乙烯裂解爐化學(xué)清洗工藝的探討與分析

馬庚瑜

（中國(guó)石油大慶石化公司工程項(xiàng)目管理中心，黑龍江 大慶163714）

乙烯裂解爐化學(xué)清洗工藝的探討與分析

馬庚瑜

（中國(guó)石油大慶石化公司工程項(xiàng)目管理中心，黑龍江 大慶163714）

介紹了乙烯裂解爐蒸汽發(fā)生系統(tǒng)化學(xué)清洗的步驟和工藝流程，對(duì)化學(xué)清洗的準(zhǔn)備工作、清洗設(shè)備的選擇、各工序的控制要點(diǎn)、每個(gè)工序停止點(diǎn)的判斷標(biāo)準(zhǔn)及最終驗(yàn)收、分析化驗(yàn)方法進(jìn)行了闡述，并按照環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)對(duì)廢液進(jìn)行無(wú)害化處理，最終達(dá)到了無(wú)污染、高質(zhì)量的化學(xué)清洗標(biāo)準(zhǔn)。

裂解爐；化學(xué)清洗；脫脂；酸洗

乙烯裂解爐是化工系統(tǒng)重要的裝置之一，其下游的裝置生產(chǎn)情況受到乙烯裂解爐運(yùn)行情況的影響較大。國(guó)內(nèi)乙烯裝置裂解爐過(guò)去依賴(lài)從國(guó)外整體引進(jìn)，由供應(yīng)商指導(dǎo)安裝，近些年裂解爐國(guó)產(chǎn)化攻關(guān)取得重大進(jìn)展，中國(guó)石油寰球工程公司于2012年建成國(guó)產(chǎn)裂解爐并在某石化公司投用。裂解爐安裝標(biāo)準(zhǔn)苛刻，同時(shí)為保證裂解爐整體質(zhì)量，其相應(yīng)的各系統(tǒng)同樣要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，尤其是蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，投產(chǎn)前必須要進(jìn)行嚴(yán)格的化學(xué)清洗，以保證生產(chǎn)蒸汽的質(zhì)量，為下游用戶(hù)提供合格的蒸汽源［1］。

1 清洗范圍和清洗方法

1.1 清洗范圍

乙烯裂解爐蒸汽發(fā)生系統(tǒng)。

1.2 清洗方法

在裂解爐水汽系統(tǒng)（BFW）的化學(xué)清洗中采用檸檬酸為清洗主劑，臨時(shí)泵循環(huán)清洗和浸泡清洗相結(jié)合的方法進(jìn)行，清洗工藝流程為:（1）沖洗及管道系統(tǒng)試壓；（2）脫脂；（3）脫脂后水沖洗；（4）酸洗；（5）酸洗后水沖洗；（6）漂洗；（7）中和鈍化；（8）人工清理檢查；（9）吹掃干燥。

2 化學(xué)清洗前的準(zhǔn)備工作

2.1 清洗系統(tǒng)的確認(rèn)

拆下不能清洗的部件并標(biāo)明原位置，妥善保管，清洗后重新安裝。

2.2 公用工程條件

水源：流量＞70 m3/h，脫鹽水或工業(yè)水；

電源：三相五線(xiàn)，380 V、250 kW；

中壓蒸汽：10 kg/cm2，6～7 t/h，DN50鋼管引至清洗泵站附近［2］。

2.3 廢液處理

由業(yè)主指定廢液排放點(diǎn)，施工方負(fù)責(zé)將各步驟的廢液中和到pH值6～9后，排放到業(yè)主指定排放點(diǎn)。

2.4 化學(xué)清洗臨時(shí)系統(tǒng)建立

溫度和壓力測(cè)量?jī)x器和分析取樣點(diǎn)的位置，應(yīng)在循環(huán)泵進(jìn)出口管線(xiàn)處。

準(zhǔn)備與清洗設(shè)備內(nèi)污垢相同的樣本和設(shè)備相同材質(zhì)的試片，形成監(jiān)視樣管，清洗前放入循環(huán)清洗槽，以監(jiān)測(cè)清洗效果和腐蝕情況。在清洗完成之后，將試片取出，算出此次清洗的腐蝕速度。配置高點(diǎn)排空和低點(diǎn)排污，使循環(huán)管線(xiàn)能良好運(yùn)行，預(yù)防系統(tǒng)中的氣體阻力和洗液殘余。加設(shè)蒸汽閥門(mén)在清洗槽前，以溫度測(cè)量?jī)x表監(jiān)測(cè)洗液溫度，控制蒸汽量，控制洗液溫度［3，4］。

3 施工設(shè)備

3.1 化學(xué)清洗設(shè)備

水汽系統(tǒng)化學(xué)清洗設(shè)備見(jiàn)表1。

表1 化學(xué)清洗設(shè)備

3.2 檢測(cè)儀器

所用的檢測(cè)儀器見(jiàn)表2。

表2 檢測(cè)儀器

4 化學(xué)清洗各工序控制要點(diǎn)

