空气压缩机中间冷却器清洗与防腐蚀

维普资讯 http://www.cqvip.com 报告　文章编号：１６７１—８９０９（２００ｒ７）０２—００３０—０４　清洗世界　Ｃｌｅａｎｉｎｇ　Ｗｏｒｌｄ　第２３卷第２期　２００７年２月　空气压缩机中间冷却器　清洗与防腐蚀　余存烨　（上海石化股份有限公司，上海２００５４０）　摘　要：介绍ＰＴＡ装置空气压缩机４台中间冷却器壳程采用化学清洗，管程采用高压水射流清　洗及防腐工艺。　关键词：冷却器；化学清洗；高压；水射流清洗；防腐蚀　中图分类号：ＴＫ１７２　文献标识码：Ｂ　Ｃｌｅａｎｉｎｇ　ａｎｄ　ａｎｔｉ——ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｉｎ　ａｉｒ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ　ｍｉｄｄｌｅ　ｃｏｏｌｅｒｓ　ＹＵ　Ｃｕｎｙｅ　（Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００５４０，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｌｅａｎｉｎｇ　ｏｎ　ｓｈｅｌｌ　ｓｉｄｅ　ａｎｄ　ｈｉｈ　ｐｒｇｅｓｓｕｒｅ　ｗａｔｅｒ　ｊｅｔ　ｃｌｅａｎｉｎｇ　ａｎｄ　ａｎｔｉ—ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｔｅｃｈ－　ｎｏｌｏｇｙ　ｏｎ　ｔｕｂｅ　ｓｉｄｅ　ｉｎ　ａｉｒ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ　ｉｄｄｌｍｅ　ｃｏｏｌｅｒｓ　ｉｎ　ＰＴＡ　ｕｎｉｔ　ｗｅｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏｏｌｅｒ；ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｌｅａｎｉｎｇ；ｈｉｈ　ｐｒｇｅｓｓｕｒｅ；ｗａｔｅｒｊｅｔ　ｃｌｅａｎｉｎｇ；ａｎｔｉ—ＣＯ１ＴＯＳｉＯｎ　上海石化股份有限公司涤纶部ＰＴＡ装置氧化反　应器常用的空气主要由多级离心式空气压缩机ＴＣ　一１　空气压缩机冷却器概况　４台冷却器规格及工艺条件见表１。需要说明　的是管板的３０４复层朝壳程侧。这表明壳程全部为　２０１提供。该压缩机为大功率（１１　６００　ｋＷ），大气　量（７３　０００　ｍ３／ｈ）空压机，有４个大直径中间冷却器，　壳程走空气，管程走水。经一定时问运行，４个冷却　器均有污垢沉积，大大降低了冷却效果。由于压缩　机为该装置的关键设备，运行不正常，将严重影响生　不锈钢结构。４台冷却器均为卧式安置。此外，管　板和之间为胀接，管端再用密封焊。由于密封　焊３１６焊缝金属和未被焊缝覆盖的碳钢管问过桥部　产，故应进行清洗。其壳程为避免空气被污染，采用　不锈钢结构，耐腐蚀性好；而管程管极与封头为碳钢　材质，则需要采取防腐措施。　分存在电位差，使得暴露于冷却水环境下的部分产　生电偶腐蚀。