EO装置换热器的脱脂清洗

徐永杰,徐文斌，武晓伟

（1.南京工大环境科技有限公司，江苏南京210000；2.安徽职业技术学院，安徽合肥230011；3.洛阳双瑞特种装备有限公司，河南洛阳471000）

换热器在制造、加工、焊接及安装过程中，会产生表面油污和氧化物等油脂污垢，而高速流动的介质与油脂摩擦可能会发生爆炸[1]，因此，环氧乙烷（EO）装置对设备及管线的洁净度要求很高，设备出厂必须按照图纸设计要求进行脱脂处理，以减小安全隐患[2]。

茂名石化20万t/a环氧乙烷装置共有四台固定管板式换热器，分别为两台DN2000 mm，一台DN1600，一台DN1400，为了保证设备本身不受损并顺利完成脱脂，需合理选择脱脂工艺。一般脱脂工艺易受温度与脱脂剂分子浓度的影响[3-5]；另外，时间因素也是影响脱脂效率的主要因素。

1 脱脂方案

1.1 脱脂方法

设备脱脂一般有灌浸法、擦拭法、喷淋法、循环法和超声波法[6]。基于换热器的结构特点及外型参数，灌浸法、喷淋法都不适合本装置的脱脂清洗；擦拭法脱脂难以达到预期的脱脂效果；超声波法清洗时间过长，会引起设备表面光洁度损伤；因而最终选择循环法进行脱脂，将配比好的脱脂液充满设备内部，并循环流动清洗。

1.2 脱脂剂选用原则

（1）不能对容器设备本身的形态造成明显改变。

（2）不能改变容器设备本身的材质性质。

（3）不能腐蚀容器表面。

（4）最好无毒，成本低。

脱脂剂的选择需满足上述要求并同时达到设计的技术指标要求，综合热泵部件的脱脂经验，选择工业上应用广泛的金属清洗剂与氢氧化钠配制溶液进行脱脂。

根据设备的油污特性，确定脱脂剂的脱脂液浓度为8%～13%，温度为50℃～70℃。

1.3 脱脂中相关设备的改造

目标换热器脱脂采用循环法，考虑到设备结构特点及场地操作条件，决定将装置水平放置进行脱脂。为了保证脱脂清洗时设备内部充满脱脂液，在换热器管程进出口位置增加法兰盖及外伸管件，保证管件的外伸高度H大于设备半径R。其示意及效果图见图1和图2。

图1 设备改造示意图

图2 外伸管件实物

1.4 脱脂操作流程

脱脂循环采用循环泵驱动脱脂液，按图3 搭建管道，形成独立完整的循环清洗系统。关键操作流程如下：

（1）设备先进行水压试验。

（2）水压试验合格后，对目标换热器按图1进行改造，然后一端封闭，一端与过渡水槽连接。加热过渡水槽中的脱脂液，持续向换热器内部充注脱脂液，直至充满内部空间，不存在气室，保证脱脂效果。

（3）开启目标换热器的封闭端，与清洗管路系统相连通。

（4）开启循环泵进行脱脂液循环，调整阀门开度，控制流量。

（5）为保证脱脂液的温度，加热脱脂循环中的过渡水槽。

（6）循环一个周期24 h，然后进行脱脂检测，确认是否脱脂干净。根据检测结果判定合格或再循环。

（7）检测合格后，清理脱脂液，并用洁净水冲洗设备内表面，最终检测残水pH 值≤7.5 为合格，其中冲洗不锈钢的水需保证氯离子含量≤25 mg/L。

（8）设备排水完成后，用压缩空气吹扫，确保设备内无残留水。

图3 脱脂流程图

1.5 脱脂效果的判定

按脱脂验收规范，设备脱脂后应当检验脱脂效果。首先目测设备内表面已恢复金属本色，表面清洁，无残留氧化物焊渣等杂物；再采用波长320～380 nm的紫外光照射换热器内表面，无紫蓝色荧光为合格，说明油污被清洗干净[7]。

1.6 设备的存放及运输

换热器内部脱脂清洗完成，且吹扫干燥后，应及时用薄不锈钢板和适当的3 mm橡胶垫片与管口法兰用螺栓紧固，螺纹接头必须用丝堵塞住，以避免二次污染。

管壳程分别充入0.1 MPa 的氮气，然后，设备固定于特制鞍座上，充氮运输。途中棚布覆盖，防尘、防雨、防污。

1.7 安全规定

脱脂作业过程中存在一定的风险和安全隐患，为了确保工作人员的人身安全，有必要做好详细的安全举措。

（1）参加脱脂施工的人员要进行技术交底和安全培训，并严格按照施工方案进行施工。同时告知项目监理人员进行脱脂见证。

（2）脱脂剂的存放：氢氧化钠摆放时应在下方用木质基础垫高，金属清洗剂应置于阴凉、避光、通风的库房，并与氢氧化钠分开存放，并且使用具有产品质量证明文件的合格脱脂剂。

（3）脱脂现场应清除所有易燃易爆物品和脱脂无关的杂物，划出作业区域，无关人员不得入内，并设置操作警示牌，做好防火、防爆、防毒措施。

（4）由于脱脂剂易污染和灼伤皮肤，工作时脱脂人员应穿戴防护工作服。

2 成本分析

换热器脱脂过程历时5天，但前期项目报价及工艺方案的确定和准备工作耗时也不短。脱脂完成后容器工艺组对脱脂整个过程进行了成本核算，详见表1。

表1 成本核算

3 结论

针对茂名石化EO 装置的脱脂处理，采用循环法碱洗脱脂的清洗工艺，清洗效果好，脱脂彻底，达到了预期的清洗效果。

根据清洗设备特点来设计方案，使整个脱脂过程高效率、高质量。同时，降低了清洗费用，节约了能源，大大减少了整个项目的成本。