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壁形成有機聚合物，當聚合物達到一定程度時會堵塞管線，造成生產停車，帶來巨大的經濟損失;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。所以當出現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，提高管線的經濟價值，決定對管道內聚合物的清理方法進行規探索。

關鍵詞：天然氣制乙炔、聚合物、清理方式、易燃、HW11、非常規探索

引言

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

1、存在問題

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

大檢修時發現提純工段管線堵塞嚴重，現場對管道內聚合物進行清理時，發現管道內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，內部無法處理。且采用機械轉洗法清理，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，經過4小時的觀察發現聚合物根本不溶于酸;在堿洗過程中發現聚合物也不溶于堿。現場為解決問題，一般采用直接更換管道的方式，造成了一定的經濟損失。

為了盡快找到管道內聚合物清理的方法，提高管線設備的利用率，降低生產成本。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、低位發熱量等指標進行了分析對比，數據如表一：

從分析數據可以看出，聚合物的固定碳、灰分、基低位發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附著的聚合物。

為了進一步確定聚合物燃燒時是否產生有毒有害的氣體和其它物質，現場對燃燒氣體和燃燒后雜質進行取樣分析，經分析燃燒過程產生的氣體主要為二氧化碳，產生的粉狀物質與煤灰無異。證明聚合物燃燒過程中不會產生有害氣體和固體物。現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，除劃定作業區域外，無需增加其它設施。

2、現場試驗

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

試驗過程中發現，因為管道長度較長，且空間有限，自然狀態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分鐘內就會熄滅，無法繼續燃燒。經研究分析，確定通過加大輸送助燃劑的方式，保證燃燒過程持續進行。

為最大程度的降低成本，決定采用廠內壓力為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的灰分。

3、試驗數據分析

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

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

4、注意事項

用燃燒法清管道內聚合物方法是正確的，只需要利用廠內操作空氣即可，成本極低。但這種方法有一定的風險。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，應注高度意動火安全，并劃定作業區域，配備專職監護人員和必要滅火設施。

5、環境經濟分析

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，易產生火災隱患。為避免污染環境和火災隱患，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至規定危廢處置中心進行處理。增加了管理成本和風險。但采用燃燒法進行清理，節省了危廢預轉和處理費用，直接降低了管理成本，并從根本上避免了危廢管理風險。

采用火焰清洗的方法，只需要借助廠內即有的操作空氣，就能實現聚合物快速清理，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生重大變化，滿足重復使用的要求，節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境經濟效益明顯。

6、結束語

通過分析實驗數據，證明燃燒法清理管道內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，具備良好的環境經濟效益，有助于節約企業生產成本，提高產品競爭能力。

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