碳化塔水箱的化学清洗

2011-12-23单德山李全文

纯碱工业 2011年6期

关键词：试片缓蚀剂碳化

单德山，李全文

（山东海化股份有限公司纯碱厂，山东潍坊 262737）

经验交流

碳化塔水箱的化学清洗

单德山，李全文

（山东海化股份有限公司纯碱厂，山东潍坊 262737）

我公司采用一次海水作为冷却介质，碳化塔冷却水箱内部易形成水垢。介绍水箱化学清洗方案的确定，清洗剂的缓蚀效率，具体清洗方法，及清洗后的换热效果。

碳化塔；化学清洗；冷却水箱；缓蚀率；效果

我公司采用一次海水作为冷却介质，将碳化反应所放出的热量移出，达到降低出碱液温度而提高转化率的目的。一次海水尽管经过澄清处理，但是海水的水生物及钙、镁离子含量较高，随时间的延长，钛管壁上形成结疤影响换热效率；而且当地海水温度夏天一般在25～30℃，而出碱温度要求控制在28～32℃左右，换热的温差很小。为了达到提高换热效率，降低出碱温度，结合生产的实际，我们对碳化水箱进行化学清洗。

1 化学清洗方案的确定

1.1 化学清洗配方的确定

海化纯碱碳化塔塔体及水箱为铸铁材质，换热管为钛合金，水箱花板与换热管用丁基橡胶连接，两端水箱与塔体连接用螺丝紧固，所加密封垫为氯丁橡胶。

在化学清洗之前，从水箱中采集水垢样进行分析，分析结果如表1。

根据碳化塔的材质和HG／2387－2007《工业设备化学清洗质量标准》及DL／T794－2001《火力锅炉化学清洗导则》，根据水垢的成分分析，采用盐酸、氢氟酸和双氧水为主要清洗介质进行清洗，在清洗的过程中加入强还原剂，以抑制Fe3＋对塔体材质的电位差腐蚀。

表1 水垢成分表

1.2 实验室测定缓蚀效率

为掌控清洗液对碳化塔腐蚀程度，根据碳化塔的材质按照标准制作了试片，进行实验室的缓蚀率测定。

1.2.1 测定步骤

将试片用320＃水砂纸在水平玻璃上前后方向研磨，用丙酮浸泡去油后，用纱布擦干，放入无水乙醇中浸泡2h后擦干，放入干燥器中1h，将试片称重备用。

取盐酸（分析纯）用蒸馏水配成7%（用氢氧化钠标准液滴定，浓度差不应超过±0.1%），取其400 ml，注入500ml的烧杯中，加入一定量的缓蚀剂搅匀，在恒温水浴上恒温至55±2℃时，将3个已知重量的试片用塑料线穿过中间的小孔，悬挂于烧杯中，试片全部被盐酸浸泡，并在恒温下保持2h，取出立即用清水冲洗擦干，放入无水乙醇中，浸泡3min，取出用纱布擦干，放入干燥器中1h后称重。

于同样浓度的盐酸中，在不加缓蚀剂的相同条件下，以另一组同样的试片作同样的处理，进行空白试验。

1.2.2 试验公式

腐蚀速度V＝（W－W1）／2×S

缓蚀率（%）＝（V0－V1）／V0×100%

式中：W——盐酸浸泡前试片重量，g；

W1——盐酸浸泡后试片重量，g；

S——试片与盐酸接触的总面，m2；

V0——未加缓蚀剂的腐蚀速度，g／m2·h；

V1——加缓蚀剂的腐蚀速度，g／m2·h；

2——试片在盐酸中侵泡的时间，h。

注：分别计算出3片的腐蚀速度，取其中的两片数据相近的平均值，计算出腐蚀速率。

1.2.3 测量结果

表3 试片称重结果

1.2.4 试验结果

由以上数据可计算出：

V钛0＝（8.5327－8.53067）／2×0.0013＝0.7808g／m2·h（未加缓蚀剂）

V钛1＝（8.7051－8.7048）／2×0.0013＝0.1154g／m2·h（加缓蚀剂）

缓蚀率（钛）＝（0.7808－0.1154）／0.7808×100%＝85.22%

V钢0＝（32.9392－32.7158）／2×0.0017＝65.7059g／m2·h（未加缓蚀剂）

V钢1＝（32.2132－32.1836）／2×0.0017＝8.7059g／m2·h（加缓蚀剂）

缓蚀率（钢）＝（65.7059－8.7059）／65.7059×100%＝86.75%

由试验结果看，缓蚀率钛管为85.22%，碳钢为86.75%，缓蚀效果良好。

2 清洗方案实施

2.1 清洗工艺流程

由碳化水箱海水进水口安装进液阀门，出口安装回液阀，并将清洗液槽、循环泵连接起来，组成清洗回路。清洗流程即：加清水循环→人工预热→加缓蚀剂→加清洗剂→及时化验→钝化预膜。

2.2 清洗操作

向碳化塔水箱加入清水进行冲洗，冲洗设备内的淤泥杂物，确认设备及管线无漏点后，即开泵循环1h，检查水箱无异常情况发生。向酸洗槽内加入蒸汽加热，加热水温至40～50℃，把缓蚀剂从配酸槽中加入，循环2h。把各种清洗剂加入配酸槽。清洗时，每隔30min化验一次清洗液中H＋的浓度，每隔60min化验一次Fe2＋、Fe3＋的浓度，当Fe2＋、Fe3＋和Cr2＋掩蔽剂的浓度超过或达到0.1mol／L，要补充0.1%的还原剂和0.1%掩蔽剂；当H＋浓度低于0.5mol／L时，要补充清洗剂，使得H＋浓度维持在0.5～1.0mol／L之间，清洗至终点时，H＋浓度维持在0.2～0.4mol／L之间，并以连续两次以上H＋浓度变化不超过0.2%为清洗终点。清洗时，每隔90min检查一次实验试片，以确保缓蚀率。

酸洗结束以后，必须中和，以防止在酸洗后裸露的金属产生二次腐蚀，这就要在设备内部表面形成一层致密的保护膜，具体方法是将配制好的钝化中和剂加入配酸槽，并向配酸槽内加热80℃的温度，维持这个温度，开泵循环8h后排放。排放后用清水冲洗。

2.3 化学清洗数据

表3 化学清洗数据

3 化学清洗效果

从表4中的数据可以看出，化学清洗以后，海水的出水温度平均提高3～4℃，说明钛管的换热效率比化学清洗前已提高；从化学清洗后出碱液温度来看，比清洗以前降低3～5℃，基本达到生产的要求，清洗效果良好。实施化学清洗，降低了出碱液的温度，提高了碳化转化率，降低了盐的消耗，降低了系统的循环量，达到了化学清洗的目的。