石油化工设备油垢焦垢化学清洗技术gbdm.docx
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1、石油化工工设备油垢垢焦垢化化学清洗洗技术石油化工工生产中中主要是是炼油生生产常减减压蒸馏馏装置及及其深度度加工的的后续装装置,如如乙烯裂裂解、催催化裂化化、延迟迟焦化、芳芳烃联合合、加氢氢精制等等装置的的较多设设备会积积聚和生生成油垢垢焦垢。化化纤生产产中某些些炉子与与管道由由于接触触热媒油油也会产产生油垢垢焦垢。化化肥生产产中某些些炉子、换换热器、塔塔器同样样存在油油垢焦垢垢。甚至至一些压压缩机采采用润滑滑油因泄泄漏也会会产生油油垢。还还有原油油罐沉积积淤垢及及输油管管道壁粘粘附油垢垢等。因因而石化化生产中中普遍存存在油垢垢焦垢问问题。油垢焦垢垢可使管管壁热阻阻增加,生生产过程程能耗增增加,
2、设设备寿命命缩短,垢垢层也使使设备内内径变小小,物料料流动压压降增大大,收率率降低,操操作周期期缩短,严严重影响响生产,为为此必须须进行清清洗除垢垢。由于于设备工工艺条件件千差万万别,导导致结垢垢情况也也不尽一一致,因因而应根根据设备备不同结结垢情况况,采用用不同的的清洗方方法与工工艺。1油油垢类型型与形成成原因石化生产产由于采采用原油油为原料料,其主主要成分分为烃(ww988%),还还有少量量含氮、硫硫、氧等等化合物物。通过常减减压蒸馏馏生成汽汽油、煤煤油、柴柴油、润润滑油、石石蜡与沥沥青等。对对煤柴油油进行热热裂解生生成烯烃烃,随后后进行去去氢、聚聚合、加加成、异异构化、烷烷基化等等工艺反
3、反应,生生产出化化工、化化纤、化化肥、塑塑料、橡橡胶等多多种产品品。在这这些生产产过程中中,设备备与管道道难免会会生成与与积聚各各类油垢垢,由于于处于不不同生产产装置与与不同工工艺环境境,从常常温至高高温,故故形成不不同类型型油垢。这这里统称称“油垢垢”,实实际上根根据形态态与组成成可分为为轻油垢垢、重油油垢、胶胶油垢、焦焦油垢、焦焦碳垢、含含硫化铁铁油垢、含含催化剂剂油垢等等。油垢垢主要由由蜡质、胶胶质、焦焦质、沥沥青、碳碳化物、炭炭分、硫硫化铁、氧氧化铁、无无机盐、有有机聚合合物、催催化剂等等组成。根根据上述述组成配配比的不不同,形形成不同同类型的的油垢,油油垢属憎憎水型有有机混合合物膜状
4、状污垢。1.11 轻油油垢轻油垢指指金属表表面上附附着一层层较薄的的油脂与与蜡膜,并并混有少少量其它它杂质与与灰尘,一一般是在在低温(1000)下下形成的的。如新新设备内内壁制造造后涂刷刷了防锈锈油膏,投投运前安安放在外外氧化而而形成轻轻油垢。1.2 重油垢垢重油垢指指金属表表面上有有一层附附着力强强的渣油油蜡油层层,其中中含有一一些焦油油沥青,并并混有一一些其它它杂质,一一般是在在10003000时时形成的的。1.3 胶油垢垢胶油垢指指附着力力较强的的高分子子粘结体体油垢,既既含有焦焦油沥青青,又含含有较多多的有机机聚合物物。某些些胶油垢垢有弹性性。这是是在高温温条件(10003000)下的
5、烷烷烃、烯烯烃、芳芳烃与氧氧发生反反应,生生成游离离基聚合合母体,并并进一步步聚合缩缩合,生生成结构构复杂的的高分子子胶体,粘粘结于设设备表面面。1.4 焦油垢垢焦油垢指指附着力力强的结结焦与碳碳化的油油垢,大大部分是是焦质与与沥青,并并含有少少量有机机聚合物物与腐蚀蚀产物。这这是在高高温(22004000)条条件下或或在冷却却冷凝时时,烷烃烃烯烃发发生自聚聚环化,并并逐步脱脱氢缩合合,由低低级芳烃烃转化为为多环芳芳烃,进进而转化化为稠环环芳烃,由由液状焦焦油转化化为固体体沥青,并并进而形形成焦垢垢;或在在工艺物物料中的的自由基基(甲基基、乙基基与苯基基)与烯烯炔自身身聚合成成微粒,反反应生成
