馬玲,孔祥軍,張振昌,牛春革,李磊

(中國(guó)石油克拉瑪依石化分公司煉油化工研究院,新疆克拉瑪依 834000)

一種導(dǎo)熱油系統(tǒng)清洗方法及效果評(píng)價(jià)

馬玲,孔祥軍,張振昌,牛春革,李磊

(中國(guó)石油克拉瑪依石化分公司煉油化工研究院,新疆克拉瑪依 834000)

導(dǎo)熱油長(zhǎng)期使用后,導(dǎo)熱油系統(tǒng)管線及反應(yīng)釜夾套內(nèi)易形成大量油泥、積炭等污垢,影響系統(tǒng)正常使用,需及時(shí)進(jìn)行清洗。針對(duì)以上問(wèn)題,通過(guò)斑點(diǎn)試驗(yàn)和離心試驗(yàn)進(jìn)行了分散劑加量考察,確定了清洗油添加劑配方為質(zhì)量比 2%分散劑 +98%清洗油;以此清洗油配方進(jìn)行導(dǎo)熱油系統(tǒng)清洗,采用分光光度法監(jiān)測(cè)清洗油中油泥含量,建立了導(dǎo)熱油清洗效果的評(píng)價(jià)方法,并對(duì)導(dǎo)熱油系統(tǒng)清洗過(guò)程進(jìn)行了跟蹤評(píng)價(jià),結(jié)果顯示清洗效果良好。

導(dǎo)熱油;清洗;結(jié)垢;效果

Abstract:After long-term use of heat-transfer oil,oil sludge and coke w ere form ed in the heat-transfer oilpipe and react ion kettles,affecting the efficiency of heat-transfer.A im ing at these problem s,the dispersant dosage w as investigated through spot test and centrifuge test.The heat-transferoil system w as cleaned using the cleanout oilconsisting of 2%dispersant and 98%base oil.Sludge amount w as detected through spectrophotom etry m ethod and the evaluating m ethod of heat-transfer o il system w as established.The follow-up evaluation result of the cleaning process show ed that the cleaning effect is good.

Key words:heat-transfer oil;cleanout;scale;effect

0 引言

導(dǎo)熱油是一種優(yōu)良的有機(jī)載熱體。在換熱設(shè)備系統(tǒng)中以液相循環(huán)達(dá)到傳遞熱量的目的,是一種新的節(jié)能技術(shù)。導(dǎo)熱油具有高溫低壓的傳熱性能,系統(tǒng)可在350℃下常壓運(yùn)行,安全性好,穩(wěn)定性高,傳熱性好,運(yùn)行維修費(fèi)低,有顯著的節(jié)能效果(比蒸汽熱力系統(tǒng)節(jié)能約 30%～50%)[1]。

導(dǎo)熱油在加熱過(guò)程中易被氧化,高溫下油品酸值增大且變化率較大。其運(yùn)動(dòng)粘度逐漸增加,這是由于導(dǎo)熱油組分在高溫下發(fā)生熱裂解、熱縮聚反應(yīng)。熱裂解反應(yīng)結(jié)果導(dǎo)致生成小分子化合物,使其粘度減少;而熱縮聚反應(yīng)生成高分子產(chǎn)物,使其粘度增大。小分子化合物會(huì)有少量揮發(fā),使油品粘度增大,當(dāng)使用溫度在 350～400℃時(shí)易發(fā)生熱裂解,在管道、設(shè)備內(nèi)壁生成積炭,影響傳熱效率,加速傳導(dǎo)油老化失效,也使?fàn)t體、管道局部過(guò)熱,損害機(jī)械強(qiáng)度危及人身安全。導(dǎo)熱油在管道的結(jié)垢不同程度地縮小了輸油管路的流通面積,增大了摩擦阻力,加大了輸送能耗,降低了管道的輸油能力,甚至有時(shí)還會(huì)導(dǎo)致初凝停流等事故發(fā)生。此外,導(dǎo)熱油產(chǎn)生油垢焦垢可使管壁熱阻增加,生產(chǎn)過(guò)程能耗增加,設(shè)備壽命縮短,垢層也使設(shè)備內(nèi)徑變小,物料流動(dòng)壓降增大,收率降低,操作周期縮短,嚴(yán)重影響生產(chǎn)[2]。所以,當(dāng)熱媒爐導(dǎo)熱油達(dá)到報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)時(shí),要及時(shí)更換并對(duì)導(dǎo)熱油系統(tǒng)進(jìn)行徹底的清洗,延長(zhǎng)熱媒爐的使用壽命。