经１年使用后，有部分管子的密封焊　缝已脱开，且已腐蚀到胀管部位，需要进行防护。　收稿日期：２００７—０１—０４　作者简介：余存烨（１９４１一），男，浙江宁波人，高级工程师，主要从事石化设备防腐工作。　维普资讯 http://www.cqvip.com 第２３卷　余存烨．空气压缩机中间冷却器清洗与防腐蚀　・３１・　２　壳程清洗　２．１污垢分析　散于水中，防止油脂重新凝聚二次吸附于金属表面，　从而在金属表面将油脂垢彻底除去。　为此，为涤纶部下属清洗单位设计的清洗温度　为６ｏ～７０℃，清洗剂组成（质量分数）如下：　氢氧化钠碳酸钠由于冷却器壳程走压缩机各段出来的空气，经　一定时间运行，不锈钢换热管夕｝－表面上会积一层油　０．５％～１．０％；　０．５％～１．０％；　脂与灰尘的混合污垢。这种污垢与水垢一样会引起　传热性能下降。据报道，油脂膜的传热系数很小，为　０．１１６３　Ｗ／（ｍ２・Ｋ），是碳酸盐水垢的１／４。为确保冷　磷酸钠硅酸钠０．３％～０．５％；　０．３％～０．５％；　却效果，每年ＰＴＡ装置大检修时冷却器均需进行清　洗。由于冷却器壳程属固定式，无法抽芯，不适宜采　用高压水射流清洗，只能采用化学清洗。　２．２清洗剂的选择与设计　平平加０．０５％～０．１％。　可根据油脂垢污染程度决定药品取上限或下限　值。　２．３壳程清洗中相关问题讨论　这４台冷却器从投运以来，曾由若干家清洗单　（１）经低泡脱脂碱洗后没有必要再经酸洗。　酸洗的作用主要是去除钢表面的锈垢。由于压　位经手清洗，采用过的几种清洗剂为：（１）稀　（４％～６％ＨＮ０３）酸洗；（２）稀碱液碱洗再稀酸　洗；（３）（稀碱＋非离子表面活性剂）清洗。　由于稀酸洗仅能除去水垢与铁垢，对壳程　缩机冷却器壳程全部为ｃｒ—Ｎｉ奥氏体不锈钢结构，　在运行中介质为压缩空气，虽会有微量水分，对不锈　钢不可能腐蚀。采用不锈钢的目的是为了洁净，避　沉积的油脂垢与尘垢是难于洗干净的。采用稀碱液　清洗虽然能大部份去除油脂与：尘土的混合垢，达到　免污染空气，保证氧化反应生产的对苯二甲酸质量。　由于压缩空气对镍一铬１８—８不锈钢不可能产生什　表面净化的目的，但并不彻底。因为苛性钠只起皂　化作用，而碳酸钠调节ｐＨ，也起皂化作用，磷酸三钠　只起软化水作用，却缺乏表面活性剂强烈的润湿渗　透作用。由于压缩机输送的空气总会携带来一些矿　物油脂，只有在碱液中加入少量非离子表面活性剂　才能起到润湿、乳化、渗透与增溶作用，使油脂的表　么锈垢，因而可以为碱洗后再酸洗没有必要。但是　如果是新冷却器投运前，则需要酸洗（在碱洗除油后　再酸洗），以去除加工过程中残余的铁锈铁屑等。　（２）碱洗对不锈钢腐蚀与开裂基本无影响。　上述配方的碱洗对ｃｒ—Ｎｊ不锈钢不会产生腐　蚀，而且添加的硅酸还有缓蚀作用，但为了检测实际　腐蚀情况，尚需在配料槽中用３０４钢试样挂片。此　面张力降低，并与油脂发生皂化反应，将油脂从金属　表面吸附下来，形成极小的“水包油”型胶粒，均匀分　外，７０℃以下低温低浓度碱洗也洋可能造成不锈钢　维普资讯 http://www.cqvip.com 清洗世界　第２期　碱脆。需要指出，由于采用的化工料，如ＮａＯＨ总会　会有微量氯离子，经碱洗后残留在缝隙死角处的　形成清洗循环系统（图１）。