4.1 水沖洗試壓

（1）工序目的：將系統(tǒng)中的灰土、泥沙、銹蝕脫落部分和其他附著不緊的污垢清除，檢測(cè)漏點(diǎn)。

（2）清洗方法：清洗液高進(jìn)低出沖洗之后，在系統(tǒng)中注滿(mǎn)水，切換泵站正常循環(huán)，開(kāi)始試壓。

（3）工藝條件：溫度：常溫；時(shí)間：2～4 h。

（4）藥液濃度：無(wú)。

（5）化驗(yàn)項(xiàng)目：目測(cè)濁度，30 min/次。

（6）終點(diǎn)判斷：目測(cè)出口液體清澈。

（7）注意事項(xiàng)：每隔60 min，進(jìn)行正反向切換，使沖洗發(fā)揮最大效果。運(yùn)用控制閥門(mén)，各個(gè)支路每30 min切換［5～8］。

4.2 脫脂

（1）工序目的：清理設(shè)備中的有機(jī)物，包括油污、石墨、防腐蝕的油類(lèi)涂層等。

（2）清洗方法：用水沖洗設(shè)備，測(cè)試壓力。確認(rèn)無(wú)漏點(diǎn)后，將溫度提升到70℃加藥，時(shí)間確定為1 h；按清洗液體流向清洗，流向低進(jìn)高出。

（3）工藝條件：溫度應(yīng)保持在80～90℃；脫脂時(shí)間6～8 h。

（4）藥液濃度：表面活性劑NaOH適量；潤(rùn)濕劑Na3PO4適量。

（5）化驗(yàn)項(xiàng)目：pH值堿度。

（6）終點(diǎn)判斷：排除溫度影響，間隔小于2次（每30 min）化驗(yàn)pH值濃度差在0.3%以下。

（7）注意事項(xiàng)：①控制各支路流量，使其均勻清洗充分。②每60 min對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行排空、倒淋。

4.3 脫脂后水沖洗

（1）工序目的：除去系統(tǒng)中脫脂后剩余的脫脂殘液。

（2）清洗方法：開(kāi)始采用高進(jìn)低出沖洗，干凈后，按照清洗循環(huán)路線(xiàn)沖洗。

（3）工藝條件：溫度：常溫；時(shí)間：2～4 h。（4）藥液濃度：無(wú)。

（5）化驗(yàn)項(xiàng)目：pH值。

（6）終點(diǎn)判斷液體濃度pH值為6～9，液體無(wú)肉眼可見(jiàn)雜質(zhì)。

（7）注意事項(xiàng)：①?zèng)_洗液的濃度pH值＞9時(shí)，需中和至pH值=6～9；②每1支路沖洗液濃度都要達(dá)到pH值=7；③每60 min對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行排空、倒淋。

4.4 酸洗

（1）工序目的：使酸性洗液與污垢中和形成可溶物質(zhì)。酸洗是整個(gè)化學(xué)清洗的關(guān)鍵步驟。

（2）清洗方法：用1～2 h加完Lan-826緩蝕劑后再循環(huán)1 h。用2～3 h加完檸檬酸，流向低進(jìn)高出。

（3）工藝條件：溫度控制在80～90℃；時(shí)間為6～8 h。

（4）藥液濃度：檸檬酸3%～5%；Lan-826適量。

（5）助劑：酸洗助劑適量；Fe3+抑制劑適量；促進(jìn)劑適量。

（6）化驗(yàn)項(xiàng)目：pH 值、［Fe3+］、［Fe2+］、［H+］，時(shí)間為60 min/次。

（7）終點(diǎn)判斷：總鐵離子濃度趨于穩(wěn)定，監(jiān)視管表面氧化物去除率95%以上。

（8）注意事項(xiàng)：①鐵離子和pH值控制在一定范圍內(nèi)，繼續(xù)循環(huán)60 min方可停止。②每60 min對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行排空、倒淋。

4.5 酸洗后水沖洗

（1）工序目的：清除酸洗殘留液體和脫落固體。

（2）清洗方法：按照工序3進(jìn)行沖洗。

（3）工藝條件：溫度50～60 ℃；時(shí)間：2～4 h。（4）藥液濃度：無(wú)。

（5）化驗(yàn)項(xiàng)目：pH 值；60 min/次。

（6）終點(diǎn)判斷：液體濃度pH值為6～9，液體無(wú)肉眼可見(jiàn)雜質(zhì)。

（7）注意事項(xiàng)：①?zèng)_洗液的濃度pH＜6時(shí)，需中和至pH值=6～9；②各支路洗液pH值＞6。

4.6 漂洗

（1）工序目的：清理浮銹，減少鐵離子，使鈍化效果最大化。

（2）清洗方法：灌滿(mǎn)水后，加入Lan-826緩蝕劑及硝酸（每種時(shí)間30 min），流向低進(jìn)高出。

（3）工藝條件；溫度80～90℃；時(shí)間為2～4 h。

（4）藥液濃度：檸檬酸0.5%～1%；Lan-826適量；酸洗助劑適量；Fe3+抑制劑適量；促進(jìn)劑適量。（5）化驗(yàn)項(xiàng)目：pH 值［Fe3+］、［Fe2+］，60 min/次。（6）終點(diǎn)判斷：總鐵離子基本穩(wěn)定，監(jiān)視管無(wú)銹。