導(dǎo)熱油的清洗方式一般分為化學(xué)方法和物理方法?；瘜W(xué)方法是使用合適的化學(xué)藥劑,使其與污垢發(fā)生反應(yīng)而轉(zhuǎn)化或剝離,從而清除污垢?；瘜W(xué)清洗方法中使用的化學(xué)清洗劑又可分為無(wú)機(jī)清洗劑和有機(jī)清洗劑?；瘜W(xué)清洗法的關(guān)鍵是需要針對(duì)污垢的特點(diǎn)選擇合適的化學(xué)藥劑,而對(duì)于致密的石墨化積炭垢,由于其化學(xué)穩(wěn)定性,很難找到合適的化學(xué)藥劑去清洗它。物理清洗是不使用化學(xué)藥劑的清洗,如高壓水射流和轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的清潔頭機(jī)械清洗[3]。

2009年,中國(guó)石油克拉瑪依石化分公司煉油化工研究院針對(duì)化工中試裝置已經(jīng)運(yùn)行 8年的導(dǎo)熱油系統(tǒng),進(jìn)行了熱油系統(tǒng)管線及反應(yīng)釜夾套內(nèi)沉積物的清洗工作。其操作方法及技術(shù)特點(diǎn)是:將舊導(dǎo)熱油排凈,加入含清洗油添加劑的清洗油對(duì)導(dǎo)熱油系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)清洗,清洗一定時(shí)間后,排掉清洗油(回收利用),對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行吹掃后,重新加入L-QC320導(dǎo)熱油。本試驗(yàn)建立了導(dǎo)熱油清洗效果評(píng)價(jià)方法、提供了清洗油添加劑配方,并跟蹤評(píng)價(jià)了實(shí)際清洗效果。

1 試驗(yàn)部分

1.1 方法設(shè)計(jì)

將廢導(dǎo)熱油排空,加入添加清洗劑的清洗油。使系統(tǒng)循環(huán)加熱至(80±5)℃,清洗劑使結(jié)焦分散溶解于清洗油中,檢測(cè)清洗油中的油泥含量,當(dāng)油泥含量不再增加時(shí),認(rèn)為整個(gè)系統(tǒng)沖洗完畢,將清洗油排出。

1.2 建立檢測(cè)油泥含量方法

當(dāng)光線通過(guò)某種物質(zhì)的溶液時(shí),透過(guò)光的強(qiáng)度會(huì)減弱,因?yàn)橛幸徊糠止庠谌芤旱谋砻姹环瓷浠蚍稚?一部分光被物質(zhì)所吸收,還有一部分光透過(guò)溶液,即:入射光 =反射光 +分散光 +吸收光 +透過(guò)光。根據(jù)朗伯 -比耳定律:溶液對(duì)光的吸收程度與溶液的濃度及液層厚度的乘積成正比[4]。分光光度法是利用物質(zhì)所特有的吸收光譜來(lái)鑒別物質(zhì)或測(cè)定其含量的分析檢測(cè)技術(shù),吸光度是用來(lái)衡量光被吸收程度的一個(gè)物理量。利用 721分光光度計(jì)吸光度的測(cè)定原理,如果用含清洗油添加劑的清洗油作為“空白”去校正反射、分散等因素造成的入射光的損失,則入射光 =吸收光 +透過(guò)光,從理論上講用該方法測(cè)定清洗油中油泥含量是可行的。

為驗(yàn)證該方法的可行性、準(zhǔn)確性,特按以下條件配制一組不同油泥量的樣品,分別用吸光度測(cè)定法與濁度測(cè)定方法做標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行比對(duì)。表 1為實(shí)驗(yàn)室條件下配制一定濃度油泥的吸光度、透射比及濁度測(cè)定結(jié)果。

表 1 吸光度、透射比及濁度測(cè)定結(jié)果

圖1～圖3分別是吸光度測(cè)定曲線、透射比測(cè)定曲線及濁度測(cè)定曲線。

從圖 1～圖 3可看出:

(1)吸光度的測(cè)定曲線隨著油泥量的增加,吸光度增加,基本呈線性關(guān)系,對(duì)應(yīng)性較好;

圖1 吸光度測(cè)定曲線

(2)當(dāng)濃度大于 1500μg/g時(shí),透射比測(cè)定曲線基本無(wú)變化,無(wú)法反映濃度與透射比的對(duì)應(yīng)性;

(3)當(dāng)濃度大于 1500μg/g時(shí),濁度測(cè)定曲線也基本無(wú)變化,也無(wú)法反映濃度與濁度的對(duì)應(yīng)性。

