0化学清洗、预膜工艺和技术(看过)

所谓清洗，就是在清洗动力下，利用清洗介质的化学作用或物理作用，使金属及设备表面附着的污垢脱离去除的过程。附着在设备表面的污垢，不仅影响着设备的换热效率，降低产品收率，增加能耗，在循环冷却水系统预膜过程中，还会阻碍药剂膜在设备表面吸附。因此，循环冷却水系统的清洗，是关系到循环冷却水系统能否正常稳定运行的一个重要环节。一．物理清洗1．高压水射流清洗黏性污泥一般选用20-30MPA压力，对硬质垢选用30-70MPA压力，对特殊硬垢或近乎堵塞的管道可采用100MPA甚至更高压力。通过电力、压缩空气或高压水作驱动力，器械头部安装有各种类型的钻头、刀具或钢丝刷，可用于去除热交换器传热管内壁的焦垢、硬垢，为排除清洗下来的污垢以及防止钻头、刀具过热可同时注入带压水流冷却。近年来开发出的喷射钻头清洗，把高压射流水喷枪与钻头一体化，在钻削管子内部堵塞物的同时从喷嘴喷出的高压射流水迅速向后排除钻削下来的垢物。但这种方法有时会损伤传热管内壁，而且不适合对长管、弯管、U形管的清洗，通常在管道完全被积垢封闭时使用。对生物黏泥积垢有时可用真空泵直接吸引的方法清洗。吸引系统应有过滤装置并与排水系统相连，以便及时将污垢从吸引系统移除。4．蒸汽吹扫对于以油垢和生物黏泥为主的石油炼制装置，采用蒸汽吹扫的方法是非常有效的，缺点是能耗较大，不能去除硬垢。物理清洗，许多情况下采用的是干式清洗，不存在废水处理的难题，即便是利用水的冲刷喷射作用的高压冲洗，由于排放水中不存在难处理的化学品，也是较容易处理的。相比之下，物理清洗对环境的污染，对工人的健康损害都较小，而且物理清洗对清洗物基体没有腐蚀破坏作用。物理清洗的缺点是清洗结构复杂的设备内部时，其作用力有时不能均匀达到所有部位而出现“死角”。有时需要把设备解体进行清洗，因而造成停工损失。为提供清洗时的动力常需要配备相应的动力设备，还有占地规模大、搬运不方便的缺点。酸洗：无机盐水垢和锈垢能与酸（有机酸或无机酸）发生化学溶解反应而被去除，固体污垢转化为液态，随清洗液排出系统。碱洗：主要用来去除系统附着的油脂类污垢和硅垢。表面活性剂清洗：利用其乳化和分散作用去除系统附着的轻质油脂类污垢。络合清洗：利用其络合作用去除系统附着的氧化物及碳酸盐水垢，腐蚀性微，但清洗周期长，价格昂贵。杀生剂清洗：主要用来剥离去除系统附着的生物黏泥。化学清洗利用的是化学药品的反应能力，许多化学药品具有作用强烈、反应迅速的特点。化学清洗液具有流动性好、渗透力强的特点，容易均匀分布到所有清洗表面，所以适合清洗形状复杂的设备，可清洗到机械法无法清洗的“死角”，且不必先把设备解体再清洗。通过对洗液成分的监测可了解清洗状态和判断清洗终点，以便及时调整清洗方案和终止清洗操作，另外化学清洗还可以在系统正常运行的状态下操作，即不停车清洗。化学清洗的缺点是化学清洗液选择不当时，会对设备基体造成腐蚀破坏，化学清洗产生的废液排放容易造成环境污染，因此，化学清洗时必须对废液进行处理。另外化学药剂操作处理不当时会对工人的健康、安全造成危害。常用的化学清洗剂有酸、碱、络合物、表面活性剂、杀生剂等。在用化学药剂去除物体表面污垢时，希望化学药剂只对污垢起化学作用而不与清洗的设备发生化学反应。但实际情况往往不可能完全做到这一点。这就要求把对清洗设备基体的影响缩小到最低限度的前提下对污垢进行溶解去除。因此配合化学清洗剂（主要是酸）使用时要加入金属缓蚀剂。硫酸（H2SO4）用硫酸作清洗液的优点是其价格便宜，对不锈钢和铝合金设备腐蚀性小，适合清洗这些特殊金属设备。硫酸又是一种不易挥发的强酸，所以可以通过适当加热来加快清洗速度。缺点是一些硫酸盐在水中溶解度较小（如硫酸铁、硫酸钙），所以硫酸溶解铁锈速度相对慢一些。也不能溶解含有钙盐的水垢，所以硫酸通常不用于除水垢，只用于除铁锈。另一大问题是硫酸清洗金属时，容易发生氢脆，所谓氢脆是酸与金属发生电化学反应产生的氢气被金属吸收后，引起金属强度下降的现象。