6、成多环芳芳烃,再再进一步步脱氢缩缩合而形形成结焦焦。1.5 焦碳垢垢焦碳垢指指金属器器壁上有有一层附附着力很很强的积积炭,这这是在更更高温度度(4400)下,上上述通过过脱氢缩缩合的焦焦油垢继继续脱氢氢缩合,逐逐步石墨墨化,从从疏松的的积炭,逐逐步转化化成较硬硬的碳垢垢。当然然设备表表面上由由于Fee、Nii离子起起催化作作用,可可先生成成金属碳碳化物,再再逐步转转变成焦焦垢与碳碳垢。1.6 含硫化化铁油垢垢随着采用用原油含含硫量增增加,物物料中硫硫化氢、硫硫醇在一一定条件件下与钢钢铁器壁壁发生腐腐蚀反应应生成硫硫化铁。这这些硫化化铁针对对不同设设备不同同环境可可分别与与轻油、重重油、蜡蜡油、
7、焦焦油混杂杂一起,形形成含硫硫油垢。1.7 含催化化剂油垢垢炼油及后后续深加加工生产产过程中中均需要要油浆中中加入催催化剂,催催化剂能能促进聚聚合反应应进行,并并在设备备表面上上聚合沉沉积粘稠稠状油垢垢。另外外,由催催化剂微微粒形成成的沉积积物,也也可在热热交换过过程中在在管壁上上形成焦焦油垢。实际上石石化装置置不同设设备中生生成的油油垢,并并不总是是上述单单一类型型油垢,很很多是两两种以上上类型油油垢组成成,如高高温换热热器管壁壁外层是是重油垢垢,中层层是焦油油垢,内内层是焦焦碳垢。如如需进行行多层次次清洗,就就会给制制定清洗洗工艺增增加困难难。2化学学清洗剂剂选用根据被清清洗设备备结构及及
8、所生成成的油垢垢情况,可可以选用用物理清清洗与化化学清洗洗,本文文重点讨讨论化学学清洗。2.1 碱性水水溶液常用碱性性物有氢氢氧化钠钠、碳酸酸钠、磷磷酸钠与与硅酸钠钠等,一一般有几几种碱性性物组成成碱性清清洗剂. 但碱碱性清洗洗剂对动动植物油油起皂化化反应清清除能力力好,而而除硅酸酸钠外对对矿物油油清除能能力大多多较差,因因而常作作传统的的日用除除油剂,工工业上仅仅用于一一般脱脂脂。碱性清洗洗剂价格格便宜,缺缺点是强强碱会使使机械部部件受到到损伤,有有色金属属部件只只能使用用硅酸钠钠等配成成的水溶溶液。2.2 有机溶溶剂常用石油油类溶剂剂、卤代代烃溶剂剂与醇类类溶剂等等,靠对对油类较较强的溶溶
9、解反应应以清除除重油垢垢、焦油油垢与焦焦碳垢。低沸点石石油类溶溶剂汽油油对矿物物油垢溶溶解性好好,但易易燃,应应用受到到限制,高高沸点石石油类溶溶剂煤油油、柴油油对矿物物油垢清清洗力稍稍差,但但价廉、不不易燃,应应用较广广。卤代烃四四氯化碳碳、三氯氯乙烯等等,不燃燃或难燃燃,但易易挥发且且有毒,因因对油垢垢溶解力力大,脱脱脂力比比石油溶溶剂强110倍,虽虽价贵,但但仍有应应用。氯氟烃对对大气臭臭氧有破破坏作用用。虽去去油能力力强,但但应慎用用。醇类溶剂剂多用乙乙醇、异异丙醇,除除亲水外外,对油油脂溶解解力强、对对表面活活性剂溶溶解力也也大。一些特殊殊溶剂NN-甲基基吡咯烷烷酮,二二甲基甲甲酰胺
10、等等具有选选择性高高、溶解解力强的的特点,在在国外清清洗剂专专利中常常用。有机溶剂剂除单用用外,常常混合使使用。如如CN1105665244的焦油油去除剂剂组成为为:成分苯乙烯柴油对苯二酚酚三氯甲烷烷香精质量分数数/%10550306600.0113103300.05512.3 表面活活性剂溶溶液表面活性性剂(简简称SAAA)由由于具有有两亲结结构(亲亲油基与与亲水基基),因因而其低低浓度水水溶液具具有减少少表面张张力,润润湿渗透透,乳化化分散与与增溶等等独特作作用,故故对液态态油垢有有良好清清除能力力,但对对固态油油垢去除除能力差差。常应用阴阴离子表表面活性性剂(aa-SAAA),如如烷基苯
