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硫酸装置冷却器清洗方法,管壳酸洗式冷却器效果怎么样?

20-06-18换热器清洗技术围观19

简介 浓硫酸冷却器有排管式冷却器、管壳式酸冷却器(带阳极保护或不带阳极保护)和板式酸冷却器等类型。硫酸装置冷却器清洗方法,管壳酸洗式冷却器效果怎么样?排管式冷却器结构简单,建设费用低,对冷却水质无特殊要求。

浓硫酸冷却器有排管式冷却器、管壳式酸冷却器(带阳极保护或不带阳极保护)和板式酸冷却器等类型。硫酸装置冷却器清洗方法管壳酸洗式冷却器效果怎么样?排管式冷却器结构简单,建设费用低,对冷却水质无特殊要求。但其因使用寿命短、可靠性差、传热系数低、占地面积大、操作环境恶劣等原因,已被淘汰。带阳极保护的管壳式酸冷却器采用固定管壳式结构,壳程走酸,管程走水,冷却介质采用工业循环水。带阳极保护酸冷却器的主材质是316L不锈钢,壳体采用304不锈钢,并附阳极保护装置。该浓酸冷却器设备紧凑、占地面积小、不易发生泄漏、运行安全可靠、使用寿命长、操作方便。随着耐热浓硫酸腐蚀的不锈钢的研发及工业化应用,诸如SXZeCor等高硅奥氏体不锈钢,可用于制作管壳式酸冷却器而无需附加阳极保护。这种管壳式酸冷却器进一步简化了设备本身的操作,但由于材料价格较高,使用受到了限制。板式浓酸冷却器的材质选择由酸浓、酸温决定。对于酸温小于9OCC(HSO)98%硫酸,可选择HastelloyC276;酸温在90120cC时,可选择HastelloyD-205_1J。板式浓酸冷却器因其传热系数高(3000WmK)、占地面积小、操作维护较为简便而被用户认可并采用。但因其价格比阳极保护管壳式酸冷却器要高,其应用受到一定的局限。国内硫酸生产企业大部分采用带阳极保护管壳式浓酸冷却器,个别企业采用不带阳极保护管壳式酸冷却器或板式酸冷却器。本文对某硫酸装置干吸系统一吸酸冷却器结垢的原因进行分析,并提出采用不同的清洗剂和清洗方法进行清洗。该一吸酸冷却器为不带阳极保护管壳式酸冷却器。

1管壳式酸冷却器结垢原因分析

硫酸装置冷却器清洗方法,管壳酸洗式冷却器效果怎么样?管壳式酸冷却器用于干吸系统浓硫酸冷却降温,浓硫酸走壳程,循环水走管程。在运行一段时间后,发现干吸塔入口酸温居高不下,酸侧和水侧温差较小。经原因排查,确定酸侧和水侧均存在结垢问题。拆开设备检查发现,酸侧和水侧结垢非常严重。下面就酸侧和水侧结垢原因逐一进行分析。

1.1水侧结垢

浓硫酸冷却器采用循环水冷却。国内大多硫酸生产企业所用的循环水未进行软化处理,即采用工业用水。所以在运行一段时间后,冷却器的换热列管易产生结垢。这主要因为工业用水中含有的

Ca2"易生成CaCO,黏结在管壁。通过对结垢成分分析,证明了其主要成分是钙元素。影响钙结垢的因素有很多,比如温度、压力、流速、pH值等。

1.工.1温度对结垢的影响

温度对结垢的影响主要是改变结垢盐类的溶解度、一般结垢盐类在水里的溶解度随温度升高而降低。盐类垢以碳酸盐为主。当温度升高时,

Ca(HCO))分解产生CaCO、导致结垢,反应方程式为∶

Ca(HCO,)2—CaCO,1+CO+H,0 (

该反应为吸热反应。温度升高,平衡向右移动,有利于CaCO,析出

1.1.2 压方对结垢的影响

因CaCO,结垢反应有气体生成,受压力影响较

大。压力降低,反应式(1)向右进行,促进CaCO, 结垢。

1.1.3 流速对结垢的影响

污垢成长率随流体速度增大而减小。当流速增加时,结垢不容易沉积;当流速降低时,冷却介质中携带的固体颗粒和微生物排泄物沉积概率增大, 管道结垢的概率也明显加大,特别是在结构突变的部位。

