新建循环水装置的清洗预膜和冷态运行_李永阔

实用技术

文章编号:1671-8909(2010)06-0012-06

清洗世界

CleaningWorld

第26卷第6期

2010年6月

新建循环水装置的清洗预膜和冷态运行

李永阔,肖庆伟,孟繁敬

1

2

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(1.沧州大化集团聚海分公司,河北沧州061100;2.中国化工农化总公司规划发展部,北京100080)

摘　要:指出新建循环水系统的化学清洗和预膜,是循环水系统长期稳定运行的关键和基础;在冷态运行的初期,合理的水质稳定处理,对在热负荷下的装置运行会建立良好的运行环境。关键词:新建系统;循环水;清洗预膜;冷态运行;稳定运行中图分类号:X757　　文献标识码:B

Chemicalcleaningpre-filmandcoldrunningofnewcirculatingwaterdeviceLIYongkuo,XIAOQingwei,MENGFanjing

(1.JuhaicompanyofCangzhouDahuaCo.,Ltd.,HebeiCangzhou061100,China;2.DepartmentofPlanningandDevelopmentofChinaNationalAgrochemical

Corporation,Beijing,China100080,China)

Abstract:Thepaperindicatesthenecessityofchemicalcleaningandpre-membraneofthenewcircu-latingwatersystem.Itisthekeytolong-termstableoperationandinfrastructure,whilerunningintheearlystagesofcold,stablequalityandreasonabletreatment,theheatloadonthedeviceoperationwillestablishagoodoperatingenvironment.

Keywords:newsystem;circulatingwater;cleaningpre-film;coldrunning;stableoperation

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由于新设备、输水管道等在制造加工过程中会带入切削油、防锈油;在运输及贮存期间会发生锈蚀;在安装过程中会留碎屑、油类、焊渣、腐蚀锈粒层和泥沙、杂物等污染物,因此在投用和装置试开车前需要清理、清洗,包括物理清洗(人工清洗、机械清洗、水冲洗)和化学清洗。新建化工装置在试开车初

收稿日期:2010-05-08

期,作为公用工程的循环水系统,需要在一定时间内进行相当一段时间的冷态运行(即在热负荷不高的条件下运行)。如果再加上化工装置流程较长、化工装置试车的各种不顺利因素,循环水系统冷态运行的时间有可能长达到半年以上。因此,此阶段的运行的管理至关重要。

作者简介:李永阔(1974-),男,河北唐山人,化工工艺专业,助理工程师,主要从事甲苯二异氰酸酯生产方面的管理。

1　循环冷却水系统参数及水质

沧州大化聚海公司是生产聚氨酯材料甲苯二异氰酸酯(TDI)的新建单位,每年的设计产能为50kt/a,投产于2009年8月。其循环冷却水系统补充水的水源为沧州市东水厂供给的未经处理的黄河水。该水质随季节的变化比较明显,主要表现为浊度、硬度、电导率、菌数的变化。沧州大化原来的循环水系统的补充水过去始终是地下水,使用地表水尚属初次,因此对补充水水质的把握,选择合理的水质稳定剂配方,显得至关重要。故特此申请沧州市东水厂及山东电科院对黄河水水质进行了为期一年的水质测定,采用加权平均的统计方法将全年的水质进行了处理,得到以下水质参数,作为工艺选择的基础数据。

1.1　循环冷却水系统参数

TDI生产的主要工艺装置为水汽系统、原料气制造系统(天然气转化方法)、大压缩机变压吸附系统、二硝基甲苯(DNT)生产系统、间甲苯二胺(MTD)生产系统、TDI生产系统。以上装置均需要循环冷却水,沧州大化聚海公司的循环冷却水系统参数见表1。

表1　循环冷却水系统参数

项目

3-1

循环水量/(m·h)

管式换热器;水冷器材质是多金属相的,除了常见的不锈钢、碳钢外,还有极少数量铜镍合金材质。1.2　补充水质参数

循环冷却水系统补充水的水质和循环冷却水的系统参数、换热器的形式和材质是决定化学清洗配方和方案的重要条件,表2所示是经过全年测定并进行加权平均取值后的水质参数数值。