不需清洗的部位应关闭　阀门或采用盲板隔离。　ｃｌ一会否对不锈钢造成氯脆尚需注意。从提供碱洗　用的４５％ＮａＯＨ产品的上海氯碱公司的质量标准得　知，其优等品，一等品与合格品的ＮａＣ１质量分数分　别为≤０．０１％、≤０．０２％与≤０．ｏ４％，折合Ｃｌ一质量　分数分别为６０　ｇ／ｇ、１２０　ｔ￣ｇ／ｇ与２４Ｏ　ｇ／ｇ。考虑到　经济因素，碱洗常采用工业级合格品，如碱洗采用　０．５％～１．０％ＮａＯＨ，则碱洗中所含的Ｃｌ一质量分数　约为２．６６～５．３３，ｕｇ／ｇ，即使再加上其它化工料中所　含的Ｃｌ一一般不会超过１５腭／ｇ。参照不锈钢设备水　压试验，为防止发生应力腐蚀破裂，所采用的试压用　水规定含Ｃｌ一量不超过２５　ｇ。因此可以认为，采　用较低浓度碱液清洗所带来的微量Ｃｌ一，对投运后　设备不足以造成氯脆隐患。但是，建议碱洗后还是　应该彻底用纯水冲洗。　（３）清洗容积的计算。　为了估计碱洗用料量及为配制清洗液总量作根　据，首先要计算清洗容积。每台冷却器壳程容积（单　位为ｍ３）如下：　第一中间冷却器清洗容积：　ｖＶ　２５１　：　一　上　Ａ　一　一　Ａ　一Ｊ・：５．６４　第二中间冷却器清洗容积：　Ｖ　：：　一　２３　第三中间冷却器清洗容积：　Ｖ２５３＝　７ｃ×１．２５２×６　７ｃ×０４　．０２２×６×１　５７６　＝４．３９　后冷却器清洗容积：　Ｖ２５４：　２５４　—　Ａ　一　——Ａ　：２．２８——二・　２．４化学清洗工艺过程　清洗工序为：清洗准备一预冲洗一碱洗一水冲　洗一检查一氮气吹扫一复位。　（１）清洗准备。根据实际情况，可以逐台分４次　清洗，也可以每２台串连分２次清洗，以节省用料与　时间，先将配料槽、泵与冷却器通过临时配管连接，　图１　冷却器壳程化学清洗系统循环示意　ｌ一管箱；２－－壳体；卜列管；４一封头；５－－阀；６－－泵；７一配料槽　（２）预冲洗。用水进行系统试运行与检漏，并去　除清洗系统内杂质。　（３）碱洗。这是去尘垢除油污最关键的一道工　序。待水冲洗、检漏完成后，即可按比例分别加氢氧　化钠、碳酸钠、磷酸钠、硅酸钠与平平加等药品，蒸汽　加热，通过自循环，搅拌均匀，先正洗再反洗。每１５　ｍｉｎ检测碱液ｐＨ。根据碱洗液浓度变化清洗可判断　何时可结束碱洗。一般为４～６　ｈ。　（４）水冲洗。排尽废碱液，再用大量的水把冷却　器壳程内表面残余碱洗液冲洗掉，直至接近中性。　（５）检查。打开手孔，目测检查内表面洁净状　况。用白色纱布擦拭。擦试后应无黑污，（如尚有污　迹，则应返工再碱洗）。除垢率应＞９５％。无局部腐　蚀现象。试片失重法测得的腐蚀率应＜２　ｇ／（ｍ２・ｈ）。　（６）氮气吹扫。　（７）复位。　（８）废碱液用盐酸中和至ｐＨ　６～９，排放至厂方　指定的排污点。　３　管程清洗　３．１清洗目的　冷却器管程起冷却水，该冷却水系采用冷却塔　维普资讯 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第２３卷　余存烨．空气压缩机中间冷却器清洗与防腐蚀　・３３・　的开放循环冷却水系统，虽然经过水质稳定处理，添　板有积水，难于清理再堆焊不锈钢，被迫采用有机涂　层加牺牲阳极联合保护方法。　