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冷凝系統和蒸發(fā)系統是浸出制油工藝中的重要組成部分。在浸出制油生產(chǎn)中,由于設計、操作以及一些客觀(guān)因素,造成冷凝系統和蒸發(fā)系統的設備結垢,致使冷凝、蒸發(fā)設備的生產(chǎn)效率下降,并嚴重影響了企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)指標,成為企業(yè)溶耗、水耗、能耗增高的主要原因。
更有甚者,由于對生產(chǎn)設備結垢的原理,污垢對生產(chǎn)的影響程度認識不足,以及設備結垢后的處理措施不當,有時(shí)會(huì )出現被迫停機、停產(chǎn),設備報廢的嚴重后果。通過(guò)及時(shí)可靠的污垢清洗工作,可以達到恢復設備性能和效率,延長(cháng)設備使用周期,節能降耗,減少經(jīng)濟損失和維持企業(yè)正常生產(chǎn)的作用。因此,清洗設備污垢是保證浸出制油正常生產(chǎn)的一項不可缺少的環(huán)節。有關(guān)此類(lèi)清洗工作的研究報道已有不少,但是在實(shí)際運用中,還存在一些偏差或不足?，F根據理論知識和實(shí)踐經(jīng)驗,做進(jìn)一步的探討,以供同行參考。
1冷凝系統水垢的清洗
1.1冷凝系統的組成及水垢的形成
浸出制油的冷凝系統,主要用于回收溶劑。它一般由數個(gè)管殼式冷凝器、冷卻塔、循環(huán)水泵、上下水管以及蓄水池組成。管殼式冷凝器是主要的換熱設備,循環(huán)水一般走管程并采用低進(jìn)高出的接管方式。
冷凝系統中的污垢分水垢和污泥兩大類(lèi),其中水垢主要存在于換熱設備中,而污泥主要存在于蓄水池中。天然水中含有各種鹽類(lèi),常見(jiàn)的有鈣、鎂等金屬離子的重碳酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽、鹽酸鹽以及硅酸鹽。其中以碳酸氫鹽最不穩定,受熱后分解成難溶的碳酸鹽沉淀于設備表面形成水垢。
另外,由于水中的碳酸鹽、硫酸鹽具有反常的溶解特性,當水溫升高時(shí)它們的溶解度降低,析出后沉淀在設備表面形成水垢,并且由于硫酸鹽的溶解度遠遠大于碳酸鹽,換熱設備上形成的水垢又大多以碳酸鈣(鎂)為主。因此,水垢主要在溫度較高的熱交換器表面形成,而且在溫度較高的冷卻水出口端垢層更厚。
1.2冷凝系統的清洗方法
根據水垢的化學(xué)組成成分,冷凝系統水垢的清洗方法最好采用化學(xué)酸洗法,即利用無(wú)機酸或有機酸與水垢發(fā)生化學(xué)反應,使其從被清洗表面轉化、脫離、溶解。由于酸性清洗介質(zhì)尤其是強酸具有腐蝕性,因此應采取有效的緩蝕防范措施,并慎重選擇清洗劑和清洗工藝。由于換熱設備上形成的水垢以碳酸鈣(鎂)為主,易溶于強酸生成強酸鹽并釋放出二氧化碳；少量難溶的硫酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽水垢,會(huì )隨著(zhù)大量碳酸鹽水垢的溶解而變成松散的垢渣自動(dòng)脫落或被液體沖掉。
