冷凝器膠球在線(xiàn)清洗技術(shù)在煉油化工裝置中的應用

     介紹了膠球在線(xiàn)清洗技術(shù)在煉油化工裝置上的應用效果,該技術(shù)利用循環(huán)水自身壓力,在正常運行過(guò)程中實(shí)現了冷凝器膠球在線(xiàn)清洗,打破了以往冷凝器清洗必須停車(chē)的先例。利用膠球在線(xiàn)清洗技術(shù)清洗后的冷凝器,達到了預期效果。

在煉油化工行業(yè),由于循環(huán)水

     水質(zhì)導致冷凝冷卻器結垢問(wèn)題,是設備管理與維護的主要難題之一。目前,煉油化工行業(yè)冷凝冷卻器主要的除垢與清洗方法:

     一是從源頭治理,在循環(huán)水中加入水質(zhì)穩定劑和阻垢劑等其它藥劑,防止循環(huán)水結垢或變質(zhì);

     二是利用裝置停工對冷凝冷卻器進(jìn)行化學(xué)清洗或機械清洗(包括高壓水槍人工清洗)。這兩種清洗方法存在著(zhù)不同程度的缺陷:

     一是在循環(huán)水系統加入藥劑,由于循環(huán)水系統較大,容易發(fā)生泄漏;雜質(zhì)進(jìn)入系統會(huì )造成水質(zhì)惡化;同時(shí)加入藥劑量不易控制,水質(zhì)改善不是很樂(lè )觀(guān)。

     二是停工清洗只能在裝置大檢修期間完成;

     三是增加了循環(huán)水系統成本費用,能耗相對升高。對循環(huán)水水質(zhì)較差的,特別是裝置正常運行過(guò)程中由于設備結垢而引起裝置運行效率差、生產(chǎn)能力下降的企業(yè),如何解決好生產(chǎn)與設備檢修兩不誤。2006年4月中旬,慶陽(yáng)石化公司引進(jìn)了冷凝器膠球在線(xiàn)清洗技術(shù),并成功地在70Kt噸/年氣分裝置上進(jìn)行了應用,解決了裝置正常生產(chǎn)運行過(guò)程中冷凝冷卻器的結垢清洗這個(gè)老大難問(wèn)題。該系統主要是通過(guò)循環(huán)水自身壓力來(lái)實(shí)現的;避免了新增膠球泵及膠球收、放設備與旁路系統;簡(jiǎn)化了清洗操作流程和操作條件,節省了大量的人力、物力和財力。實(shí)現了冷凝冷卻器的在線(xiàn)清洗,減輕了冷凝冷卻器垢下腐蝕,達到了設備長(cháng)周期高效運行,收到了預期的效果。

1、冷凝器膠球在線(xiàn)清洗技術(shù)的清洗機理及工作原理

1.1冷凝器膠球在線(xiàn)清洗技術(shù)的清洗機理

     冷凝器膠球在線(xiàn)清洗技術(shù)的清洗機理是利用循環(huán)水自身水壓動(dòng)力,海綿膠球通過(guò)管子內微受壓縮,膠球受流體的推動(dòng)力在管內流動(dòng),并借助海綿體的彈力對管壁施加壓力。該擠壓力不僅能很好削掉污垢,而且膠球和管內壁擠壓摩擦滑動(dòng),對污垢具有很好的研削效果。此外,膠球與污垢順管內流動(dòng),沿前方排出,對管壁具有很好的清洗和排污作用。

1.2冷凝器膠球在線(xiàn)清洗技術(shù)的工作原理

     冷凝器膠球在線(xiàn)清洗技術(shù),將膠球清洗除垢技術(shù)與特殊的水流定向切換技術(shù)和膠球收、放球技術(shù)有機結合。其工作原理是將膠球清洗器置于冷凝器系統的旁路中,利用循環(huán)水的自身壓力,通過(guò)膠球在線(xiàn)清洗器換向手柄的定位轉動(dòng)來(lái)改變水流方向,膠球在水流的作用下對冷凝器進(jìn)行反復清洗,清除管內污垢,并經(jīng)排污管排至系統外。

