化工設備清洗技術
發(fā)布時間：
2022-05-10 14:19
在化工生產過程中，因為各種緣由，設備和管線中都會發(fā)生如：聚合物、結焦、油塵垢、水垢、沉積物、腐蝕產品等塵垢。這些嚴重影響了設備的運用，因而進行化工設備清洗十分重要。
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化工設備清洗技術有哪些?
為什么要清洗化工設備?
化工設備的清洗流程有哪些?
換熱器、反應釜和設備管線該如何清洗?
化工設備清洗技術
化工設備清洗包含在線清洗和離線清洗兩種。
在線清洗
利用循環(huán)水系統中的涼水塔作為加藥箱，往系統里面加藥，進行自然循環(huán)。
優(yōu)點：設備不用停機，不影響正常生產使用。
缺點：清洗效果相對于離線清洗還說不是很好。清洗時間長，對設備的腐蝕危害大等。
離線清洗
指的是待清洗部件從設備或管道上拆卸后運送至另一地點(相對原部件所在位置來說)進行清洗的過程
離線清洗又可以分為物理清洗和化學清洗。
物理清洗：利用高壓流水對設備進行清洗。需要高壓清洗設備。
化學清洗：把換熱器單獨拿出來，把循環(huán)水的進出口管路連接到清洗車上，進行循環(huán)。化學清洗有以下特點：
優(yōu)點：減少了藥劑的使用量，清洗效果好。
缺點：需要相應的設備，如清洗車或者清洗水箱，高壓泵，各種規(guī)格的連接閥門，電焊設備等。
化學清洗有酸洗和堿洗兩種形式。
堿洗：主要是為了清除設備內部的有機物、微生物、油污等附著物，如設備安裝時的防銹劑等。堿洗還可以起到松化、松動、乳化及分散無機鹽類的作用。常用清洗劑有氫氧化鈉、碳酸鈉、磷酸三鈉等。
酸洗：主要是為了清除無機鹽類的沉積，如碳酸鹽、硫酸鹽、硅垢等。常用清洗劑有鹽酸，硫酸，氫氟酸等有機酸。檸檬酸、氨基磺酸等有機酸。
為什么要清洗化工設備?
1.開車前清洗的必要性
開車前進行化學清洗對提高生產效率，避免污垢對生產的影響十分必要。因此目前新建化工設備投產前必須進行開車前清洗。
化工生產過程中涉及多種化工原料并要使用催化劑。對某些原料和催化劑的純度要求極高，因而在生產過程中對裝置設備及管道的清潔度有很高的要求，任何雜質的介入都會導致催化劑中毒，副反應的產生直至破壞整個工藝過程。此外裝置中的某些設備及附件的精度要求很高或對雜質的破壞作用十分敏感，因此任何機械雜質的介入都極有可能破壞精密部件的質量而影響正常生產。
2.開工后清洗的必要性
化工設備在長時間使用的情況下，會產生如：聚合物、結焦、油塵垢、水垢、沉積物、腐蝕產品等塵垢，這些嚴重影響了化工設備的運用，對化工設備進行及時清洗，可以延伸設備使用壽命、提高使用效率、確保安全，削減經濟丟失。
所以，不管是開車前還是使用一段時間后，都應該對設備進行清洗，這是日常必不可少的保養(yǎng)維護工作。
化工設備的清洗流程有哪些?
清洗設備前的準備
清洗前應把被清洗設備或裝置中易受清洗液腐蝕損害的部件如調節(jié)閥、流量計等拆除，并將過濾器芯(網)及單向閥的閥芯抽除。并采用加臨時短管、旁路或盲板等措施以保證清洗過程中不發(fā)生泄漏，不損壞其他部件，并使被清洗設備與不清洗設備及管線隔開。
清洗程序及工藝條件
1、清洗方式
根據設備具體情況可采用浸泡循環(huán)清洗或噴淋清洗。
采用浸泡循環(huán)清洗時可采用低點進液高，氨回液的循環(huán)流程。
采用噴淋清洗時可采用高點進液，低點回流的流程。
2、清洗程序及使用藥劑
清洗程度一般為系統水壓檢漏(水沖洗)一脫脂一水沖洗一酸洗一沖洗一漂洗一中和鈍化一檢查及人工處理。
以下對各工序加以說明。
水壓檢漏(水沖洗)目的是檢查臨時系統的泄漏情況，同時清除系統中灰塵、泥沙、脫落的金屬氧化物、焊渣及其他疏松易除的污垢。
脫脂清洗目的為除去系統內的機械油、石墨脂、油涂層及肪銹油等油污以保證酸洗均勻。
脫脂后的水洗目的是除去系統內殘留的堿性清洗劑，并使殘留的部分雜質脫離表面被帶走。物而去除。
酸洗目的是用酸與金屬氧化物的化學反應使其生成可溶物而去除。
酸洗后的水沖洗目的為去除殘留的酸洗液和系統內脫落的固體顆粒以利漂洗和鈍化處理。
漂洗目的是利用檸檬酸銨與系統內殘留的鐵離子絡合并除去系統內在水沖洗過程中形成的浮銹，使系統總鐵離子濃度降低、以保證后面鈍化效果。
中和鈍化工序中和目的是去除殘余酸液，鈍化是為了防止酸洗后處于活化狀態(tài)的金屬表面重新氧化而產生二次浮銹。
開工后的清洗
已運動1～2年以上的化工裝置常會粘有鐵的氧化物垢屑或含鋼的垢屑，銅垢中含有氧化銅(CuO)、堿式碳酸銅[Cu2(OH)2CO3]和金屬銅。
鐵銹垢一般可用酸洗去除。酸洗的方法和步驟與開工前的清洗裝置的方法基本相同。
當污垢中銅含量較多時，僅用酸洗是除不掉的，需用氨水除去銅的成分后，再進行酸洗。
銅和銅氧化物垢屑經常與鐵的氧化物形成層狀附著物，這種多層附著物清洗很費事，應當在層狀物形成前加以清洗。
如何清洗換熱器?
