丙烯腈装置系统高效清理方法浅析

丙烯腈装置系统高效清理方法浅析

武汝静

中国石油化工股份有限公司天津分公司  天津  300270

摘要：丙烯腈装置是石化重要的基础装置之一，长期运行后系统管道及设备内积累一定污垢，影响工艺流程与设备工作效率，增加能源消耗，严重时还会威胁装置安全。因此，开展定期高效清理具有重要意义。

关键词：丙烯腈装置；高效清理；方法研究

丙烯腈装置经过长期运行后，管道与设备内部会积聚各类化学污垢，常规清理难以实现高效除垢，严重影响装置的传质、传热效率，同时存在较大的安全隐患，因此采取有效措施对装置内污垢进行深层清理十分必要。

一、清理意义

丙烯腈装置在长期运行后，各设备与管道内壁会积累一定的污垢，影响传热与传质效率，降低设备工作能力，增加能源消耗，严重时可影响装置的安全稳定运行。定期开展丙烯腈装置系统清理，具有以下意义：

1.保证装置安全稳定运行

系统内长期积累的污垢会加速腐蚀设备与管道，造成管壁渗漏，尤其对高压高温部位，还会引起管壁破裂，造成人身伤害事故。对装置进行定期清理不仅可以除去管道内积存污垢，同时还可以检查管道完整性，避免因此引起安全事故，保证装置的安全，延长装置长周期运行时间。

2.提高设备效率

系统污垢会构成阻力，减少管道流通截面积，增大压降，降低传热系数，影响设备与管道的传热效率以及物料流动情况。开展装置定期清理可以恢复管道光滑度，减小压力损失，提高传热效率，降低运行成本。

3.减少能源消耗

装置运行过程中，系统污垢的积累会不断增加阀门摩擦阻力、管道压降，导致增加了操作压力和阀门的开启时间，增大了能源输入量。定期清理可以最大限度减少污垢积累对系统的阻力影响，降低运行参数要求，减少能源的过度消耗，实现可持续发展。

综上，开展丙烯腈装置系统的高效清理，具有保证安全稳定运行、提高设备效率与节能降耗的重要意义。定期清理可以除去管道与设备表面积累的污垢，避免其对装置安全、工艺参数与能效造成的不利影响，为装置高质量、低成本与可持续运行提供必要保证。

二、常规清理方法：物理清理、化学清理、生物清理

1.物理清理方法

物理清理方法主要利用机械或物理作用除去污垢，对付粗大无机杂质较为合适。常用物理清理方法有冲洗、擦洗、吹扫、磨擦和超声清理等。冲洗利用高压水或气体产生的动能冲击除去污垢和杂质。擦洗利用刷子、海绵等物理接触除去表面污垢。吹扫利用高压气体吹除灰尘与松散物质。磨擦利用砂轮、砂带等机械除去表面结垢。超声清理利用超声波产生的微小气泡融合与破裂作用除去沉积物。

物理清理方法操作简单，不使用化学药品，无二次污染，对密封和磨损敏感部位无破坏，适用于除去粗大无机杂质与表面松散污垢，但对紧密结构化学垢效果较差，且可能聚合较硬化学垢层，不宜频繁使用。

2.化学清理方法

化学清理方法主要采用各种化学药品与溶剂的腐蚀、溶解或还原作用除去化学污垢。常用化学清理方法有腐蚀除垢法、钢化膜除垢法、酸碱清洗和防垢剂添加法等。腐蚀除垢法采用强酸或碱腐蚀化学反应除去垢层。钢化膜除垢法采用还原剂溶解铁锈与钢化膜。酸碱清洗法用酸碱交替或混合清洗。防垢剂添加采用螯合剂、分散剂等预防垢层生成。化学清理方法对各种化学污垢效果显著，但可能对设备造成一定损伤，产生二次污染，操作复杂，使用成本较高，应根据污垢性质选择合适的清理剂与方法。

3.生物清理方法

生物清理方法是在系统内引入特定微生物，利用其代谢作用生成的酸或气体对污垢进行渗透、腐蚀和溶解除垢。优点是无二次污染、对设备无损害，但发展较慢，易受环境影响，且可能影响正常生产，应用较少。

三、新型高效清理技术

丙烯腈装置系统结垢情况复杂，清理技术应根据实际污垢性质、部位与工艺特点选择。物理清理主要面向无机污垢，化学清理针对有机与腐蚀垢更加合适。生物清理易受环境影响，应慎重选择并防止污染装置。