表2　经过全年测定并进行加权

平均取值后的水质参数

分析结果

分析项目

现场

pH浊度NTU

电导率/(μS·cm-1)

2+-1

ρ(Ca)(以CaCO3计)/(mg·L)2+1ρ(Mg)/(mg·L-)

-1总碱(以CaCO3计)/(mg·L)-1总硬(以CaCO3计)/(mg·L)-ρ(Cl)/(mg·L-1)2-1ρ(SO)/(mg·L-)4

2+2+-1ρ(Fe+Fe)/(mg·L)

浓缩2倍8.63.21640270.00

8.01.6820135.05102.39135.94237.44106.61127.990.52

271.90474.90213.20256.001.04

通过数值分析可以看出:该补充水(水源为黄河水)水质为中等硬度、中等碱度的水,为既具腐蚀性又具轻微结垢性的水质。针对该补充水的平均水质参数和化学清洗的要求,选择了低有机磷系复合配方。结合系统在相当一段时间内要进行冷态运行和环保排放的要求,选择低有机磷系复合配方的缓蚀阻垢剂作为运行时的主要水质稳定剂。

参数105002500200100～200250列管式、U型不锈钢、碳钢

保有水量/m3

3-1

最大补充水量/(m·h)

最大排污水量/(m·h)

3-1旁滤水量/(m·h)

3-1

2　化学清洗预膜方案

由于是新系统投入运行,着重考虑了化学清洗前的人工清理、水冲洗;后续的第一步是除油脱脂;第二步是除浮垢、浮锈;第三步是预膜钝化。

化学清洗、预膜结束,水质转换到位后,可视为冷态运行阶段。冷态运行与正常运行有一定区别,因此时基本无热负荷,基本无浓缩,水温低,腐蚀性

水冷器类型水冷器材质

在整个TDI生产工艺装置的循环冷却水系统中,换热系统的材质和换热形式是选择水质稳定和化学清洗预膜所要考虑的另一个重要因素。在整个装置中的主要换热设备的形式主要为列管式和U型

很强,故用药量需偏高,总磷控制也需偏高。

TDI(甲苯二异氰酸酯)的循环冷却水主要供给于造气系统的空分、大压缩装置;TDI硝化装置;氢化装置;光气化装置使用,其循环回水经过循环水回水管道进入到冷却塔上部,通过蜗壳式布水装置和悬吊式填料进入到凉水池,然后再通过循环水泵送往各用户。基于以上的系统特点和工艺流程,故选择以下清洗预膜方案。

准备工作后,应严格执行以下的操作步骤。4.1　除油脱脂清洗

整个水系统材料在制造、安装修理时,留下各种油污、润滑油、油垢等污染物。这些物质若带入、积聚在换热器弯扳等处,今后很难清除,会使滞留处的材质形成浓差电池,腐蚀金属。

除油脱脂剂配方:JC-164油脂清洗剂150mg/L,JC-863消泡剂50mg/L。

控制要求:pH自然;常温;清洗时间6～12h。操作要点:

(1)降低循环冷却水系统水池水位,使水量尽量小,但要保证安全正常运行。

(2)在清洗之初,对补充水、循环水水质进行全分析,以后每6h分析一次循环水的pH、浊度。

(3)在泵入口处,一次性投加JC-164100mg/L,运行6～12h。在清洗过程中,当有较多泡沫产生时,则再每次投加JC-863消泡剂10～20mg/L。其余JC-164可分批投入。

(4)运行6～12h后,如浊度上升相对稳定,脱脂清洗可结束。系统排水,待系统水浊度≤20mg/L,可转入下一步处理。4.2　除锈、除垢清洗

整个除锈、除垢清洗过程中,选用的药剂质量浓度为:JC-161化学清洗剂900mg/L;HOJC2S4适量;-863消泡剂25mg/L。另外,要求清洗液pH2.5～5.0;清洗时间8～20h。

操作要点:

