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六、管道
6.1电厂排灰管道
随着我国电力工业的发展,采用静电作尘器的电厂或机组越来越多,而静电除尘所收干灰多,一般采用水力方式排向灰场。这种方式的载体是排灰管道,运行一段时间后的排灰管道一般都存在着结垢现象。结垢后,减少了过水断面积和输灰量,由于一般电厂每天产生的灰量为200800t,管径变小,严重影响灰系统的运行安全,因此必须定期清洗,除去管内污垢,使其正常运行。
煤经充分燃烧后所产生的煤灰,含有一定量的氧化钙,冲灰水在输送粉煤灰时,灰中所含有的氧化钙作为沉淀剂,将灰水中的碳酸盐和非碳酸盐沉淀下来,形成了结垢。灰浆温度较高,一般在3050。影响灰管结垢的主要因素有:煤灰中的钙含量、冲灰水中的pH值、硬度、温度。冲灰水中pH值越高,越易结垢;煤灰水中钙的含量越高,结垢速度越快;水温越高,结垢速度越快。
排灰管道的污垢分布也不均匀,一般情况下,距离灰浆泵越近,结垢越严重,距离灰浆池越近,结垢越小;从横断面看,成月牙形状,底部结垢厚,管道顶部结垢少。
6.2输油管道
输油管道一般指油田原油的输送管线,原油从油井中开采出来,经脱气、脱水、脱盐处理后,进入输送过程。由于我国原油多属石蜡基原油,含蜡质多、黏度大,凝固点高。所以大多采用加热输送,输送过程中,压力和温度不断下降,需设置中间泵站继续加压、加温。输油管线经长期运行后,在管道内壁不同程度地形成垢层,影响到原油的正常输送。由于结垢,缩小了输油管的流通面积,增加输送阻力,降低输送能力。结垢容易造成垢下腐蚀,腐蚀严重时,还会导致管道腐蚀穿孔,容易引起安全和污染事故,造成较大的经济损失。对油田原油输送管线内的污垢,xx方法有两种,PIG物理清洗方法和化学清洗方法。
输油管道的结垢及危害
根据对输油管所结垢层的分析可知,垢层主要由蜡质、无机盐、铁氧化物、硫化物、凝油胶质及泥沙等组成。由于各种原油产地不同,因此自身的特点不同,输送工艺也不同,各组分所占比例也不同。长输管线中结垢以石蜡、凝油、胶质为主,矿区内短输管线的结垢以无机盐、铁氧化物及硫化物为主。按结垢形成原因主要分为以下四类:铁腐蚀产物、无机盐垢、蜡垢、凝油胶质垢。
6.3煤气管道
以前煤气管道的清洗采用蒸汽吹扫法,这种方法有许多局限性,既浪费钱,又费时费力,而且易造成大气污染,从经济效益和社会效益来讲,种清洗方法已被淘汰。现在对DN100以上管径采用两种方法清洗较为科学,即PIG物理清洗法和高压水射流法。
七、大型成套装置的特点
7.1大型成套装置的特点
大型成套装置多数情况下是指大型石化装置。石油化工生产具有生产大型化、连续化程度高,生产工序长、工艺条件复杂多变,生产多在高温、高压状态下进行,生产物料、产品纯净度要求高,反应过程涉及催化剂、吸附剂等,反应过程受温度、压力、流速等因素变化影响大,且秤原料、中间产品和产品多易燃、易爆、有毒、腐蚀性强等特点。同时,石油化工生产过程常常伴随着强烈的吸热或放热反应,为节能降耗、增加效益,其生产工艺中往往存在多级热联合。因此,使石油化工生产设备和装置保持良好运转状态,是实现石油化工生产安、稳、长、满、优运行的重要手段之一。
因而在生产过程中,对装置的设备及管道的清洁度有较高的要求,任何杂技的介入,都可能导致催化剂的中毒、副反应的产生直至破坏整个过程。此外,装置中某些设备及附件的精度要求较高或对机械杂技破坏相当敏感,因此,任何机械杂质的介入,都有可能破坏设备的精密部件,从而影响正常生产。
7.2大型成套装置开车前化学清洗的意义和必要性