４．２防腐工艺　加组垢剂、杀菌剂与缓蚀剂，但由于水分蒸发，冷却　水中的钙等溶解盐类仍会不断浓缩，逐渐在换热管　表面形成碳酸盐等污垢。碳酸盐垢的传热系数为　０．４６～０．７９　Ｗ／（ｍ２・Ｋ），冷却器经一定时间运转，不　（１）经高压水射流清洗基本干燥后，再用手工敲　铲表面处理，去除旧漆层与锈垢。使管板管箱与封　头表面达到Ｓｔ　２级。　锈钢管子内壁会附着一层水垢，增加热阻，降低冷却　效果。为此，必须进行清洗。　３．２高压水射流清洗　由于冷却器每次检修时均打开两侧的封头与管　箱，露出管板，采用高压水射流清洗较方便。由于高　压水射流清洗效率高，节能降耗，不需加温，不需添　加任何药剂，没有酸碱腐蚀，不污染环境，比起化学　清洗来，是最经济实用的方法。上海石化多家清洗　单位均有几台高压水清洗机，对压缩机冷却器管程　清洗采用逐根手工冲洗，平均每根管子冲洗０．５～　１．０　ｍｉｎ，控制压力５０　ＭＰａ，流量５０　ｌＭｍｉｎ，一台冷却　器１　５００～２　３００根管子可在不到４０　ｈ就清洗完毕。　总之，冷却器管程可采用高压水射流清洗能彻底除　去污垢，达到令人满意的效果。　４管程防腐蚀　４．１防腐目的　对开放循环式冷却水系统，如未用缓蚀剂。不　锈钢腐蚀速度＜０．００５　ｍｍ／ａ，可保无恙；碳钢腐蚀蚀　速度约为０．２０～０．９０　ｍｍ／ａ，虽采用缓蚀剂，如未采　用涂层保护，碳钢还是有一定腐蚀。再加上管板与　列管采用胀接加密封焊结构，由于３１６钢管焊口与　碳钢管桥间存在电偶腐蚀，腐蚀率达到２　ｍｍ／ａ，将　威胁冷却器安全运行。该冷却器原设计不合理。制　作时如采用３１６钢焊条全部对管板堆焊就不存在这　个问题，当投运一年后检修时发现，部分管子焊缝已　脱开，只能采用紧急防护措施。由于经水冲洗后管　（２）涂刷环氧防水防腐涂料。底漆１道，面漆２　道。涂层总厚度达到≥１５０／ａｎ。　（３）在管箱隔极与封头上安装（采用电焊连接）　镁基合金牺牲阳极（每块约１　ｋｇ），每侧８～１０块。镁　基牺牲阳极采用Ｍｇ—Ａ１一ｚｎ合金（组成为：ＡＩ　５．３％　一６．７％，Ｚｎ　２．５％～３．５％，Ｍｎ　０．１５％～０．６０％，Ｍｇ　余量）。阳极化学成分分析应符合ＧＢ／Ｔ　１３７４８规　定，其开路电位≤一１．５５　Ｖ，工作电位≤一１．４５　Ｖ（相　对于Ｃｕ／ＣｕＳｏ４参比电极），电流效率≥５５％，实际电　容量≥１　１００　Ａ・ｈ／ｋｇ，消耗率≤１０．０　ｋｇ／（Ａ・ａ）。　曾经采用过铝基合金牺牲阳极，由于其表面生　成一层白色的氧化铝保护膜，起不到牺牲保护作用，　因而采用镁基阳极较好。此时，由于涂层难免存在　针孔缺陷，采用牺牲阳极能得到集中保护，并且由于　涂层覆盖使被保护面积大大缩小，牺牲阳极消耗也　相应减小。　每年大检修均进行阳极更新与重涂涂层，保护　效果良好，使用多年未再发生管口电偶腐蚀现象。　５　结束语　上海石化ＶＩ＇Ａ装置空气压缩机４台中间冷却器　２０余年来对壳程进行化学清洗，管程进行高压水射　流清洗，分别去除了油污垢与水垢，提高了冷却效　果，并对管板、管箱与封头部位采用牺牲阳极加有机　涂层联合保护，防止了电偶腐蚀，保证了生产的安全　稳定运行。