2、冷凝器膠球在線(xiàn)清洗工作流程

2.1流程簡(jiǎn)述

     清洗時(shí),關(guān)閉主線(xiàn)1#、2#閥門(mén),打開(kāi)側線(xiàn)3#、4#、5#閥門(mén),隨后打開(kāi)6#排污閥。冷卻水進(jìn)入清洗器左倉,膠球在水流作用下通過(guò)冷凝器,對管程的污垢進(jìn)行清洗;膠球隨水流進(jìn)入清洗器右倉,污水從排污口排出。清洗一定時(shí)間后,清洗器手柄轉動(dòng)90度,水流反向進(jìn)入清洗器右倉,膠球在水流作用下經(jīng)過(guò)冷凝器管束進(jìn)行清洗,膠球返回左倉。這樣反復清洗多次,直到排污口出清水為止。清洗完畢,關(guān)閉排污口,冷凝器切換到正常狀態(tài)。

2.2冷凝器膠球在線(xiàn)清洗詳細流程圖(見(jiàn)圖1)

圖1冷凝器膠球在線(xiàn)清洗流程圖

從清洗流程來(lái)看,具有以下幾個(gè)特點(diǎn):

     (1)充分利用了循環(huán)水系統水壓動(dòng)力,無(wú)需增加動(dòng)力和放收球設備,實(shí)現冷換器膠球在線(xiàn)自動(dòng)清洗。清洗器結構簡(jiǎn)單,操作方便,便于現場(chǎng)實(shí)施,每次清洗時(shí)間30分鐘左右。

     (2)由于可實(shí)現在線(xiàn)自動(dòng)清洗,操作人員可根據冷凝器的結垢情況進(jìn)行定時(shí)除垢。可將現有的脫除硬垢方式轉變?yōu)檐浌盖逑?使冷凝器在運行的過(guò)程中始終保持在清洗初始的換熱狀態(tài),大大的提高了設備的運行周期。

     (3)清洗器可做到“一器多用”,大大的降低了單臺設備的投資費用。

     (4)由于冷凝器在運行的過(guò)程中始終保持在清洗初始的換熱狀態(tài),極大的提高了設備的傳熱效率及循環(huán)水的利用率。

2.3冷凝器膠球在線(xiàn)清洗清洗方案

     為保證在線(xiàn)清洗的順利進(jìn)行,車(chē)間在進(jìn)行清洗前,制定了詳細的清洗方案,并對操作條件進(jìn)行了規定,有效地保證了在線(xiàn)清洗的進(jìn)行。具體方案如下:

清洗步驟:

     (1)將E6001/B冷凝器(脫丙烷塔塔頂冷卻器)切出,關(guān)閉循環(huán)水進(jìn)出口閥;

     (2)從催化液化氣精制區E3010循環(huán)水進(jìn)口處,引循環(huán)水進(jìn)在線(xiàn)清洗機,逐臺對冷凝器進(jìn)行在線(xiàn)清洗;

     (3)清洗完E6001B后對E6001/A進(jìn)行在線(xiàn)清洗。

在線(xiàn)清洗時(shí),氣分的操作條件按以下要求控制:

     (1)氣分加工量50-55噸/班。

     (2)T6001(脫丙烷塔)頂回流9.5±1.0t/h。

     (3)T6001頂溫44±1℃。

     (4)T6001頂壓1.80±0.1MPa。

     (5)T6001底溫及熱水流量控制根據頂溫、頂壓以及塔底碳三含量來(lái)調整。

     (6)注意單臺設備運行情況,及時(shí)調整操作。

3、冷凝器膠球在線(xiàn)清洗清洗效果

     3.1此次清洗先使用Φ18mm膠球,后使用Φ20mm膠球分兩次對E6001/B、A進(jìn)行清洗,E6001/B小球的回收率為94%(投放膠球210個(gè),回收197只)。從現場(chǎng)目測的效果看,E6001/B組的循環(huán)水管線(xiàn)結垢多,清洗出的懸浮物濃度高,水質(zhì)差;E6001/A循環(huán)水中的懸浮物稍少于E6001/B,其循環(huán)水質(zhì)較混。