⑴开车前清洗的意义
①清洗是使石油化工生产设备和装置满足满负荷生产工艺设计要求、具备投料开车条件的必要手段。
石油化工生产设备和装置在投料开车前必然形成存留于石油化工生产设备和装置内部的异物和污垢,应避免这些污物对投料开车的不利影响。
开车前清洗对象主要是xx在建设安装过程中形成的留存于设备和装置内部的铁锈、焊渣、矿物油和动植物油脂,以及尘土、砂石等。有时,设备和装置在制造、运输、贮存和安装过程中涂覆有涂料或防锈剂等,在投料开车前也必须予以xx。
②石油化工设备装置的开车前清洗是生产工艺正常进行的保障性手段。
催化反应是石油化工生产中常见的重要的工艺过程。催化反应依靠的催化剂是一种具有独特反应选择性的特殊物质,不但但昂贵,更重要的是绝大多数催化剂极易因污物如金属离子、氯离子、有机官能团等降低甚至丧失其独特的反应活性,导致催化剂中毒,使石油化工生产效率极低,甚至无法进行。另外,污物中的铁离子、氯离子、有机官能团等还能使吸附剂或解吸剂失效,使吸附工艺无法正常进行。开车前石油化工生产系统内在的污物,还会使溶剂变稠变黏、溶剂夹带量增加、产品吸收水分多而干燥困难、塔效率下降、能耗增加、生产效率下降。
③实施开车前清洗,是杜绝石油化工生产投料开车事故、xx安全隐患、延长生产设备和装置使用寿命的有效手段。
石油化工生产过程中存在数量较多的工艺气压缩机,工艺气大多易燃易爆,在工艺气管道、工艺气压缩机和氧气管道、氧压机中附着的铁锈、油脂等,开车后可能引起爆炸、燃烧,造成重大安全事故。
石油化工生产过程中有许多反应器、釜、塔,它们都是在一定压力下工作的,在用于保持内部气压而设置的机械密封下附着的污垢,将会使密封液大量泄漏,甚至还会发生气体向外喷发的危险,极易发生污染、中毒、燃烧甚至爆炸事故。
石油化工生产过程中还有许多转动设备,它们工作时承载大、转速高,在这些转动设备上附着污垢,会破坏其动平衡使设备出现偏振,给生产造成安全隐患,引发设备事故,甚至导致重大安全事故发生。
④实施开车前清洗是提高产品合格率、保证产品品质、缩短开车出合格产品时间的有效手段。
石油化工生产中,聚合生产聚乙烯、聚丙烯、聚酯等生产工艺,若生产系统中附着铁锈等,投料开车后,附着的锈蚀会混溶于物料介质中,使工艺物料含铁,导致产品色度下降,变红变差;生产系统中含有机油脂等混溶入工艺物料中,造成产品色度下降,变灰变差,生产的产品合格率下降。
石油化工生产系统反应装置内附着的污垢混落入工艺物料中形成异物混杂问题,同时由于污垢附壁反应时间延长导致产生异性反应物,使每批次产品的色泽品质名不相同。
⑵在役设备装置清洗的意义
在役设备装置清洗是指在投料开车生产运行一定的时间周期后,为去除在生产过程中积累在设备装置内部的无机盐垢、金属锈蚀产物、工艺介质黏附物、分解产物、炭化物、聚合物等,对石油化工设备装置进行的清洗。
①在役清洗是恢复石油化工设备装置生产能力、保证生产连续高负荷运行的必要手段。
石油化工装备中,换热设备占设备总质量的30%~40%,同时占化工厂总投资的11%、占炼油厂总投资的20%,这说明换热器的在石油化工生产中具有举足轻重的地位,保证换热器的{zd0}冷却(加热)效率对稳产、高产具有重要意义。换热器积结污垢之后,换热效率下降,难以满足正常生产的需求,必须对其进行彻底的化学清洗。
许多管给严重结垢,使用前物料的输送量降低,并使物料色度、杂技量上升,严重影响产品的质量。聚合物反应器是压力容器,很多要求进行抛光处理其目的是降低结垢速度,但由于结垢,增加了物料的黏附力,使结垢速度加快,形成恶性循环,很快不得不停车清釜,严重影响生产的连续化作业。