換熱器的清洗一般分為機械清洗和化學清洗兩類。
機械清洗
機械清洗方法是靠流體的流動或機械作用提供一種大于污垢粘附力的力而使污垢從換熱面上脫落。
機械清洗的方法有兩類：一類是強力清洗法，如噴水清洗、噴汽清洗、噴砂清洗、刮刀或鉆頭除垢等;另一類是軟機械清洗，如鋼絲刷清洗和膠球清洗等。下面分別介紹這幾類方法：
噴水清洗，是用高壓水噴射或機械沖擊的除垢方法。采用這種方法時水壓一般為20~50MPa。現在也有采用更高壓力的50~70Mpa。
噴汽清洗，這種清洗器在設計和運行上與噴水清洗器類似，用這種設備將蒸汽噴入換熱器的管側和殼側，靠沖擊力和熱量除去污垢。
噴砂清洗，是將篩分的石英砂(一般粒徑在3~5mm)用壓縮空氣(300~350kPa)通過噴槍產生強大的線速度，沖刷換熱器的管內壁，清除掉污垢，使管子恢復原有的換熱特性。
刮刀或鉆頭除垢，這種清洗機械只適用于管子或圓筒里面的污垢。在撓性旋轉軸的頂端安裝除垢的刮刀或鉆頭，靠壓縮空氣或電力(也有使用水力或蒸汽的)使刮刀或鉆頭旋轉。
膠球清洗，是用噴丸清洗器進行的。噴丸清洗器是由海綿球和將球推進需清洗的管子內部的流體噴槍組成，球為炮彈形，以半硬質發(fā)泡聚氨基脂的海綿體擠壓而成，富有彈性。
化學清洗
化學清洗方法，就是在流體中加入除垢劑、酸、酶等以減少污垢與換熱面的結合力，使之從換熱面上剝落。目前采用的化學清洗方法有：
循環(huán)法：用泵強制清洗液循環(huán)，進行清洗。
浸漬法：將清洗液充滿設備，靜置一定時間。
浪涌法：將清洗液充滿設備，每隔一定時間把清洗液從底部卸出一部分，再將卸出的液體裝回設備內以達到攪拌清洗的目的。
如何清洗反應釜?
反應釜的清洗主要有機械清洗、化學清洗和人工進釜手工清除三種方法。
機械清洗
機械清洗：采用高壓清洗裝置，使用高壓水流通過噴頭沖刷，將反應釜內壁及攪拌器表面上的堅硬垢物擊碎，徹底剝離并清除掉。
高壓水射流清洗原理為將水壓縮至高壓，然后通過伸入釜內的清釜機器人上安裝的噴嘴釋放。壓力能轉變?yōu)樗鞯膭幽埽ㄟ^這個能量對壁面污垢進行沖擊實現清洗、清除的效果。
化學清洗
首先要知道反應釜設備內的垢樣成分，最好是取樣分析。確定污垢成分后先做試驗，選用清洗劑同時通過試驗確定對設備金屬不會造成腐蝕。然后通過現場架設臨時循環(huán)裝置將清洗液在設備內循環(huán)流動，洗去污垢。
先用適量的水沖洗攪拌槳及釜內壁，放盡。
將溶劑通過加壓裝置流沖刷反應釜。
如未達到清洗效果，向反應釜中加入適量的溶劑升溫攪拌回流至達到清洗要求，然后將溶劑放出。
最后用一定量的溶劑沖洗反應釜內壁，放出。
人工進釜手工清洗
成本低是其最大優(yōu)越性，但是進釜之前需要數小時的通風換氣，清除過程中還須隨時監(jiān)視釜內氧氣濃度，有缺氧的危險;同時人工刮鏟除了不能完全清理之外，還會造成反應釜內壁的滑傷，這些滑痕客觀上造成了殘留物的進一步附著。人進釜清理也會造成產品衛(wèi)生上的問題。一般來說，清理一臺釜所需時間約為半天至一天。
三種方法各有利弊：
機械清洗不會對設備產生腐蝕，對硬垢可以有效清洗，但是用時長、勞動強度大;
化學清洗用工少，清洗時間短，清洗徹底，但是可能會造成設備被腐蝕;
人工進釜手工清除成本低，但是危險性較大，不能完全清理干凈。
因此化學清洗應用在污垢較軟、薄的工況，機械清洗應用在污垢硬、厚的工況。
如何清洗設備管線?