(1)确认水质合格后,关闭排污阀,减少补水量,尽量降低循环水池水位,挂入腐蚀试验挂片。

(2)当浊度小于15mg/L,冲击性投加JC-161600mg/L,1h后开始测pH。

(3)每隔1～2h投加JC-161清洗剂50mg/L或浓硫酸,控制循环水pH在2.5～5.0;直至循环水浊度、总铁离子质量浓度稳定后,开始进行循环水大排污和大补水。只要补充水量允许,尽可能开大排

3　系统清洗预膜前准备工作

(1)清扫水池,吹扫管道,尽量把施工时遗留的焊渣、杂物清除干净。试压;确认所有管道及设备安装完成后,进行试压、查漏;启动循环水泵循环3～5h后,分析浊度。若浊度大于15mg/L,则需换水,直到浊度合格为至。

(2)准备质量分数>92%浓硫酸0.8t,用于清洗预膜时的pH调节;考虑环保部门对排污有严格要求,还需准备1.0t固体纯碱,作为清洗结束后排水的pH调节剂。

(3)确认补水阀、排污阀能正常操作,并能确保最大补充水量和排污水量。

(4)确认现场具备相应的水质分析设备及分析人员、加药人员,能对常规的水质指标进行标准和准确的分析操作。

(5)确认相关的清洗预膜药剂都准备就绪,搬到水池或应投加点。

(6)安排1～2名熟悉生产工艺及循环冷却水工艺方面的专业技术人员,在清洗预膜期间对口协助药剂供应商(江苏精科霞峰)和协调现场工作。

(7)商定后面的清洗预膜操作,在操作分析、加药、排补水等进度与进程方面由药剂厂家人员指导进行。

4　系统清洗、预膜操作

为了达到良好的清洗预膜的效果,在完成上述

污和补充水阀。待循环水浊度小于10mg/L,总铁离子质量浓度小于1.2mg/L,即可停止排污及补水,迅速进行预膜处理。

(4)若清洗过程中产生大量泡沫,可每次投加JC-863消泡剂10～20mg/L。4.3　预膜及操作

用循环水系统加大药剂量的方法,使活化金属表面迅速形成一层完整、薄而致密的保护膜。由于正常运行时,投加药剂只能起到补膜作用,故预膜处理好坏对整个水处理效果关系密切。预膜处理应具备条件:

(1)工业水中钙离子浓度(以CaCO3计)>50mg/L,浊度<15mg/L;

(2)有一个清洁、活化的金属表面;(3)水中有足够的溶解氧;(4)保证预膜剂的有效浓度。

整个预膜过程中,选用的药剂质量浓度为:JC-262预膜剂250mg/L;HOJC-326分散剂2S4适量;100mg/L。另外,要求循环水pH5.5～7.0;预膜时间20～48h。

操作要点:

(1)关闭排污阀,减少补水量。

(2)按保有水量一次性投加JC-326分散剂100mg/L,1h后投加JC-262预膜剂200mg/L,循环2h后测定循环水中总磷质量浓度不低于80mg/L(若低于80mg/L,则补加剩余的JC-262),挂入预膜碳钢试片。

(3)控制循环水pH在5.5～7.0范围内,pH大于7.0时,可加浓硫酸调节。

(4)运行20～48h后,开大排污阀门及补充水阀门进行置换,置换到循环水总磷质量浓度小于10mg/L,以便能尽快转入冷态运行状态。4.4　清洗、预膜效果评定

清洗、预膜同时采用挂片实验来检查预膜效果的好坏是行之有效的方法之一,目前已被广泛采用。

(1)挂片试验选用Ⅰ型50mm×25mm×2mm,20号钢(A的冷却水化学处理标准腐蚀试片。3)

(2)试片按中石化《冷却水分析和试验方法》中412———《试件制备处理和评价法》进行。

(3)清洗、预膜监测挂片应放于水池中和检测挂片机上。

(4)沉淀膜耐蚀性能检验方法采用目测法。预膜后挂片用滤纸将水吸干,用肉眼观察,试片表面应有明显的五彩色晕。

5　冷态运行

在方案的实施过程中,结合现场实际情况,完善调整,在最短时间内使系统水处理达到要求和水质控制目标值。5.1　阻垢缓蚀方案

当系统清洗预膜完成后,必须快速进行系统置换,直至达到冷态运行时的指标(浊度小于20mg/L,总磷质量浓度在5～7mg/L,系统循环水pH大于6.5),此时系统按冷态运行方案执行。