（7）注意事項(xiàng)：① 根據(jù)回路對(duì)閥門(mén)進(jìn)行切換，保證充分沖洗；②每60 min對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行排空、倒淋。

4.7 中和鈍化

（1）工序目的：阻止金屬銹蝕。

（2）清洗方法：注入清水，使系統(tǒng)中鐵離子濃度＜350×10-6，并加入氨水使pH值控制在9～10，注入鈍化劑循環(huán)，流向低進(jìn)高出。

（3）工藝條件：溫度40～50℃；時(shí)間4～6 h。

（4）藥液濃度：NH3?H2O適量；Na3PO4；鈍化劑1%；鈍化助劑適量。（5）化驗(yàn)項(xiàng)目：pH 值；60 min/次。（6）終點(diǎn)判斷：pH值不變。

（7）注意事項(xiàng)：注入鈍化液循環(huán)鈍化4～6 h；結(jié)束后排盡系統(tǒng)中殘液。

4.8 人工清理檢查

（1）工序目的：清洗液未洗到的地方可采用人工清洗的方法清理干凈。

（2）清洗方法：對(duì)容易沉積雜質(zhì)的下部管道進(jìn)行清理，對(duì)于局部清洗液未洗到的地方采用人工修補(bǔ)的辦法進(jìn)行處理。

（3）藥液：藍(lán)星“三合一”常溫清洗劑適量。

（4）注意事項(xiàng)：人工清理檢查之前應(yīng)將系統(tǒng)中的液體從低點(diǎn)排盡。

4.9 吹掃干燥

（1）工序目的：將裂解爐水汽系統(tǒng)中的明水吹出，防止管線(xiàn)返銹、上凍。

（2）干燥方法：將氣源接入清洗完畢的裂解爐水汽系統(tǒng)進(jìn)行吹掃，系統(tǒng)中的每個(gè)出口處單獨(dú)進(jìn)行吹掃。

（3）工藝條件：使用無(wú)油干燥空氣，壓力確定為0.5～0.8 MPa，氣量：30 m3/min。

（4）終點(diǎn)判斷：系統(tǒng)中的每個(gè)排淋口都無(wú)明水，以手摸不到潮濕為準(zhǔn)。

（5）注意事項(xiàng)：①為保證吹掃的效果，按支路進(jìn)行閥門(mén)切換；②吹掃時(shí)系統(tǒng)處于封閉狀態(tài)，每條支路管線(xiàn)單獨(dú)進(jìn)行吹掃，以無(wú)明水為標(biāo)準(zhǔn)［9～12］。

5 清洗質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)《工業(yè)設(shè)備化學(xué)清洗質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（HG/T2387-2007）或GB/T 25146-2010《工業(yè)設(shè)備化學(xué)清洗質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》。腐蝕試片平均腐蝕率碳鋼低于6 g/m2/h；管線(xiàn)中無(wú)明水。

6 廢液處理

水沖洗及系統(tǒng)試壓；廢液中各參數(shù)范圍，COD：0～200×10-6；pH值為7。

6.1 脫脂

廢液中各參數(shù)范圍：堿濃度0.5%～1.0%；pH值為14；COD為0～1 000×10-6；處理方法為中和強(qiáng)堿性廢液。

反應(yīng)式為：NaOH+HCl=NaCl+H2O。中和完畢后，運(yùn)輸并排放至指定地點(diǎn)。

6.2 脫脂后水沖洗

系統(tǒng)內(nèi)殘留脫脂液與鹽酸中和。反應(yīng)式為：NaOH+HCl=NaCl+H2O。中和完畢后，運(yùn)輸并排放至指定地點(diǎn)。廢液中各參數(shù)范圍，pH值為10～13，COD 為0～500×10-6；堿濃度0.01%～0.10% 。

6.3 酸洗

酸洗的目的是清除設(shè)備或裝置中的各種鐵銹、軋制鱗片及焊接氧化物等。該次化學(xué)清洗中使用的清洗主劑為檸檬酸。廢液中各參數(shù)范圍酸濃度1%～2%；pH值為3～4。