     清洗前后對E6001/A、B的循環(huán)水流量以及循環(huán)水出、入口溫度進(jìn)行了測量。具體數據見(jiàn)表1。

表1清洗前后的測量數據

測試項目 E6001/A、 E6001B、

清洗前 流量/t.h-1 80.5 44.5

循環(huán)水進(jìn)口溫度/℃ 25.8 24.6

循環(huán)水出口溫度/℃ 28.6 28

介質(zhì)進(jìn)口溫度/℃ 47.8 47.9

介質(zhì)出口溫度/℃ 38 44

清洗后 流量/t.h-1 106 150

循環(huán)水進(jìn)口溫度/℃ 24.6 24.6

循環(huán)水出口溫度/℃ 31.9 31

介質(zhì)進(jìn)口溫度/℃ 45 44

介質(zhì)出口溫度/℃ 37 36

清洗前后流量差/t.h-1 +25.5 +105.5

清洗前后循環(huán)水出口溫 6.1 6.4

膠球回收率/% 小球85;大球50 小球94;大球56

從表1中可以看出

     (1)在線(xiàn)清洗后,水量都有較大的增加,特別是E6001/B的循環(huán)水流量增加100t/h,進(jìn)出口水溫度差6℃。說(shuō)明此次在線(xiàn)清洗效果明顯;

     (2)在循環(huán)水系統壓力保持穩定的情況下,循環(huán)水的流量有大幅增加。說(shuō)明清洗前冷凝器阻塞嚴重,水流不暢;

     (3)從冷凝器排出的循環(huán)水質(zhì)看,懸浮物較多。通過(guò)在線(xiàn)清洗冷卻器的換熱效果有較大提高。

     通過(guò)在線(xiàn)清洗后,氣分裝置操作上也出現了一些變化(E6001B單臺設備運行狀態(tài)下檢測數據),具體的操作數據如下(見(jiàn)表2):

表2清洗前后脫丙烷塔的操作參數對比

時(shí)間

項目 4月12日 4月13日 4月15日 4月16日 4月17日

氣分進(jìn)料/t.h-1 7.5 7.6 7.9 8 8

回流量/t.h-1 10 9.8 11.2 10.3 10.5

T6001頂溫度/℃ 46 46 45 45 45

T6001頂回流溫度/℃ 43 43 42 42 42

T6001頂壓力/Mpa 1.81 1.80 1.78 1.79 1.79

     注:4月12、13日為清洗前操作參數,清洗前E6001A/B同時(shí)運行,清洗后E6001A單臺運行。

     從表2中可以看出:經(jīng)過(guò)在線(xiàn)清洗后,分別取15日、16日和17日三天的數據看T6001的頂溫及負荷基本保持不變,頂回流溫度明顯降低,使氣分操作彈性增大,為大負荷生產(chǎn)及夏季安全生產(chǎn)提供了有力保證。

     3.2氣分裝置E6001A/B于4月14日進(jìn)行了在線(xiàn)清洗,通過(guò)一個(gè)多月的運行看(E6001A單臺運行),清洗效果明顯

     (1)從現場(chǎng)的效果觀(guān)察和測量數據看,在循環(huán)水系統壓力保持穩定的情況下,循環(huán)水的流量大幅增加,取熱效果有明顯提高。

     (2)從操作的數據顯示看,在線(xiàn)清洗后,頂回流溫度降低,單臺設備運行,塔壓降低,使氣分操作彈性增大,有利于提高氣分裝置的加工負荷。

4、冷凝器膠球在線(xiàn)清洗經(jīng)濟效益

     冷換設備的清洗是煉化行業(yè)設備檢修與維護的重中之重,目前大部分清洗采用化學(xué)清洗或人工機械清洗,造成檢修費用高。以我公司氣分裝置本次清洗為例,一臺DN1000的冷卻器采用人工機械清洗費用為12000元,加之我公司循環(huán)水水質(zhì)問(wèn)題,每年少需要清洗2次,其總費用為24000元/臺·年;采用膠球在線(xiàn)清洗,費用為16000元/臺年。那么,全公司可采用冷凝器膠球在線(xiàn)清洗技術(shù)的冷換設備約為52臺,年清洗費用可節約416000元。

5、冷凝器膠球在線(xiàn)清洗目前存在的問(wèn)題

     5.1從E6001AB兩臺冷凝器進(jìn)行膠球回收處理時(shí),清洗后膠球回收率較低(E6001A/B的平均收球率為72%)。下次檢修可以通過(guò)改變清洗流程,使膠球的回收率大大提高。

     5.2由于目前整個(gè)流程還不完善,進(jìn)行在線(xiàn)清洗時(shí),必須單臺切換出換熱設備,清洗的前期準備工作量較大。清洗排水量較大,現場(chǎng)排水設施不完善,有待于裝置大檢修期間完善。