(1)连续投加JC-462B缓蚀阻垢剂80～100mg/L,投加地点为循环水泵入口吸水井中下部,并在旁滤池进水管处取样检测系统总磷质量浓度,并控制在5～7mg/L,系统循环水pH为自然值。分析频率为1次/4h。

(2)冲击投加JC-262缓蚀剂适量。5.2　杀菌灭藻方案

虽然系统在冷态运行阶段,但由于季节水温和小部分换热设备运行,循环水难免有一定温升。为防止生物黏泥的产生,系统必须进行杀菌灭藻的处理。处理方式为传统的通氯处理,频次2次/周,每次通2h以上,控制指标为0.5～0.8mg/L。由于生物菌藻均具有一定的抗药性能,因此还要结合定期的非氧化性杀菌剂XF-990的投加,提高杀菌灭藻的效果。非氧化性杀菌剂XF-990的投加质量浓度为100mg/L,投加频率为2次/月,冲击性投加入到

吸水井中即可。

5.3　异常情况的应急处理方案

在冷却水化学处理过程中,由于种种原因某些意外事故的发生是难免的。关键是发生特殊情况及意外事故后,应及时处理,减少损失及免除不良的后果。

5.3.1　故障处理

1)风机停转。由于蒸发量显著减少,集水池水位则会上升,如风机停止运转时间较长,应开大排污阀。

2)电导率大于3000μS/cm时。应增加排污直到电导率降到小于3000μS/cm,同时适当增加补充水量。

3)浊度超过20mg/L时。应检查旁滤装置是否正常。可分析进出口旁滤池的浊度。一般要求进出口浊度差5～10mg/L。如旁滤池无法调节,可检查补充水浊度是否偏高,或通过降低浓缩倍数方法和增加缓蚀阻垢剂用量来调节。

4)正常运行药剂贮量少或已用尽时。应立即联系货源尽快供货。另一个紧急处理方法是适当减少用量及适当加酸调节pH在7.5～8.0,或用其它磷系配方药剂代替。

5)循环水总铁离子质量浓度大于1.0时。应检查挂片腐蚀情况,分析系统腐蚀控制是否良好,或适当增加阻垢缓蚀剂用量。另外,检查补充水中铁含量是否偏高。

6)循环水系统运行过程中出现泡沫。应立即投加5～10mg/L消泡剂JC-863,并立即分析起泡原因,寻求解决对策。

5.3.2　循环水场停车保膜处理方法

停车在一天之内,可将系统进出口阀门关闭,不作其它任何处理。

停车2～10天时,可将缓蚀阻垢剂浓度提高到正常运行2～4倍左右,pH控制在7～8,投加50mg/L非氧化性杀生剂XF-990后运行2h,关闭进出口

总管阀门封存。

停车10天以上时,应将缓蚀阻垢剂浓度提高到正常运行的4～6倍,同时投加50mg/L非氧化性杀生剂XF-990,运行2～4h后封存,但一般要求不超过1～2个月。5.4　药剂投加量

系统进行清洗预膜期间,各阶段的药剂投加量按以下公式进行。清洗预膜时,各药剂的每次投加量和非氧化性杀生剂及黏泥剥离剂的投加量的计算公式为:药剂量=保有水量×药剂占循环水质量分数×10。式中,药剂量单位为kg,保有水量为2500t,药剂占循环水质量分数单位为g/t。缓蚀阻垢剂每次投加量计算公式为:药剂量=排污水量×药剂占循环水质量分数×10。排污水量也是2500t。系统投加药剂时,可根据现场作细微调整。5.5　水质管理目标值及分析频率

当系统清洗预膜完成后,转入正常冷态运行的阶段时,循环冷却水系统的控制指标按表3中的参数进行控制。

表3　冷态运行循环冷却水系统控制指标

项目

pH

电导率/(μS·cm-1)

