一种导热油系统清洗方法及效果评价

马玲,孔祥军,张振昌,牛春革,李磊

(中国石油克拉玛依石化分公司炼油化工研究院,新疆克拉玛依 834000)

一种导热油系统清洗方法及效果评价

马玲,孔祥军,张振昌,牛春革,李磊

(中国石油克拉玛依石化分公司炼油化工研究院,新疆克拉玛依 834000)

导热油长期使用后,导热油系统管线及反应釜夹套内易形成大量油泥、积炭等污垢,影响系统正常使用,需及时进行清洗。针对以上问题,通过斑点试验和离心试验进行了分散剂加量考察,确定了清洗油添加剂配方为质量比 2%分散剂 +98%清洗油;以此清洗油配方进行导热油系统清洗,采用分光光度法监测清洗油中油泥含量,建立了导热油清洗效果的评价方法,并对导热油系统清洗过程进行了跟踪评价,结果显示清洗效果良好。

导热油;清洗;结垢;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

导热油是一种优良的有机载热体。在换热设备系统中以液相循环达到传递热量的目的,是一种新的节能技术。导热油具有高温低压的传热性能,系统可在350℃下常压运行,安全性好,稳定性高,传热性好,运行维修费低,有显著的节能效果(比蒸汽热力系统节能约 30%～50%)[1]。

导热油在加热过程中易被氧化,高温下油品酸值增大且变化率较大。其运动粘度逐渐增加,这是由于导热油组分在高温下发生热裂解、热缩聚反应。热裂解反应结果导致生成小分子化合物,使其粘度减少;而热缩聚反应生成高分子产物,使其粘度增大。小分子化合物会有少量挥发,使油品粘度增大,当使用温度在 350～400℃时易发生热裂解,在管道、设备内壁生成积炭,影响传热效率,加速传导油老化失效,也使炉体、管道局部过热,损害机械强度危及人身安全。导热油在管道的结垢不同程度地缩小了输油管路的流通面积,增大了摩擦阻力,加大了输送能耗,降低了管道的输油能力,甚至有时还会导致初凝停流等事故发生。此外,导热油产生油垢焦垢可使管壁热阻增加,生产过程能耗增加,设备寿命缩短,垢层也使设备内径变小,物料流动压降增大,收率降低,操作周期缩短,严重影响生产[2]。所以,当热媒炉导热油达到报废标准时,要及时更换并对导热油系统进行彻底的清洗,延长热媒炉的使用寿命。

导热油的清洗方式一般分为化学方法和物理方法。化学方法是使用合适的化学药剂,使其与污垢发生反应而转化或剥离,从而清除污垢。化学清洗方法中使用的化学清洗剂又可分为无机清洗剂和有机清洗剂。化学清洗法的关键是需要针对污垢的特点选择合适的化学药剂,而对于致密的石墨化积炭垢,由于其化学稳定性,很难找到合适的化学药剂去清洗它。物理清洗是不使用化学药剂的清洗,如高压水射流和转动设备带动旋转的清洁头机械清洗[3]。

2009年,中国石油克拉玛依石化分公司炼油化工研究院针对化工中试装置已经运行 8年的导热油系统,进行了热油系统管线及反应釜夹套内沉积物的清洗工作。其操作方法及技术特点是:将旧导热油排净,加入含清洗油添加剂的清洗油对导热油系统进行循环清洗,清洗一定时间后,排掉清洗油(回收利用),对系统进行吹扫后,重新加入L-QC320导热油。本试验建立了导热油清洗效果评价方法、提供了清洗油添加剂配方,并跟踪评价了实际清洗效果。

1 试验部分

1.1 方法设计

将废导热油排空,加入添加清洗剂的清洗油。使系统循环加热至(80±5)℃,清洗剂使结焦分散溶解于清洗油中,检测清洗油中的油泥含量,当油泥含量不再增加时,认为整个系统冲洗完毕,将清洗油排出。

1.2 建立检测油泥含量方法

当光线通过某种物质的溶液时,透过光的强度会减弱,因为有一部分光在溶液的表面被反射或分散,一部分光被物质所吸收,还有一部分光透过溶液,即:入射光 =反射光 +分散光 +吸收光 +透过光。根据朗伯 -比耳定律:溶液对光的吸收程度与溶液的浓度及液层厚度的乘积成正比[4]。分光光度法是利用物质所特有的吸收光谱来鉴别物质或测定其含量的分析检测技术,吸光度是用来衡量光被吸收程度的一个物理量。利用 721分光光度计吸光度的测定原理,如果用含清洗油添加剂的清洗油作为“空白”去校正反射、分散等因素造成的入射光的损失,则入射光 =吸收光 +透过光,从理论上讲用该方法测定清洗油中油泥含量是可行的。