工业上利用硫酸进行清洗时通常加入非离子表面活性剂（起润湿渗透作用）配合以提高其除锈能力。硫酸中加入适量硝酸可去除焦油、焦岩、海藻类生物等多种污垢。为了降低硫酸对金属物体的腐蚀性要在清洗液中加入一定量缓蚀剂。硫酸酸洗液及缓蚀剂使用条件见下表：酸洗液%酸洗温度℃缓蚀剂缓蚀剂加入量%缓蚀效果%H2SO45H2SO410~20H2SO410H2SO41020~8060~806565苯胺和乌洛托品反应物二丁基硫脲乌洛托品、硫氰酸钠(3：1)Lan-8260.50.50.40.2599989999.9盐酸与硫酸一样，是一种价格便宜的强酸，在清洗中应用非常广泛。它与硫酸不同之处是盐酸为易挥发性酸，因此在40℃以上温度使用时，氯化氢气体会从盐酸溶液中挥发出来，清洗时容易影响操作环境，因此，用盐酸清洗时，一般往清洗液中添加10~100ppm的非离子型表面活性剂，在清洗液表面形成5~10厘米的泡沫层，以便吸收挥发出来的酸雾。（注意温度）盐酸清洗液适用于碳钢、黄铜、紫铜及其他铜合金材料的设备清洗。它对碳酸盐水垢和铁锈的清洗效果显著而且经济，所以广泛地用于工业清洗。盐酸中氯离子既有促进金属腐蚀产物快速活化溶解的有利作用，又有导致钝性材料表面钝化膜局部破坏，诱发小孔腐蚀的不利作用，而普通不锈钢，铝及其合金材料这些靠表面钝化膜保护才稳定的材料，一旦钝化膜破坏，材料就会发生严重腐蚀，而Cl－离子的存在往往是造成这些材料钝化膜破坏被腐蚀的重要因素，所以不能选盐酸作清洗不锈钢和铝材表面污垢的清洗液。酸洗液%酸洗温度℃缓蚀剂缓蚀剂加入量%缓蚀效果%HCl5~15HCl5~15HCl10HCl15HCl10HCl159320~3020~30505050苯胺和乌洛托品反应物乌洛托品苯胺甲醛反应物抚缓2#Lan-826SH-4060.50.60.30.50.20.429695999499.4983.硝酸（HNO3）工业上使用的硝酸是65%的水溶液或发烟浓硝酸。它与硫酸、盐酸作为三种无机强酸而被广泛使用。硝酸是一种易挥发、易分解的酸。硝酸在光、热作用下或在某些有机化学物质作用下容易分解，并有二氧化氮和氧气放出：4HNO32NO2+H2O+O2光或热有机物工业上用于酸洗的硝酸浓度一般在5%~10%，在浓度较低的情况下，硝酸比较稳定，不易分解，氧化性减弱，主要发挥酸性的作用。由于硝酸盐大多易溶于水，硝酸本身又具有一定氧化性，因此对水垢和金属氧化物有很强的溶解性，一些用盐酸溶解不了的金属氧化物和垢物常用硝酸溶液来清洗，因此工业上普遍采用硝酸作酸洗剂。特别是用硝酸清洗不锈钢设备，不会像盐酸那样有导致孔蚀的危险。而且硝酸清洗铜锈效果特别好，所以在清洗不锈钢以及铜设备时常用硝酸。在工业上硝酸主要用于清洗不锈钢、碳钢、黄铜、铜及碳钢-不锈钢设备以及黄铜-碳钢焊接的组合体设备。硝酸可以去除水垢和铁锈，对碳酸盐水垢，Fe2O3和Fe3O4锈垢有良好溶解能力，去除氧化铁皮、铁垢的速度快、时间短。硝酸酸洗液与缓蚀剂使用条件注：Lan-5缓蚀剂是由六次甲基四胺、苯胺、硫氰酸钠（铵）按3:2:1组成的。硝酸浓度%酸洗温度℃缓蚀剂缓蚀剂加入量%缓蚀率%HNO33-14HNO31420~3040Lan-5Lan-50.60.699.6失效缓蚀剂是减缓金属腐蚀的添加剂，是具有抑制金属溶解腐蚀的化学药品的总称。一般要求在酸洗液中加入少量缓蚀剂即有强力抑制金属在酸洗过程被腐蚀的效果，因此，在工业上又俗称缓蚀剂为“工业味精。目前工业上应用的酸洗缓蚀剂早已不是单一缓蚀剂组成的产品，而是由缓蚀剂、溶剂、表面活性剂以及其它多种添加剂组成的。其中缓蚀剂主要有乌洛托品、醛－胺缩聚物、硫脲及其衍生物、吡啶、喹啉及其衍生物等几大类。化学名称为六次甲基四胺，分子式（CH2）6N4，是已使用一个多世纪的传统酸洗缓蚀剂。是一种白色结晶粉末，几乎无嗅味，对皮肤有刺激性，可溶于水、乙醇，在263℃升华并部分分解。由于它无毒、无异味，适合用于食品工业的蒸汽锅炉，生活热水锅炉，宾馆、饭店的锅炉热交换器及循环冷却水系统的酸洗中作缓蚀剂。