因此,對于碳鋼換熱設備,最好使用鹽酸清洗碳酸鹽水垢,濃度一般控制在5%～8%。對于鋁合金換熱設備,由于鋁不耐無(wú)機酸腐蝕,工業(yè)上多用有機酸清洗。由于氨基磺酸的多數金屬鹽在水中的溶解度較高,并且氨基磺酸與鈣鎂碳酸鹽垢反應劇烈并產(chǎn)生二氧化碳氣體,同時(shí)對金屬腐蝕性小,因此常被用來(lái)清洗銅、鋁等材料制造的設備表面上的水垢,一般控制濃度在7%～10%,清洗時(shí)一定要控制溫度不能超過(guò)60℃。
1.3清洗工藝
1.3.1清洗設備為了提高清洗效果和清洗效率,化學(xué)酸洗法一般采用循環(huán)清洗系統。循環(huán)清洗系統由配藥罐、泵、閥、管、加熱器組成。
1.3.1.1配藥罐用來(lái)貯存清洗用液體,配藥罐要有足夠大的容積(主要防止停泵后,回液管回液溢流出罐外)和優(yōu)良的耐腐蝕性,敞口(以利于酸洗時(shí)二氧化碳及時(shí)排出)。
1.3.1.2循環(huán)清洗泵泵功率要稍大,能夠為循環(huán)清洗提供足夠的流量和揚程,以保證循環(huán)清洗工藝條件要求,耐腐蝕性要高;最好是防爆電機,以適應生產(chǎn)車(chē)間不消溶情況下的清洗。
1.3.1.3循環(huán)清洗臨時(shí)管線(xiàn)臨時(shí)管線(xiàn)的作用是聯(lián)接待清洗裝置、配藥罐和循環(huán)清洗泵等清洗設備,組成完整的循環(huán)清洗回路,所用管線(xiàn)直徑大小要合適,要耐腐蝕。
1.3.1.4閥門(mén)閥門(mén)在循環(huán)清洗工程中起著(zhù)控制循環(huán)清洗液流向、流量的作用。要求閥門(mén)有較好的耐腐蝕性和封閉性,保證啟、閉方便。
1.3.1.5加熱器循環(huán)清洗過(guò)程中清洗液需要加熱,所以應配置蒸汽加熱器。
1.3.1.6試片在循環(huán)流動(dòng)的清洗系統中,為了解緩蝕劑的實(shí)際保護效果和基體的腐蝕情況,一般在清洗系統的回液管處掛一試驗金屬片,清洗過(guò)程中保持被回液沖刷。
1.3.2清洗工藝流程循環(huán)清洗能保持一定的溫度和濃度,有助于清除疏松但不溶解的垢層。其工藝流程為:水沖洗(水壓檢漏)-緩蝕劑涂布-酸洗-清洗-鈍化-水洗-檢查及人工處理。
1.3.2.1水沖洗將所需要的設備管路安裝好后,檢查閥門(mén)狀態(tài),一切正常后,向配藥罐中加水,稍后啟動(dòng)循環(huán)泵向系統供水,直至系統注滿(mǎn)水。同時(shí)檢查管路暢通和系統的密閉情況,并保持配藥罐低液位運行。
1.3.2.2緩蝕劑涂布在進(jìn)行加酸酸洗前,一定要按清洗系統總容積0.25%～0.3%的量向系統內加入緩蝕劑Lan-826并循環(huán)均勻,以確保設備安全,同時(shí)逐漸加熱升溫。
1.3.2.3酸洗當設備運行正常,緩蝕劑涂布均勻后,按計算用量緩慢、逐漸、均勻地加入鹽酸(千萬(wàn)不能一次全部加入,防止水垢多、鹽酸濃度高、化學(xué)反應劇烈、系統內二氧化碳量驟增,造成人身傷害、設備損壞等事故發(fā)生),且控制濃度在要求范圍(如果水垢量大,計算需要的鹽酸量大,可以根據清洗情況分期向系統內添加)。注意回液的流出狀況,防止回液傷人。待鹽酸加完運行正常后,保持循環(huán)酸洗系統內洗液的流速,控制酸洗溫度50～60℃(酸洗溫度越高,清洗效果越好;但是由于緩蝕劑的緩蝕效果隨著(zhù)溫度的升高而降低,設備的腐蝕速度也隨之加快)。時(shí)刻觀(guān)察回液狀況、配藥罐液位和試片狀況,直至回液中泡沫大量減少后為止。