容器和贮罐类设备的结垢,常常会使被贮物质污染,严重时降低了其有效容积。如大型原油贮罐,由于底部积水、结垢,沉淀泥砂和沥青质,有的结垢深度达1~1.5m,体积可达几千立方米,长期影响其贮存量。
总之,在役设备的结垢非常普遍,而且危害极大,应定期进行清洗处理,使其保持良好的运行状态。
②在役设备的清洗,可以有效地延长设备的使用寿命。
③在役设备的清洗,有得节能降耗,增加生产效率。
④在役设备的清洗,是降低安全事故发生的有效途径。
大型成套装置的清洗是一项系统工程,对被清洗对象的设备、工艺流程和反应过程的一些基本知识的了解是十分必要的。
7.3乙烯装置
7.3.1概述
乙烯是石油化工的代表产品,在石油化工中占主导地位,乙烯装置的生产是以天然气凝析液、液化石油气、石脑油和常压柴油、加氢的重柴油作为原料生产出三烯,是其他有机原料和三大合成材料(合成树脂、合成橡胶、合成纤维)的基础材料。乙烯产量的增长带动和促进了三大合成材料和其化有机材料的发展,因此,可以说乙烯产量是衡量一个国家石油化工发展水平的主要标志。
乙烯生产装置是指以石油或天然气为原料,广泛应用各种技术,以生产高纯度乙烯和丙烯为主,同时副产多种石油化工原料的石油装置。由于原料和技术上的差别,乙烯生产装置的各个工艺流程是不xx相同的,但均包括裂解和分离两个基本过程。裂解是指天然气或石油烃原料经一定的预加工后,进行高温裂解的化学反应而获得裂解气的过程。分离是指裂解后后续加工过程,其主要任务是将裂解气分离,生产出高纯度的乙烯、丙烯和其他烃和馏分。
7.3.2工艺流程
乙烯装置有四大单元,即裂解、急冷、压缩和分离。
裂解系统主要包括裂解炉、蒸汽过热炉、原料和燃料供应四部分,原料经预热后,在高温、短停留时间和低烃分压条件下裂解,经两次回收热量后,合格裂解气稳定汇入汽油分馏塔,急冷锅炉副产的合格超高压饱和蒸汽,在蒸汽过热炉中过热后,为压缩机提供动力。
鲁姆斯公司裂解工艺流程如图2-59所示。
以石脑油/乙烷为原料的毫秒炉如图2-60所示。
以轻油为原料的毫秒炉如图2-61所以。
自裂解炉出来的高温裂解气,如不迅速降低其温度,将发生二次反应,二次反应的结果将导致烯烃产量减少,结焦趋势增加,为避免过多的裂解产物发生二次反应,自裂解炉出来的高温裂解气首先进入急冷设备迅速降温以终止反应,并回收裂解气的热量,用以发生动力蒸汽。经降温已停止反应的裂解气还要经油洗、水洗以去除大部分液相产物,并最终将温度降至40℃左右。
通过各种方法所得到的裂解气都是一种复杂的混合物,为获得高质量的乙烯和丙烯,必须对裂解气进行精制和分离。工业上分离方法主要有深冷分离法、油吸收法和其他分离方法,其中以深度分离法最为成熟。深度分离方法有三大系统组成:
①
②
③精馏分离系统。裂解气{zh1}通过精馏塔把裂解报导中的各有用万分进行分离,并实现生产高质量乙烯的目的。
我国现有乙烯生产装置,有各种类型,年产8万吨乙烯的毫秒炉,毫秒炉裂解工艺流程如图2-62所示;年产30万吨乙烯装置,其裂解工艺流程如图2-63所示;年产11.5万吨乙烯装置,其裂解工艺流程如图2-64所示。
乙烯装置除裂解和急冷外,还有与之配套的压缩和急冷系统、净化和深冷分离系统,都是重要的乙烯生产装置的配套装置。
7.3.3污垢分布情况
⑴开车前的结垢情况
⑵开车后的结垢情况
分离精制系统的主要设备包括精馏塔、反应器和干燥器等部分。这部分的结垢主要以换热器中的物料垢、水系统中的水垢为主。
以上各种污垢均可采用高压水射流清洗方法和化学清洗的方法进行清洗。
7.4芳烃装置