1.1.4 pH值对结垢的影响

研究结果表明:提高溶液 pH值,碳酸盐结晶速度加快,渐进污垢热阻增大,污垢形成的诱导期缩短,可促进污垢的生长当;但溶液pH值过低时,易加速金属设备的腐蚀,导致腐蚀结垢。因此,需要综合考虑以上两方面的问题,合理选择介质的pH 值,推存介质pH值在6.5-7.5。

1.2 酸侧结垢

通过对酸侧结垢成分分析,发现主要成分为硅元素。硫酸装置冷却器清洗方法,管壳酸洗式冷却器效果怎么样?分析其原因并通过对生产水化验分析,发现结垢中硅含量较高,说明酸侧结垢的主要成分是硅胶。

酸侧结垢主要是由于干吸系统补充水里含有的SiO2形成硅溶胶。硅溶胶为纳米级的二氧化硅颗粒在水中或溶剂中的分散液,又名硅酸溶胶,或二氧化硅水溶胶。由于硅溶胶中的SiO2含有大量的水及羟基,故硅溶胶的分子式可以表示为mSiO,·nH,0。粒子多以球状单个或多个聚集,胶体微粒直径一般在10~100nm。由于是浓硫酸环境,硅溶胶内的水分被浓硫酸吸收。硅溶液在失去水分时,单体硅酸逐渐聚合成高聚硅胶。随水分的蒸发,胶体分子增大、最后形成-SIO-0-SIO-涂膜。其具有良好的黏结性,会牢固地附着在换热管的表面。由于硅溶胶的粒径较小,其具有较大的比表面积(为50~400m²/g)。硅溶胶具有较大的吸附性。硅溶胶中无数胶团产生的无数网络结构空隙,在一定条件下可吸附溶液中的无机物和有机物。

某干吸系统一吸酸冷却器采用不带阳极保护的管壳式酸冷却器。一吸塔补充水量为8m²/h,补充水中SiO,质量分数为0.004%。运行1年时间后, 取出冷却器酸侧污垢分析,SiO3质量分数为

78.61%。由于硅溶胶具有较强的吸附能力,可吸附设备、管道内的杂质,并在酸侧管壁上形成颜色很深的污垢。

2 管壳式酸冷却器污垢清洗方法

由于酸冷却器结垢产生的污垢增加了流体与传热面之间的传热热阻,不仅降低其传热性能,而且还会减小管道的流体截面积。在流量维持恒定的情况下,导致流体流速增大。污垢还会导致管道表面的粗糙度增加。这些都会引起壳程的阻力增大。硫酸装置冷却器清洗方法,管壳酸洗式冷却器效果怎么样?

酸冷却器污垢清洗分为水侧污垢清洗和酸侧污垢清洗。由于结垢的成分不同,需采用不同的清洗剂和清洗方法。一般水侧污垢采用酸洗,酸侧污垢采用热碱洗。

2.1 水侧污垢清洗

水侧污垢清洗程序为水冲洗—酸洗一中和—水冲洗—钝化。

化学清洗具体操作步骤有:①根据设备清洗流程图连接设备、管道;②将缓蚀剂加入循环水槽中;③然后加入工业硝酸,将清洗液配成w(HNO,)为10%~12%的硝酸溶液;④酸洗过程中每隔 30 min 进行酸液浓度测试,当清洗液w(HNO,)低于4%时,则需补酸;如发现清洗液浓度过高时可加水调节,同时按比例加缓蚀剂及硝酸;⑤当清洗液浓度不再变化、不再有气泡产生时即确定清洗完成;⑥将酸液排去,用大量清水冲洗,用pH 试纸测试其 pH值大于或等于7 时,确定清水冲洗完成。

2.2 酸侧污垢清洗

酸侧污垢清洗程序为碱洗—水冲洗—钝化。具体操作步骤有:①根据设备上的管口连接管道;②配置n(NaOH)为2%的NaOH溶液,并将溶液加热至80~93 ℃;③维持循环液pH值大于或等于8;④当清洗液浓度不再变化即确定清洗完成;⑤将碱液排去,用大量软水冲洗,用pH 试纸测试其pH值小于或等于7时,确定软水冲洗完成;⑥开启浓酸循环泵,钝化管道。

3 酸冷却器清洗后使用效果

硫酸装置冷却器清洗方法,管壳酸洗式冷却器效果怎么样?某装置一吸酸冷却器运行1年多时间,由于酸侧和水侧结垢,传热系数下降,循环酸温差和循环水温差均较小,干吸塔人口酸温度长期较高,对生产操作造成较大影响。经过对酸侧和水侧污垢进行清洗后,酸冷却器的换热能力得到了恢复。

 

 

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