1.3.2.4清洗酸洗結束后,立即將清洗液排放,迅速向系統內注水進(jìn)行清洗(目的是凈化設備表面,提高鈍化效果),直到回液干凈不混濁且pH6.5左右為止。
1.3.2.5鈍化經(jīng)化學(xué)清洗后的金屬表面化學(xué)性質(zhì)活潑很容易返銹,清洗結束后需要立即進(jìn)行鈍化處理,使清洗金屬表面迅速形成致密的鈍化膜?？墒褂?%～2%、80～90℃的磷酸鈉溶液浸泡鈍化6～8h。
1.3.2.6水洗鈍化結束后將廢液排放,然后向系統注水清洗,同時(shí)檢查設備滲漏情況,直至回液pH7.5左右,停止水洗并將系統內的液體全部排放。
1.3.2.7檢查及人工處理逐臺打開(kāi)換熱器進(jìn)出水管聯(lián)接法蘭,檢查水垢清洗情況及沉渣存在狀況。若有沉渣存在(非碳酸鹽水垢),必須清理干凈。然后將臨時(shí)管道、泵等拆除,將設備恢復到生產(chǎn)狀況,待用。
1.3.3清洗劑用量計算
(1)清洗系統總容積V總指清洗過(guò)程中被清洗液充滿(mǎn)的空間容積。包括換熱器管程、封頭、管道和配藥罐的容積總和。
(2)設備積垢量G碳酸鈣=清洗設備表面積×積垢厚度×1.5(1.5為碳酸鈣的密度)。
(3)鹽酸用量M鹽酸=G碳酸鈣×0.73÷C鹽酸(0.73為清洗每單位質(zhì)量的碳酸鈣所需純鹽酸的質(zhì)量數;C鹽酸為所購鹽酸的有效濃度)。
(4)氨基磺酸用量M氨基磺酸=G碳酸鈣×1.94÷C氨基磺酸(1.94為清洗每單位質(zhì)量的碳酸鈣所需純氨基磺酸的質(zhì)量數;C氨基磺酸為所購氨基磺酸清洗劑中氨基磺酸的含量)。
1.3.4清洗實(shí)例2003年10月3日,我們在某公司了解大豆一次性浸出設備的生產(chǎn)工藝情況時(shí),發(fā)現生產(chǎn)中的冷凝器溫度異常。經(jīng)了解得知:該套設備自2000年投產(chǎn)后,冷凝器溫度逐年升高。后經(jīng)實(shí)際勘察,一蒸、二蒸、汽提和蒸脫冷凝器結垢嚴重,5臺冷凝器總換熱面積980m2,4072根Φ25×3.5mm的鋁合金換熱管幾乎全部堵死。為了達到既節省資金又快速恢復生產(chǎn)的目的,在生產(chǎn)車(chē)間不消溶的情況下,進(jìn)行了化學(xué)循環(huán)清洗。
(1)安裝循環(huán)清洗系統。由于車(chē)間的鹽水罐(0.5m3)與冷凝器在同一平面,于是利用鹽水罐作為配藥罐,基本能滿(mǎn)足加水、加藥、加熱、排污等操作；用一合適的防爆離心泵,并做一U形管將泵的進(jìn)口與鹽水罐連通;關(guān)閉冷凝系統進(jìn)、回水總閥門(mén)以及不需要清洗的冷凝器的進(jìn)、回水管;利用不需要清洗的冷凝器的一組進(jìn)、回水接口,分別安裝臨時(shí)管線(xiàn)與冷凝系統進(jìn)、回水總管相連,分別通向清洗循環(huán)泵的出口和鹽水罐的上方。并且要求泵的出口裝一閥門(mén),回液管的管徑盡量選大一些;鹽水罐上方、回液管口處掛一鋁合金試片。