芳烃装置是聚酯厂的核心装置之一,主要用来C6及C7烃类混合物中分离回收高纯度的苯、甲苯及二甲苯等芳烃。我国聚酯厂的芳烃装置主要设备有抽提塔、抽余油水洗塔、油提塔、水气提塔、回收塔、贫富溶剂换热器、溶剂再生塔。
⑴工艺流程
⑵污垢的分布情况
7.5聚乙烯装置
聚乙烯是由乙烯聚合而得到的高分子化合物。聚乙烯的生产过程有高中低压之分,其中高压法生产的是低密度聚乙烯,低压法生产的是高密度聚乙烯,高压法按反应聚合釜的形式分为釜式法与管式法两种。
7.5.1低密度聚乙烯装置工艺流程
高压釜式法生产的低密度乙烯是采用高纯乙烯为原料,以有机过氧化物为催化剂在超高压条件下生产的。管式法则是在超高压条件下,以空气为催化剂,通过管式反应器而制得产品的。两种生产方法的反应器径长比不同,管式法使用压力高于釜式法,但工艺流程相近,帮以釜式法为例,介绍工艺流程。本工艺共分五部分:压缩、聚合、分离及造粒、混合空送加工、包装。
⑴压缩
⑵聚合
⑶分离和造粒
⑷混合加工
⑸包装
工艺流程(一)如图2-67所示。
7.5.2高密度聚乙烯装置工艺流程
该装置是以乙烯为主要单体,以丙烯或1-丁烯为先聚单体,采用齐格勒新一代催化剂体系进行聚合,由于参与聚合反应的催化剂量相对更少,无需在产品中去除催化剂,既不影响产品的产量,又缩短了流程。
本流程与聚丙烯相同,分为原料净化、粉末生产及粉末干燥、增色化、造粒、稀释剂蒸馏、废水预处理罐区几部分。工艺流程见图2-68。
7.5.3污垢的分布情况
⑴开车前
⑵开车后
7.6甲醇装置
甲醇生产过程主要分为造气、合成、精制三部分,甲醇生产因原料、压力、温度、催化剂的不同,生产设备有差别,但工艺流程类似。这里仅简介ICI(帝国化学工业公司)低压合成甲醇工艺流程。
原料气净化、脱硫、脱碳之后,经压缩加压之后,送入合成塔240℃下合成甲醇,再经分离精馏得精品甲醇。
开车前主要清洗对象为脱碳工段、合成工段和精制工段,清洗的目的是除油、除锈、钝化或预膜。
开车后的甲醇装置由于原料气中有硫化氢、大量二氧化碳和氢气,所以脱碳工段中易积结硫化物、硫磺油污等污垢,合成塔工段易积结腊质垢和油垢、水,蒸汽系统易积水垢。
7.7化肥装置
7.7.1合成氨装置
合成氨是由氢和氮合成的,要生产合成氨,首先要制备氢、氮气(即原料气)。生产原料气需要固体燃料,如煤、焦炭;液体燃料,如石脑油、重油等;气体燃料,如天然气、焦炉气、油田伴生气、石油炼厂气等。
⑴合成氨的生产工艺流程
①脱硫
此工艺适用于原料中含硫量不太多但存在有机硫的情况,需脱硫的原料气进入原料气压缩机吸入罐1,经除沫分离夹带的液体,从顶部出来分成两路,分别送往燃料气系统和原料气脱硫部分,原料气进入一段转化炉对热段的预热盘管,预热到420℃,并用未预热的付线调节到370~400℃,再送入加氢转化器。原料天然气经加氢转化器反应后,串取决通过两个氧化锌脱硫槽,经过脱硫后的气体送入一段米。
②转化
二段转化后出口气(甲烷含量0.33%,温度为1003℃),由二段炉下部分两路引出,进入两个并联的{dy}废热锅炉,第二废热锅炉被冷却到370℃左右,送往变换工段。
③变换
④脱碳
⑤甲烷化
从CO2吸收塔来的气体,进入换热器1,加热后进入甲烷化炉5,反应后的气体升温到363℃,首先送入换热器3冷却到149℃,再进入冷却器4,冷却到38℃。气体进入分离罐6,分水后进入合成气压压缩机。
⑥氨的合成