为验证该方法的可行性、准确性,特按以下条件配制一组不同油泥量的样品,分别用吸光度测定法与浊度测定方法做标准曲线进行比对。表 1为实验室条件下配制一定浓度油泥的吸光度、透射比及浊度测定结果。

表 1 吸光度、透射比及浊度测定结果

图1～图3分别是吸光度测定曲线、透射比测定曲线及浊度测定曲线。

从图 1～图 3可看出:

(1)吸光度的测定曲线随着油泥量的增加,吸光度增加,基本呈线性关系,对应性较好;

图1 吸光度测定曲线

(2)当浓度大于 1500μg/g时,透射比测定曲线基本无变化,无法反映浓度与透射比的对应性;

(3)当浓度大于 1500μg/g时,浊度测定曲线也基本无变化,也无法反映浓度与浊度的对应性。

图2 透射比测定曲线

图3 浊度测定曲线

因此,用 721分光光度计吸光度的测定来评价现场导热油清洗效果,方法操作简便、快捷,利于现场检测油泥含量。以吸光度作为标准曲线,吸光度y=K×油泥浓度 x+校正值,即 y=0.0004x+ 0.0523。现场清洗时,从达到清洗温度起每 1 h取 1次样进行检测,随着清洗时间的延长,吸光度应该逐步增加(即油泥量逐步增加),当吸光度基本无变化或变化率不大于 2%后,认为已达到清洗终点。

1.3 分散剂加量考察

1.3.1 斑点试验

斑点试验方法是反映润滑油分散油泥能力的,添加分散性能不同的分散剂,滤纸上油斑的形态有所不同。按照 GB 7607-87“汽车柴油机润滑油换油指标”中“内燃机油滤纸斑点试验方法”取油样(约 0.02 g)滴在滤纸中心,4 h后,观察滤纸。试验结果表明:当油泥量为0.5%～1%时,添加 2%的清洗剂,分散效果较好。

1.3.2 离心试验

从中试装置取回含油泥的废导热油,采用 721分光光度计吸光度的测定法得知含油泥 21.69%。将其进行转速为 4000 r/min、时间为 30 min的室温下离心分离试验,并取分离后上部油样测吸光度,计算出含油泥量。实验结果如表 2。

表2 离心试验 %

从离心实验结果看,加分散剂离心后的渣量与分渣后测得的油泥含量基本等于取回废导热油中的油泥含量,由此,可进一步证明采用吸光度检测油泥含量方法的可行性。

1.3.3 清洗油配方的确定

根据斑点试验及离心分离试验结果,2%的分散剂加入量清洗效果就十分理想,因此确定清洗油添加剂配方为:2%分散剂 +98%清洗油。

2 现场验证试验

事先将克拉玛依石化分公司炼油化工研究院化工中试厂房导热油系统旧导热油彻底排净后,加入含分散剂的清洗油,清洗试验情况如图 4所示。

图4 油泥含量 -清洗时间趋势

从试验数据看出,随着清洗时间的延长,油泥含量增加,清洗到一定时间后油泥含量不再增加,说明继续清洗已经没有效果了。

3 结论

(1)用 721分光光度计吸光度的测定来评价现场导热油清洗效果,方法操作简便、快捷,利于现场检测油泥含量。

(2)通过现场跟踪试验,进一步验证了用 721分光光度计吸光度的测定来评价现场导热油清洗效果的方法是可行的。

[1]田学双.蒸炒锅改用导热油加热[J].中国油脂,1997,22 (5):20-21.

[2]王海鹰.燃煤导热油炉作为烘干窑热源的分析与比较[J].玻璃纤维,1998(4):32-34.

[3]刘宪秋.导热油加热系统的清洗[J].清洗世界,2008,24 (11):17-20.

[4]张永清.化学分析工(中级)[M].北京:中国劳动社会保障出版社,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。

马玲(1970-),女,工程师,2005年毕业于中国石油大学(北京)化学工程专业,硕士,现从事炼厂注剂等方面的研究工作。

1002-3119(2010)06-0018-03