钙硬度(以CaCO/(mg·L-1)3计)浊度/NTU

总碱度(以CaCO/(mg·L-1)3计)

-1

ρ(Cl)/(mg·L-)2+3+ρ(Fe+Fe)/(mg·L-1)

-3

-3

控制指标7.5～8.8<2000<300<20100～300<300<1.58.0～110.5～0.81.0～2.0

总磷质量浓度(以PO43-计)/(mg·L-1)余氯质量浓度/(mg·L-1)浓缩倍数

注:(1)分析方法采用中石化冷却水分析和试验方法。

(2)正常运行时,可根据系统及水质情况对控制指标进行适当调整,所有数据分析频率均为1次/d。

(下转第41页)

油田工程,2006,22(10):41-42.

们以后需要考虑的问题之一。这些都对清管器的设计方法和材料提出了更高的要求。对于耐磨问题,应通过采用耐磨、耐压的材料制作清管器的密封和磨损部分,或提高管道内壁的加工工艺,使管道内壁足够光滑;对于解堵和不同管径问题,可以考虑设计出根据能需要自动改变直径的清管器。

参

考

文

献

[1]王玮,孙喜寿,李发荣.清管器升举采油技术[J].国外

[2]夏政,林罡,王瑞,等.支撑轮式清管器在靖咸输油管

道工程中的应用[J].管道技术与设备,2003(4):44-45.

[3]杨守国,庞广明,张金成.自动解堵型圆盘清管器的开发

与应用[J].油气田地面工程,2003,21(2):120.[4]孙天淦,周拾庆,张霞,等.清管器在小口径注水管线清

洗中的应用[J].清洗世界,2006,22(4):10-14.

(上接第16页)

5.6　冷却水化学处理目标值

循环冷却水系统经预膜处理后,在换热设备的金属内表面或外表面成膜应质地均匀细密,表面有淡蓝色光晕;同时,静态试片碳钢材质允许腐蚀速率应≤0.125mm/a,不锈钢材质的允许腐蚀速率应≤0.005mm/a;系统微生物等黏性物质的允许粘附速率应≤20mg/(cm·月);循环水系统的生物黏泥量应≤4mL/m,循环水系统的细菌指标中异养菌菌数应≤1×10个/mL。

53

2

(6)应急措施:酸或腐蚀性药剂接触皮肤时,要用大量水冲洗。药品进入眼内时,用流水冲洗15min以上,请眼科医生诊治。当药品误入体内时,服用大量的水、牛奶等物,反复催吐,然后请专门医生诊治。

7　结论

通过系统清洗预膜,进行试片检测,有明显的色晕产生。经过近120天的系统试开车运行后,拆检换热器及部分管道观察,未见腐蚀现象;试片的表面膜面均匀,未发生腐蚀或结垢现象,试片的腐蚀速率和污垢热阻的计算结果均达到了石化行业循环水运行的标准要求,系统指标分别为:静态试片,碳钢材质腐蚀速率平均为0.09mm/a,不锈钢材质腐蚀速率平均为0.002mm/a;系统微生物等黏性物质的粘附速率应≤15mg/(cm·月);循环水系统的生物黏泥

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6　操作注意事项

(1)缓蚀阻垢剂最好使用计量泵连续均匀补加。(2)非氧化性杀菌剂XF-990采用冲击性投加。

(3)氧化性杀菌剂由现场加氯机进行通氯处理,投加时要注意安全。

(4)水处理剂有一定的腐蚀性,会灼伤眼睛和皮肤,使用时要戴橡胶手套、防护镜,以防药品接触、损伤皮肤。

(5)预膜用浓硫酸调节pH时,必须注意安全,戴好防护用品,严禁水往硫酸里倒。

量平均为2.5mL/m,循环水系统的细菌指标中异养菌菌数≤1×10个/mL。以上数据说明清洗、预膜和冷态运行是成功的。

参

考

文

献

5

[1]周本省.工业水处理(第二版)[M].北京:化学工业出

版社,2003.

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/eta4.html