清洗化工生產設備通常采用化學清洗或物理清洗方法。
化學清洗
根據管線中污垢的種類及清洗的目的可采用不同的清洗工藝。在此為大家介紹根據不同清洗目的采用的化學清洗工藝。
下圖是根據不同清洗目的采用的化學清洗工藝
物理清洗
通過物理或機械方法對管線表面的污垢給予一定沖擊力使其剝離脫落。采用的方法有高壓水射流清洗、PIG清洗、噴砂清洗、旋轉機械清洗、吸引清洗及超聲波清洗等。
1、高壓水射流清洗
用小口徑的噴嘴以高壓水連續(xù)噴射，靠射流的沖擊力可以去除管道中的污垢和堵塞物。肩壓水射流清洗裝置主要由高壓泵動力裝置，壓力調節(jié)裝置，高壓管，各種噴槍，噴嘴組成，可裝在工程車上，便于現場施工。
根據管線內壁附著物的硬度，粘著性，油性等形態(tài)特點選用不同壓力與不同類型的噴槍或噴嘴。對油性，粘著性附著垢一般選用20～30MPa壓力，硬質垢選用30一70MPai對特硬垢或近乎堵塞的管道可采用150MPa或更高壓力。
根據清洗對象不同可采用剛性噴桿或柔性噴桿，前者適用于清洗直管，后者適用于曲管。噴桿頭部接有噴嘴。噴嘴有多孔固定型和旋轉型(見第十章有關圖形)，通過改變噴嘴孔的大小、形狀、數量、噴射角度、方向可以改變和提高清洗能力。
對彎曲形狀的熱交換器傳熱管，一般靠人工使用柔性噴桿，一根接十根地進行作業(yè)，近年來也采用機械化噴桿作業(yè)系統。
2、機械清洗
是用電機或壓縮空氣、高壓水驅動使前端的鉆頭發(fā)生旋轉來清除管內硬質或軟質污垢的方法。在鉆頭附近噴射出的低壓的水起到冷卻鉆頭、排除污垢的作用。對于不宜用水或酸清洗的污垢可用加壓空氣清除，可燃性污垢不能用加壓空氣可通氮氣清除。
清洗硬質污垢要用超硬金屬制造的鉆頭，但應注意選擇好與管道內徑相適合的鉆頭以免造成管道內壁損傷。為提高清垢效率，鉆頭的刀刃有不同形狀，操作時間轉數可達10000r/mln以上。
清洗軟質污垢時，鉆桿外徑相對要細些，確保有足夠的排污空間。機械清洗中鉆頭的旋轉是靠撓性軸傳遞的，軸的中心是高壓管，用這種方法可清洗完全堵塞的U型熱交換器。也可以用穗形鋼絲刷代替鉆頭清洗管道，同時用水把脫落的污垢排掉。
3、PIG清洗
是用塑料制成的彈丸清洗管道的方法。把彈丸用水壓經漸縮管(發(fā)射裝置)壓人被清洗管內，利用彈丸與管壁的摩擦作用清除內壁的污垢。再利用管壁與彈丸接觸面的泄漏反壓水把除去的污垢向前輸送，并從裝在另一側的漸縮管(接受裝置)排出。其后再給漸縮管(接受裝置)加壓，彈丸反向壓入管中并對管道進行清洗。彈丸在清洗管中反復進行往返運動達到清洗污垢目的;目前使用的彈丸是富有彈性可壓縮的高發(fā)泡性聚氨酯材料制成的炮彈狀或球狀體。在其表面可嵌植磨料、鋼絲刷和鐵釘。
4、吸引清洗
這是利用真空泵直接吸引的清洗方法，它適合于清洗由于液體中懸浮物在流速變動與渦流發(fā)生部位堆積成淤泥而造成的管道堵塞，只適合較易清除的污垢。吸引系統中應設置過濾器，同時作好排水處理。
5、超聲波清洗
適合于小型精密機械的管道，如燒結金屬管或微孔過濾器的清洗。利用水為媒體對清洗管線作超聲波振蕩處理，超聲波產生的空穴和振動沖擊作用可去除污垢。
6、電化學清洗
對于醫(yī)藥、食品、超純水裝置中的管線可采用電化學清洗。把金屬管-浸入磷酸或硫酸的電解液中，并與直流電源的正極或負極相連(使金屬管線成為電解槽的陽極或陰極)，依靠在清洗表面上產生的氧氣或氫氣的掀動作用去除附著的污垢，這種方法只在特殊情況下使用。
7、噴砂清洗
是利用石英砂、鋼丸等磨料靠壓縮空氣作高速噴射，以去除管線內壁銹垢、油脂等污垢的方法，它對小口徑較短管線清洗有較高效率，而對大口徑管道進行噴砂清洗需用大量壓縮空氣，現場施工難以實現，對長距離管線由于壓力損失太大也不適合用這種方法。
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