圖2 透射比測(cè)定曲線

圖3 濁度測(cè)定曲線

因此,用 721分光光度計(jì)吸光度的測(cè)定來(lái)評(píng)價(jià)現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)熱油清洗效果,方法操作簡(jiǎn)便、快捷,利于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)油泥含量。以吸光度作為標(biāo)準(zhǔn)曲線,吸光度y=K×油泥濃度 x+校正值,即 y=0.0004x+ 0.0523?，F(xiàn)場(chǎng)清洗時(shí),從達(dá)到清洗溫度起每 1 h取 1次樣進(jìn)行檢測(cè),隨著清洗時(shí)間的延長(zhǎng),吸光度應(yīng)該逐步增加(即油泥量逐步增加),當(dāng)吸光度基本無(wú)變化或變化率不大于 2%后,認(rèn)為已達(dá)到清洗終點(diǎn)。

1.3 分散劑加量考察

1.3.1 斑點(diǎn)試驗(yàn)

斑點(diǎn)試驗(yàn)方法是反映潤(rùn)滑油分散油泥能力的,添加分散性能不同的分散劑,濾紙上油斑的形態(tài)有所不同。按照 GB 7607-87“汽車柴油機(jī)潤(rùn)滑油換油指標(biāo)”中“內(nèi)燃機(jī)油濾紙斑點(diǎn)試驗(yàn)方法”取油樣(約 0.02 g)滴在濾紙中心,4 h后,觀察濾紙。試驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)油泥量為0.5%～1%時(shí),添加 2%的清洗劑,分散效果較好。

1.3.2 離心試驗(yàn)

從中試裝置取回含油泥的廢導(dǎo)熱油,采用 721分光光度計(jì)吸光度的測(cè)定法得知含油泥 21.69%。將其進(jìn)行轉(zhuǎn)速為 4000 r/min、時(shí)間為 30 min的室溫下離心分離試驗(yàn),并取分離后上部油樣測(cè)吸光度,計(jì)算出含油泥量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表 2。

表2 離心試驗(yàn) %

從離心實(shí)驗(yàn)結(jié)果看,加分散劑離心后的渣量與分渣后測(cè)得的油泥含量基本等于取回廢導(dǎo)熱油中的油泥含量,由此,可進(jìn)一步證明采用吸光度檢測(cè)油泥含量方法的可行性。

1.3.3 清洗油配方的確定

根據(jù)斑點(diǎn)試驗(yàn)及離心分離試驗(yàn)結(jié)果,2%的分散劑加入量清洗效果就十分理想,因此確定清洗油添加劑配方為:2%分散劑 +98%清洗油。

2 現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證試驗(yàn)

事先將克拉瑪依石化分公司煉油化工研究院化工中試廠房導(dǎo)熱油系統(tǒng)舊導(dǎo)熱油徹底排凈后,加入含分散劑的清洗油,清洗試驗(yàn)情況如圖 4所示。

圖4 油泥含量 -清洗時(shí)間趨勢(shì)

從試驗(yàn)數(shù)據(jù)看出,隨著清洗時(shí)間的延長(zhǎng),油泥含量增加,清洗到一定時(shí)間后油泥含量不再增加,說(shuō)明繼續(xù)清洗已經(jīng)沒(méi)有效果了。

3 結(jié)論

(1)用 721分光光度計(jì)吸光度的測(cè)定來(lái)評(píng)價(jià)現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)熱油清洗效果,方法操作簡(jiǎn)便、快捷,利于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)油泥含量。

(2)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)跟蹤試驗(yàn),進(jìn)一步驗(yàn)證了用 721分光光度計(jì)吸光度的測(cè)定來(lái)評(píng)價(jià)現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)熱油清洗效果的方法是可行的。

[1]田學(xué)雙.蒸炒鍋改用導(dǎo)熱油加熱[J].中國(guó)油脂,1997,22 (5):20-21.

[2]王海鷹.燃煤導(dǎo)熱油爐作為烘干窯熱源的分析與比較[J].玻璃纖維,1998(4):32-34.

[3]劉憲秋.導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)的清洗[J].清洗世界,2008,24 (11):17-20.

[4]張永清.化學(xué)分析工(中級(jí))[M].北京:中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社,2006.

A C leaning M e thod of Hea t-Transfe r O il hea ting Sys tem and the Effec t Eva lua tion

MA Ling,K ONG Xiang-jun,ZHANG Zhen-chang,N IU Chun-ge,LILei
(Petroleum Processing&Petrochem icalResearch Institute of PetroChina Karam ay Petrochem icalCompany,Karam ay 834000,China)

TE626.39

A

2010-04-29。

馬玲(1970-),女,工程師,2005年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)(北京)化學(xué)工程專業(yè),碩士,現(xiàn)從事煉廠注劑等方面的研究工作。

1002-3119(2010)06-0018-03