11、苯磺酸钠钠,与非非离子表表面活性性剂(nn-SAAA),如如烷基酚酚聚氧乙乙烯醚,脂脂肪醇聚聚氧乙烯烯醚。商商品金属属清洗剂剂常用一一种或多多种SAAA配伍伍,如665011,即为为椰子酸酸二乙醇醇酰胺或或称尼纳纳尔;而而1055,由224%脂脂肪醇聚聚氧乙烯烯醚,112%的的烷基酚酚聚氧乙乙烯醚与与24%的65501组组成。SSP-11由聚醚醚(20040、220700、20020)25%+1.5%+1.55%,烷烷基酚聚聚氧乙烯烯醚3%,亚硝硝酸钠33%组成成。JJP2由于纺纺织工业业通用的的匀整剂剂(平平平加),即即是脂肪肪醇聚氧氧乙烯醚醚;乳化化剂(OOP-110或TTX-110),即
12、即为烷基基酚聚氧氧乙烯醚醚;渗透透剂JFFC,即即为仲辛辛醇聚氧氧乙烯醚醚较易在在市场上上买到,因因而上述述几种SSAA最最为常用用。2.4 碱与表表面活性性剂的混混合溶液液为了改善善单一碱碱与SAAA溶液液清洗能能力的不不足,适适应多种种油垢的的清洗,往往往把碱碱性物与与SAAA复配,通通过它们们的协同同效应,使使润湿渗渗透、分分散乳化化与增溶溶能力倍倍增,它它广泛的的代替石石油溶剂剂清洗轻轻油垢与与重油垢垢,但对对粘性更更强的焦焦油垢、胶胶油垢、含含催化剂剂或硫化化铁油垢垢清洗能能力差。国内商品品清洗剂剂中多是是这类产产品。国国外专利利报道也也不少.如前苏苏联专利利127733990,组组
13、成为:成分三聚磷酸酸钠纯碱烷基苯磺磺酸钠三乙醇胺胺亚硝酸钠钠糊精水质量分数数/%1.5222.551000.310.30.660.0110.1余量2.5 有机溶溶剂与表表面活性性剂溶液液由于单一一有机溶溶剂仅能能去除油油垢,为为了弥补补清除非非油溶性性污垢的的不足,把把有机溶溶剂与SSAA混混合复配配,能产产生更强强更有效效的清洗洗剂。可可分为两两类,一一类是两两相清洗洗剂,以以乳化或或增溶状状态存在在,发挥挥两者的的协同效效应,使使对粘附附性强的的重油垢垢、焦油油垢、胶胶油垢及及积炭有有良好的的清洗能能力,并并且能同同时去除除水溶性性与油溶溶性污垢垢。由于于加入SSAA水水溶液,就就可减少少
14、较贵的的有机溶溶剂用量量,也可可减少挥挥发,且且不易燃燃烧,可可在常温温下清洗洗。另一一类是由由醇醚类类溶剂加加SAAA水溶液液称含有有两亲溶溶剂的清清洗剂,由由于增大大了SAAA与某某些添加加剂在水水中的溶溶解度,除除油垢能能力比SSAA水水溶液大大有提高高。如罗专利利932275用用于槽车车残油清清洗,组组成为:成分煤焦油蒸蒸馏物乳化剂AAPE质量分数数/%9010美专利4485449733用于发发动机除除炭与脱脱漆,组组成为:成分二氯甲烷烷二甲基甲甲酰胺n-SAAA与aa-SAAA混合合物水质量分数数/%7555152.6 有机溶溶剂与碱碱混合溶溶液通常在醇醇醚类两两亲溶剂剂的水溶溶液中
15、加加入少量量碱形成成的清洗洗剂,其其去油垢垢能力比比原来溶溶剂水溶溶液大有有提高。另外在所所报导的的除炭剂剂中,有有较多的的是在有有机溶剂剂中加入入氨类与与胺类,因因氨、胺胺类具有有弧对电电子,对对带正电电性的炭炭分子具具有较强强的吸附附作用。如如美专利利499921887用于于发动机机除灰与与脱漆,组组成为:成分N-甲基基-2吡吡咯烷酮酮联氨质量分数数/%496649662.7 碱、表表面活性性剂与有有机溶剂剂混合溶溶液碱性SAAA溶液液虽具有有润湿乳乳化分散散与增溶溶等性能能,对去去除轻油油垢、重重油垢有有较大能能力,但但对含积积炭沥青青较多的的焦油垢垢能力较较差,这这时应加加入有机机溶剂
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