斷析出，隨著反應程度的加深，析出更多的強極性物質，不斷聚集，最終形成油塊。對于膜式磺化反應器反應體系來說，磺化副反應產生的砜不斷沉積到降膜式反應器的管壁上，在SO3的脫水作用下，逐漸失去氫和氧元素，碳氫比逐漸變大，最終趨于形成碳。

3 結焦物清洗劑組分和功能

石油磺酸鹽結焦物清洗劑的各組分重量百分比為：工業乙醇10%；過硫酸銨5%；碳酸鈉5%；單乙醇胺4%；阻垢劑10%；硅酸鈉1%； 三聚磷酸鈉1%；十二烷基磺酸鈉1%；其余為水；各組分重量百分比之和為100%。

將各組分按照上述質量百分比溶于水中即可得到顏色微黃的清洗劑，pH為10.76。采用該石油磺酸鹽結焦物清洗劑對石油磺酸鹽結焦物進行取樣清洗后，其結焦物殘余量為2.19%。

該結焦物清洗劑為堿性水系清洗劑，由無機組成物、有機組成物、表面活性劑、緩蝕劑、阻垢劑等組分組成，各種功能協調配合，達到對結焦物結焦物潤濕、滲透、乳化、分散與增融，并具有一定緩蝕功能。結焦物與管束間雖有黏結力，油水之間存在表面張力， 但清洗劑的潤濕滲透作用會降低黏結力，溶解過磺化物等水溶性基質；清洗劑的乳化作用會使油水交界處的表面張力降低，使重油垢焦油垢中分子間的鏈鍵斷裂溶入清洗體系；清洗劑的分散作用會使結焦物分散成許多微粒；清洗劑的氧化功能，能使重油垢焦油垢中某些基團發生氧化反應，使其分子間的鏈鍵斷裂或促進有機物分解，使結焦物中硫化鐵轉化為可溶性的氧化鐵與硫；清洗劑的乳化增溶作用可促使焦質與瀝青質乳化，有效阻止污垢分子再凝結，并不再沉積在管束表面上；借助清洗劑的循環流動就可以使結焦物脫離管束內表面而溶入清洗液中，達到除去結焦物的目的。

4 結焦物清洗劑評價

4.1 實驗室溶焦殘余量測定

取定量結焦物，按2%的比例浸泡在清洗劑中，常溫震蕩水浴18h后，過濾，烘干，測定結焦物殘余量。經過不同溫度不同配方的對比試驗，優選新型清洗劑的復配體系配方，使用200目篩網過濾殘渣，結焦物殘余量最低降至2.19%以下。

4.2 實驗室管束溶焦模擬

取切割后的磺化管束常溫浸泡在結焦物清洗劑中，18小時后堵塞90%以上的磺化管束達到內壁光滑無結焦物殘余的清洗效果。

4.3 磺化裝置在線清洗

結焦物清洗劑應用于石油磺酸鹽生產后，在磺化器封頭頭部壓力達到38kPa以上時切換磺化器，不需要拆卸反應器部件，直接使用常溫石油磺酸鹽結焦物清洗劑循環清洗原料油分布器、SO3氣體進料管線、壓盤、壓盤螺母、磺化器、氣液分離器，循環清洗時間2天。2天后，拆卸封頭檢查清洗效果，結焦物已從磺化管束內壁脫落、分散并溶解在清洗劑中，可見磺化管束內壁光滑，沒有結焦物附著，設備見本色，達到清洗要求。

5 結焦物清洗劑功能特點

5.1 清洗效果好

石油磺酸鹽結焦物清洗劑具有清洗效率高而且節省勞動力，減少人力消耗，清洗時間短、不需要人工拆卸、清洗分布頭，不需要人工檢查，且能夠保證清洗效果的特點。

5.2 回摻不影響產品質量

清洗磺化器管束后的清洗劑補充消耗組分后，可循環利用五次以上。結焦物清洗劑可回摻至產品配制罐中，在低于5%回摻比例下，石油磺酸鹽產品質量指標仍在合格品范圍，不影響產品質量判定。

5.3 提高設備使用壽命

結焦物清洗劑是弱堿性復配體系，能降低強堿對機械部件的損傷，并有凝膠保護膜作用，能夠對磺化管束起到一定緩蝕作用，沒有機械清洗對設備本體的損傷，每根磺化管束的使用壽命由4個月延長至一年以上。

5.4 經濟、環保無污水排放

人工蒸汽清洗磺化器產生的含油污水年排放量在132噸以上，COD平均值在700以上，石油類平均在300 mg/L以上，對環境造成污染。而結焦物清洗劑的投用，降低了清洗的人工成本，實現污水零排放，減少了環境污染。

5.5 投用效果、效益情況

使用結焦物清洗劑在線清洗后，對于12萬噸產能的磺酸鹽裝置，每年可創造經濟效益在800萬元以上，具有良好的經濟效益。

6 結束語

采用多組分復配的弱堿性結焦物清洗劑具有經濟、高效、優質、環保的特點，適用于石油磺酸鹽生產裝置使用，尤其對以重質組分為磺化原料的膜式磺化反應裝置中磺化管束的結焦物清洗效果較好，經大慶煉化公司磺酸鹽生產裝置推廣使用后，實現了企業降本增效的目標，減少了環境污染，社會效益、經濟效益明顯。