1.离子交换树脂清理技术

离子交换树脂清理技术是利用带电树脂吸附与分离污染物离子的方法除垢。阳离子树脂可以吸附阴离子杂质与污垢，阴离子树脂吸附阳离子污染物。树脂清理可以在常温常压下进行，无需大额冲洗液，吸附效果高，可以深度清除管道污垢与腐蚀产物。工作原理是离子交换树脂颗粒吸附管道表面带电污垢与腐蚀离子，同时催化氧化分解污垢，缓慢释放出CO2和H2O。离子交换树脂清理技术无腐蚀和二次污染，对设备无损害，清理效果高，生态环保，但树脂使用成本较高，渗透能力较差，仅适用除去带电污垢。

2.微生物及酶联合清理技术

微生物清理采用特定微生物代谢作用分解污垢，生成酸或气体除垢。酶清理利用酶促反应分解污垢的有机物与蛋白质。两者联合使用，可以产生相乘效果。微生物预处理软化污垢层，增大酶的渗透性和活性，酶继而水解污垢有机物生成小分子物质，再被微生物代谢吸收。此法清理效果显著，对设备无损伤，但易受环境影响，操作较慢，发酵产物可能影响生产，应用受限。

3.高压水射流清理技术

高压水射流清理技术利用高压水产生的动能和微纳米气泡的溶解与前爆效应对污垢产生机械与化学双重作用。高压水流可产生1000-4000帕斯卡的水压射流，从管道一侧射入，对污垢产生强大冲击作用除垢。同时，高压下产生的微纳米气泡在垢层表面爆炸和溶解，化学腐蚀除垢，大大增强清理效果。此法清理速度快，一次除垢率高，但可能对管道与密封产生一定破坏，使用成本较高，适用于粗大结垢管道清理。

4.负压真空吸除法

负压真空吸除法是利用真空吸附原理吸除管道内的污垢与粉尘。它可以在不停产的情况下进行管道内吸除，对管道无任何破坏。真空吸除器将负压作用于管道一端，污垢颗粒在压差作用下从污垢层上脱落并随气流进入真空容器，实现无损伤除垢。该技术操作简便、清理效果稳定，但对于结垢严重管道清理缓慢，真空泵使用成本较高。

四、清理管理与过程控制

高效清理丙烯腈装置系统需要科学的管理和过程控制，以确保清理效果和工艺安全。主要包括：

1.清理方案制定

根据系统结垢情况、性质与部位，选择高效清理技术和方法，制定实施方案，包括清理顺序、工艺参数、使用药剂与设备等。方案的科学性直接决定清理效果，需要充分考虑各因素，针对性制定。

2.清理过程监控

在清理实施过程中，要严密监测管道压力、温度、液位和流量变化，特别是高压与高温部位，防止清理过程中导致系统破裂或其他安全问题。密切观察清理剂流向、浓度和腐蚀情况，根据监测结果及时调整工艺参数，保证清理过程的安全与效果。

3.清理效果评估

清理结束后，要对重要部位和易结垢点进行污垢检查，评估清理效果是否达标，必要时重复清理。对新清理技术应用管道，要进行厚度测量和金相分析，检查是否对管材产生损害。评估结果作为下一步清理方案优化的重要依据。

4.标准制定

根据工艺特点和经验总结，制定本装置系统清理的技术标准，包括清理周期、方法选择、工艺参数范围、监测要求和效果评估标准等。标准的制定有利于清理工作的规范化和长效管理，保证高效清理水平。

清理管理与过程控制贯穿于整个清理工作的全过程，科学高效的管理可以充分发挥清理技术的作用，实现清理目的，确保清理质量与工艺安全。它要求相关人员具有丰富的工艺与管理知识，注意事项全面细致。有效的管理和过程控制是装置长周期高效稳定运行的重要保证。

结语：

丙烯腈装置长期高效稳定运行离不开定期深层清理，选择适宜高效清理技术并加强管理是关键。本文分析常用高效清理方法与管理要点，可为丙烯腈装置清理提供参考，选择最佳方案实现清理目的，减少污垢积累对装置的影响，为装置长周期稳定运行提供保障，具有一定参考价值。未来，清理技术与管理水平的提高，将有利于相关装置的安全稳定高效运行。

参考文献：

[1]杨志刚.丙烯腈装置系统高效清理方法浅析[J].中国新技术新产品，2013(12):35.DOI:10.13612/j.cnki.cntp.2013.12.007.

[2]夏友青，杨延宁.丙烯腈装置循环系统的高效清理法[J].炼油与化工，2013，24(01):58.DOI:10.16049/j.cnki.lyyhg.2013.01.010.