處理方法：將酸洗之后產(chǎn)生的酸性廢液和碳酸鈉相互中和。

6.4 酸洗后水沖洗

廢液處理主要是調(diào)節(jié)pH值為中性，在中和至pH值為6～9后，運(yùn)輸并排放至指定地點(diǎn)。

廢液中各參數(shù)范圍：pH值6～9；COD為（200～600）×10-6；酸濃度0.01%～0.10%。

6.5 漂洗

漂洗液與后續(xù)中和鈍化步驟相連接，排污量較小，處理方式與酸洗相似，廢液中和后運(yùn)輸并排放至指定地點(diǎn)。

6.6 中和鈍化

使用磷酸三鈉、鈍化助劑進(jìn)行鈍化。產(chǎn)生堿性、含亞硝酸鹽廢液會(huì)對(duì)環(huán)境造成負(fù)面影響。廢液中各參數(shù)范圍：堿濃度0.5%～1.5%；pH值為14。

6.7 鈍化廢液的處理

使用氨基磺酸處理廢液中的NO2，反應(yīng)式為：NH3SO3H+NO2=HSO4+N2+H2O

7 結(jié)束語(yǔ)

乙烯裂解爐水汽系統(tǒng)化學(xué)清洗按以上方案實(shí)施，施工進(jìn)度和施工效率得到很大提高，清洗質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高，各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)控制在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范限定之內(nèi)，有些指標(biāo)遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)值。每道工序無(wú)停止點(diǎn)、無(wú)縫銜接，保證了每一道工序的質(zhì)量。另外，化學(xué)清洗廢液的處理按照國(guó)家法律法規(guī)，現(xiàn)場(chǎng)處理后，運(yùn)至指定污水處理地點(diǎn)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。該化學(xué)清洗方案不同于以往清洗主劑的選擇，有創(chuàng)新，且清洗效果好，受到業(yè)用戶(hù)好評(píng)。

［1］馬紅梅，朱志良.表面活性劑在化學(xué)清洗中的應(yīng)用及研究進(jìn)展［J］.清洗世界，2005（4）：22-27.

［2］吳金生，文強(qiáng)，李建國(guó).從綠色化學(xué)角度考慮工業(yè)清洗環(huán)保化［J］.清洗世界，2006（12）：35-39.

［3］康維.清洗廢液對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題［J］.蘭州醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，1992（4）：276-277.

［4］劉煬.乙烯裂解裝置開(kāi)車(chē)前的化學(xué)清洗［J］.化學(xué)清洗，1997（3）：25-27.

［5］劉玉東，劉慶龍，李荔華.乙烯裂解爐爐管表面積灰的化學(xué)清洗法［J］.石化技術(shù)與應(yīng)用，2008（5）：477-479.

［6］袁長(zhǎng)征，杜知勤.300 kt乙烯裝置裂解廢熱鍋爐化學(xué)清洗與改進(jìn)［J］.中國(guó)電力，1991（1）：31-35.

［7］卓宏杰.合成氨第一廢熱鍋爐化學(xué)清洗［J］.清洗世界，2006 ，22（3）：14-16.

［8］王彥彬.大慶300 kt乙烯裝置鍋爐的化學(xué)清洗［J］.煉油與化工，1997（1）：41-42

［9］莊紹祖.超高壓廢熱鍋爐的化學(xué)清洗［J］.工業(yè)水處理，1988（2）：28-30.

［10］解云龍.裂解爐超高壓蒸汽發(fā)生系統(tǒng)的化學(xué)清洗［J］.中小企業(yè)管理與科技旬刊，2013（24）：303-304.

［11］劉德仁，劉志國(guó).蘭州石化公司石油化工廠毫秒爐高壓蒸氣發(fā)生裝置開(kāi)車(chē)前系統(tǒng)化學(xué)清洗［J］.清洗世界，1988（1）：169-171.

［12］李云峰.廢熱鍋爐的化學(xué)清洗［J］.大氮肥，2005，28（1）：23-24.

Analysis of chemical cleaning process of ethylene cracking furnace

Ma Gengyu
（Project Management Center of PetroChina Daqing Petrochemical Company，Daqing 163714，China）

This paper introduced the procedure and process for chemical cleaning of steam generating system of ethylene cracking furnace,expounded the preparatory work of chemical cleaning,selection of cleaning equipment,control main points,judgement standard of the stop point of each working procedure as well as the final acceptance and analytical method.Innocent treatment was made to the liquid waste according to environmental protection standard,which finally reached the non-pollution and high-quality chemical cleaning standard.

cracking furnace;chemical cleaning;degrease;pickling

TQ221.211

B

1671-4962（2017）05-0034-04

2017-09-18

馬庚瑜，男，工程師，1988年畢業(yè)于東北重型機(jī)械學(xué)院機(jī)械制造專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)從事石油化工工程項(xiàng)目管理工作。