由甲烷化炉来的氢、氮气体经合成气压缩机吸入罐1。进入合成气压缩机2低压缸,压缩到.35Mpa、172℃,气体经甲烷化气换热器3,冷却器4及氨冷器5,逐步冷却到8%,同时将大部分水分冷凝下来,然后进入段间分离罐6分出水分后,进入压缩机高压缸,压缩到15.1Mpa和68℃,送入合成回路内混合。合成气进入冷却器7,冷却到38℃,分成两路,一种经氨冷器8和9,另一路经换热器11,再进入第二给氨冷却器10,冷到-23℃,氨大部分液化下来,然后在高压氨分离罐13分出。由13出来的气体含氨2%左右,温度-23℃,气体进入冷热交换器11,然后又进入热交换器12,温度升到141℃,进入合成塔14。合成塔出口气体含氨12%,温度284℃。经锅炉给水预热器16,气体温度降到166℃,再经12降到43℃,回到合成气压缩机高压缸{zh1}一个叶轮,与补充的氢、氮气在缸内混合,形成了循环回路。
⑦氨的冷冻
⑵污垢的分布情况
7.7.2尿素装置
尿素的化学名称叫碳酰二胺[CO(NH2)2]。用氰酸铵、氨基甲酸铵制得,用氨和CO2为原料的合成尿素的方法是随着合成氨 工业的发展而发展起来的。
⑴工艺流程
意大利斯那姆氨汽提法的工艺流程见图2-80。
斯那姆工艺基本上是以氨为汽提介质的全循环汽提法,它利用尿素合成塔尿素溶液中所含的过量氨,在汽提塔中把CO2汽提出来,并在二台甲胺冷凝器中搬弄是非新合成氨基甲酸铵,再送回合成塔转化为尿素,这样,氨和CO2在高压的尿素合成系统中循环。
⑵污垢的分布情况
其他设备如蒸发系统、冷却系统主要是水垢。另外,尿素造粒塔壁易积结尿素凝固物。
7.7.3磷肥装置和钾肥装置
这两类肥料的生产工艺中,所积结污垢主要是盐分、矿粉的粉附物和水垢,一般采用高压水射清洗方法能较好地清洗。
八、治金系统
8.1液压系统
8.1.1液压系统中污染物的来源和危害
经验和研究表明,对液压系统,流体污染是主要的失效根源,而且与其化失效根源有直接关系,例如,流体污染引起流体物理和化学性能变化,污染磨损引起流体泄露和过热等。
据国外资料统计,液压系统的故障大约有30%是由污染造成的,因此,油液的污染监测和控制是液压系统主动预防性维护的关键技术措施。
污染物主要以以下6个途径进入液压系统中。
①在制造、贮存、运输过程中进入元件内的结构污染物;
②桶装式罐装油中的杂质;
③环境污染物,也就是空气中的尘埃;
④带入污染物,主要是液压缸活塞杆上的防尘圈不能排除极细的污染物;
⑤维修时进入系统中的维修污染物;
⑥系统元件中两表面之间摩擦产生的生成污染物。
如果系统中存在过理污物,系统将不能正常工作,所以系统运行前必须对系统进行彻底的油冲洗。但是,如果在油冲洗前不彻底地进行化学清洗,系统内的污垢将缓慢地、间断性地进入冲洗油,使冲洗工作时间延长而且很难达标。因此,在系统开车前对其进行化学清洗和油冲洗,是快速、是快速、彻底、有效地去除系统内污染物的惟一方法。
8.2循环冷却水系统
冶金系统中的炼铁炉、炼铜炉、熔炼油炉等设备运行时内部温度达1000℃以上,循环冷却水系统是冷却设备本体的一个非常重要的系统,但循环冷却水系统的污垢问题非常严重,本书以闪速熔炼炉为例介绍介绍设备工艺和清洗工艺。
⑴闪速熔炼循环冷却水系统简介
闪速熔炼炉循环冷却水系统由冷水池、热水池、凉水塔、高位水箱、冷却管网和机泵组成。冷却管网分为冷却塔水套、上升烟道水套、连接部水套、电极短网水套、贫化区水套,沉淀池水套和渣流水套7个部分,共有冷却水管1170余根并联运转。系统设计正常循环量1400m3/h,系统保有水量1520m3,系统内材质有碳钢、铸铁、不锈钢、铝合金、铜、水泥和橡胶等,水套外壁以挂渣或耐火砖保护,火侧温度900~1600℃不等。
⑵循环冷却水不停车清洗工艺。
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