(2)清洗工藝采用上述氨基磺酸清洗工藝。
(3)清洗效果。除個(gè)別鋁合金換熱管由于徹底被水垢堵死而無(wú)法疏通外,其余換熱管內的水垢全部清洗干凈,換熱管鋁合金呈金屬本色,24h后即恢復生產(chǎn)能力。
(4)試片腐蝕情況。通過(guò)測量試片清洗前后的數據,可知道清洗過(guò)程中鋁合金試片的腐蝕率為1g/(m2·h),完全符合HG/T2387-1992《工業(yè)設備的化學(xué)清洗質(zhì)量標準》中鋁及鋁合金腐蝕率≤2g/(m2·h)的規定[8]。
2蒸發(fā)系統油垢的清洗
2.1蒸發(fā)系統的組成及油垢的形成
浸出蒸發(fā)系統主要是使混合油中的溶劑和油脂分離并獲得符合標準的毛油,它一般由第一、二長(cháng)管蒸發(fā)器和混合油層碟式汽提塔組成。長(cháng)管蒸發(fā)器的加熱列管和層碟式汽提塔的分配碟盤(pán)是主要的換熱部位。由于種種原因混合油中含有一定數量的粕末懸浮物以及磷脂、蛋白質(zhì)等物質(zhì),在生產(chǎn)過(guò)程中由于操作失誤,設備自身結構等原因,它們不斷沉積于設備表面并形成油垢,主要分布于第二長(cháng)管蒸發(fā)器的加熱列管和層碟式汽提塔的分配碟盤(pán)上,嚴重影響正常生產(chǎn)。
2.2蒸發(fā)系統油垢的清洗方法
有資料表明,油垢主要由46.28%的油和33.58%的磷脂以及炭化的粕末和無(wú)機物組成。其中油和磷脂可以與強堿發(fā)生皂化反應生成金屬皂、甘油和磷酸鹽,反應的生成物均可溶于水,并且堿金屬皂還具有表面活性劑的濕潤性和表面活性,能促進(jìn)油垢的分散和溶解。另外,蒸發(fā)系統設備材質(zhì)全為碳鋼,它們在稀堿溶液中表面會(huì )發(fā)生鈍化,基本上不被腐蝕。因此,氫氧化鈉堿性循環(huán)清洗法是清洗蒸發(fā)系統油垢的主要方法。
2.3清洗工藝
2.3.1清洗設備清洗設備與化學(xué)循環(huán)酸洗法基本相同。
2.3.2清洗工藝流程水沖洗(水壓檢漏)-堿洗-水洗-檢查及人工處理
2.3.2.1水沖洗將所需要的設備管路安裝好后,檢查閥門(mén)狀態(tài),一切正常后,向配藥罐中加水,稍后啟動(dòng)循環(huán)泵向系統供水,直至系統注滿(mǎn)水。同時(shí)檢查管路暢通和系統的密閉情況,并保持配藥罐低液位運行。
2.3.2.2堿洗當設備正常后,在循環(huán)泵正常運行情況下,按計算用堿量緩慢、逐漸、均勻地加入NaOH(千萬(wàn)不能一次全部加入,否則會(huì )因為NaOH局部濃度過(guò)高,局部產(chǎn)熱過(guò)多使液體爆沸),且控制濃度在要求范圍(濃度不能過(guò)高。如果油垢量大,計算需要堿數量大時(shí),可以根據清洗情況分期向系統內添加)。注意回液的流出狀況,防止回液傷人。待NaOH加完運行正常后,盡量保持循環(huán)堿洗系統內的流速,控制堿洗溫度80～90℃。時(shí)刻觀(guān)察回液、配藥罐液位狀況,直至回液pH不再變化為止(在穩定清洗過(guò)程中,pH應隨著(zhù)油垢的清除而下降)。
2.3.2.3水洗堿洗結束后,立即用水沖洗至pH7.5左右。