这类缓蚀剂是甲醛与苯胺在酸性介质中缩聚的产物，根据反应条件不同而得到不同聚合度的产品。这类产品因苯胺和甲醛有毒性，反应如不充分造成产品中含有游离苯胺、甲醛对操作工人的健康和环境都有害，另外反应条件不同所得产品聚合度不同、性能有差异是它的两个主要缺点。主要为硫脲和二邻甲苯硫脲。商品名为“天津若丁”的缓蚀剂的主要成分为1，3-二邻甲苯硫脲。其优点是缓蚀性能比硫脲好，但水溶性差使用不便。硫脲与之相比，水溶性较好有一定络合铜离子的能力。但这类缓蚀剂总体看来缓蚀性能都不够理想。这类缓蚀剂的原料都是煤焦油、页母油炼制过程得到的副产物，主要有吡啶及喹啉等复杂成分。把这些原料加入盐酸中或简单分离再混配成缓蚀剂，有时也对吡啶烷基化制成烷基吡啶季铵盐,一般有较好缓蚀性能和酸溶解性能。缺点是吡啶和喹啉类都有嗅味大的问题。化工行业标准工业设备化学清洗质量标准（HG/T2387-1992）是指导化学清洗待业行为最基本的也是最重要的技术、质量标准，是推荐性标准。它规定了工业设备化学清洗的技术要求、质量指标和实验方法，适用于铁、铜、铝及其合金制造工业设备的水垢、锈垢、油污及其他污垢的化学清洗；工业设备物料垢化学清洗和其他材料制造工业设备污垢的化学清洗也作参照差标准执行。此标准中对化学清洗、腐蚀速度、腐蚀量、除垢率、洗净率、监视管等清洗相关概念做了严格的定义。①化学清洗前应拆除或隔离可能受清洗液损害而影响正常运行的部件和其他配件，无法拆除或隔离者不应产生由于清洗而造成的损伤；②化学清洗后设备内的有害残液、残渣应清除干净，并应符合相应标准；③设备被清洗表面应无二次浮锈、无惰性金属置换析出、无金属粗晶析出的过洗现象，应形成完整的钝化膜；④化学清洗过程中的废液不允许直接排入天然水体中，应就近纳入当地的污水处理系统，集中处理，达标排放。为保证设备的安全，还强制规定了化学清洗质量指标：腐蚀速度和腐蚀量、除垢率及洗净率。指标设备材质腐蚀速度/[g/(㎡·h)]碳钢、铁及铁合金铜及铜合金铝及铝合金不锈钢6222用单位时间内单位面积上腐蚀掉的金属质量来表示，通常以g/(㎡h)为单位，即每小时在1㎡面积上金属腐蚀掉的克数。K——腐蚀速度，g/(㎡h)；W——金属的质量损失，g；S——金属的面积，㎡；t——金属腐蚀的时间，h；常用钝化剂常用的钝化剂有联胺（N2H4）、亚硝酸钠、氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠等磷酸盐。磷酸盐钝化剂含有各种正磷酸盐和聚磷酸盐，它们可与钢铁形成铁的磷酸盐膜，这种膜在空气中有很好的保护作用，但在水中会溶解。以磷酸三钠为主体形成的碱性钝化膜水解后可在金属表面转化为以铁的氧化物为主的钝化膜。因此由磷酸三钠和氢氧化钠组成的钝化剂能取得较好的钝化效果。化学清洗工艺实例工程实例一：热交换器的单台酸洗根据设备的材质分别选用盐酸、硝酸、氨基横酸或有机酸进行清洗，同时配合相应的缓蚀剂。通常碳钢热交换器使用盐酸清洗。典型的配方为5%-8%HCI，0.25%-0.3%缓蚀剂（乌洛托品）。清洗条件为20-30℃，泵循环清洗60-120min，流速0.5-1.0m·s-1，清洗后用清水冲洗至pH=7。不锈钢设备热交换器用硝酸清洗。典型配方为5%-6%硝酸，0.6%缓蚀剂（Lan-5）。清洗方式可采用浸泡或泵循环清洗。工程实例二：循环冷却水系统的不停车清洗循环冷却水系统的污垢过去常用机械方法和停车单台设备酸洗的方法清洗，费工费时，目前多采用不停车方法清洗，即在循环冷却水系统中加入清洗药剂，在系统正常运行情况下进行清洗。这种清洗适合污垢量少的系统，清洗工艺如下：1．调整循环冷却水系统的补排水阀门，使冷水池水位保持在相对低的水平，关闭补排水阀门后开始清洗操作，这样既可减少清洗药剂用量，又能避免循环泵抽空的现象发生。清洗期间，可以补充因蒸发而损失的部分水，维持安全水位，但不可排水，以免清洗药剂流失；2．用硫酸调整系统pH值为6