2.3.2.4檢查及人工處理逐臺打開(kāi)放空管和視鏡口,檢查油垢的清洗情況。然后將臨時(shí)管道、泵等拆除,將設備恢復到生產(chǎn)狀況,待用。
2.3.3清洗劑用量的計算
(1)清洗系統總容積V總指清洗過(guò)程中被清洗液充滿(mǎn)的空間容積。包括第一、二長(cháng)管蒸發(fā)器和混合油層碟式汽提塔、管道和配藥罐的容積總和。
(2)設備積垢量G油垢=清洗設備表面積×積垢厚度。
(3)NaOH用量MNaOH=G油垢×0.135÷CNaOH(0.135為清洗每單位質(zhì)量的油垢所需純氫氧化鈉的質(zhì)量數；CNaOH為所購NaOH的有效濃度)。
2.3.4清洗實(shí)例①安裝循環(huán)清洗系統。由于車(chē)間內毛油暫存箱與蒸發(fā)系統處于同一平面,于是利用毛油暫存箱作為配藥罐。另接一蒸汽管道插入配藥罐；用一臺合適的防爆離心泵,并做一U形管將泵的進(jìn)口與毛油暫存箱連通;將第一蒸發(fā)器進(jìn)料管和汽提塔直接蒸汽管關(guān)閉;將3個(gè)溶劑蒸汽出口管封閉；將玻璃視鏡取下并將視鏡口封閉(NaOH會(huì )腐蝕玻璃,同時(shí)也為了加強施工安全)；安裝臨時(shí)管線(xiàn)將第一蒸發(fā)器放空管與循環(huán)泵出口相連。由上述部分組成完整的循環(huán)清洗回路,所用管線(xiàn)直徑大小要合適,要能耐一定的腐蝕。②清洗工藝采用上述NaOH堿性循環(huán)清洗工藝。③清洗效果。系統設備內表面油垢全部清洗干凈,裸露出金屬本色,24h后即可恢復生產(chǎn)能力。
3結束語(yǔ)
化學(xué)法循環(huán)清洗浸出制油設備具有工藝簡(jiǎn)單,操作控制簡(jiǎn)單,清洗所用藥劑易得,不需要特殊專(zhuān)用工具,勞動(dòng)強度小,需要人員少,不必拆開(kāi)熱交換器即可除污,清洗效率高,清洗效果好(尤其是設備死角的污垢),設備損壞程度極小,設備腐蝕程度小,對操作人員危險程度小(操作人員要有責任心,需穿戴防護工裝)等特點(diǎn),特別適合中小型制油企業(yè)。另外,在使用中還應注意:
(1)企業(yè)需要主動(dòng)、定期地進(jìn)行污垢清除工作,不能等到管線(xiàn)被污垢完全堵塞時(shí)再進(jìn)行化學(xué)清洗。
(2)盡量提高清洗液的流速(達到0.5m/s),以提高清洗效率和清洗效果。
(3)采用化學(xué)法循環(huán)清洗時(shí),應加強環(huán)境通風(fēng)，降低清洗過(guò)程中產(chǎn)生氣體的濃度。同時(shí),現場(chǎng)不能有明火,防止酸和金屬反應放出的氫氣對車(chē)間環(huán)境安全產(chǎn)生影響。
(4)有些企業(yè)的鋁制設備目前仍在使用檸檬酸清洗水垢,檸檬酸雖然也是一種有機酸清洗劑,但它去除鐵氧化物的能力比較強,而對鈣鎂水垢的清洗能力卻很弱。同時(shí)它的價(jià)格較高,幾乎是氨基磺酸價(jià)格的兩倍,從這方面考慮,建議使用后者。
當前位置:
化學(xué)清洗浸出制油設備污垢的探討
來(lái)源：環(huán)球糧機網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2015-04-29 22:08:27
