CN102519301A

CN102519301A - 一种石墨换热器列管结垢清洗方法

Info

Publication number: CN102519301A
Application number: CN2011104093317A
Authority: CN
Inventors: 穆劲; 尧宗林; 徐魁; 陈彬; 石永义; 杨龙; 张卫红; 魏发展; 石秀明; 何明凯; 陈春; 孙凯
Original assignee: Guizhou Kailin Group Co Ltd
Current assignee: Guizhou Kailin Group Co Ltd
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2012-06-27

Abstract

本发明公开了一种石墨换热器列管结垢清洗方法，它包含如下步骤：第一次水冲洗(机械洗)→第一次试压→酸洗→第二次水冲洗(机械洗)→第二次试压→碱洗→第三次水冲洗(机械洗)→第三次试压。本发明耗时短，清洗时间一般需3天左右，清洗后石墨换热器产酸能力可从86％提高到98％以上，且对换热列管无损伤，对恢复石墨换热器的功能和提高生产能力有明显的改善。

Description

一种石墨换热器列管结垢清洗方法

技术领域

本发明涉及一种石墨换热器列管结垢清洗方法。

背景技术

石墨换热器是二水湿法磷酸生产中浓缩系统的主要设备之一，在磷酸浓缩时，随着磷酸浓度提高，湿法磷酸中溶的多种离子(如Na₂O、K₂O)以及其它酸不溶物的溶解度急速下降而析出沉淀，如钙、镁、铁等盐类析出，常粘附于浓缩石墨换热器列管内壁上形成硬垢壳，即结垢，此类结垢硬而发亮，组成主要是硫酸钙、硅酸盐(如氟硅酸钠、氟硅酸钾及硅酸钙等)、钙镁铝磷酸盐等。其中钠钾盐类、硅酸钙等会形成坚硬致密的硬质结垢粘附于浓缩石墨换热器列管内壁上，不易被清洗除掉，磷矿中的K₂O及Na₂O因其含量低，常常不为人们所重视，但事实证明，其生成的氟硅酸盐是管道结垢的主要原因，常常造成管道或泵进出口的堵塞，使清洗频率增加，常用的硫酸清洗不易清除，常用的方法为定期配制硫酸清洗液进行清洗，同时在清洗后采用高压清洗水等机械清洗法对石墨换热器的结垢进行疏通及除垢，但这种方法不能彻底清洗除掉结垢，并随着生产时间加长，用硫酸洗液清洗时未能清除掉的垢也越积越厚，严重降低传热效率，增大了传热阻力，造成石墨换热器生产能力下降，使生产成本升高。

发明内容

本发明的目的在于弥补现有技术的不足，提供了一种石墨换热器列管结垢清洗方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：石墨换热器列管结垢清洗方法，它包含如下步骤：第一次水冲洗(机械洗)→第一次试压→酸洗→第二次水冲洗(机械洗)→第二次试压→碱洗→第三次水冲洗(机械洗)→第三次试压。

所述酸洗步骤中，酸液由浓度为7-8％盐酸和浓度为6-8％氟硅酸按1∶0.5比例进行配制，温度控制在50℃至60℃。

作为本发明的进一步改进，在酸液中加入酸洗缓蚀剂。

所述碱洗步骤中，碱液由浓度为6-7％氢氧化钠和浓度为9-10％碳酸钠按比例1∶2进行配制。

所述碱洗步骤中，碱液通过泵的作用，在石墨换热器列管内强制循环流动，当温度达到60℃至70℃，停止循环进行浸泡。

所述第一次、第二次和第三次水冲洗步骤为用机械器具或高压清洗机用水冲洗。

本发明的有益效果是：耗时短，清洗时间一般需3天左右，清洗后石墨换热器产酸能力可从86％提高到98％以上，且对换热列管无损伤，对恢复石墨换热器的功能和提高生产能力有明显的改善。

经实践证明，用本方法清洗后石墨换热器的加酸量可提高到110m³/h，可提高生产能力54％左右，增产效果显著，使石墨换热器换热能力恢复到98％以上。

具体实施方式

下面结合实施例进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述的实施例。

本发明所述的石墨换热器列管结垢清洗方法，它包含如下步骤：第一次水冲洗(机械洗)→第一次试压→酸洗→第二次水冲洗(机械洗)→第二次试压→碱洗→第三次水冲洗(机械洗)→第三次试压。

所述酸洗步骤中，酸液由浓度为7-8％盐酸和浓度为6-8％氟硅酸按1∶0.5比例进行配制，温度控制在50℃至60℃。在清洗过程中，酸液通过泵的作用，在石墨换热器列管内中强制循环流动，以防止局部温度过高造成石墨换热器列管的伤害；同时为了防止对设备的腐蚀，可在酸液中加入相应的酸洗缓蚀剂，其主要化学反应如下：

Ca₃(PO₄)₂+6HCl→3CaCl₂+2H₃PO₄

K₂SiF₆+2HCl→2KCl+H₂SiF₆

Na₂SiF₆+2HCl→2NaCl+H₂SiF₆

所述碱洗步骤中，碱液由浓度为6-7％氢氧化钠和浓度为9-10％碳酸钠按比例1∶2进行配制。在清洗过程中，碱液通过泵的作用，在石墨换热器列管内强制循环流动，以防止局部温度过高造成石墨换热器列管的伤害，当温度达到60℃至70℃，停止循环进行浸泡。这个浸泡，使清洗的温度保持在这个范围内，对于不能用酸洗除掉的硬质结垢如硫酸盐垢、氟硅酸盐垢等，通过在这温度下与碱液作用发生转化反应，使老垢疏松或脱落。其主要化学反应如下：

1、对硫酸盐垢的转化作用

碳酸钠溶液可电离出碳酸根离子(CO₃ ^2-)：

Na₂CO₃→2Na⁺+CO₃ ^2-

硫酸盐垢或硅酸盐虽然是难溶化合物，但它们仍有少量的溶解，在溶液中也存在着下列溶解平衡：

CaSO₄固→Ca²⁺+SO₄ ^2-

CaSiO₃固→Ca²⁺+SiO₃ ^2-

溶解出的少量钙离子(Ca²⁺)和碳酸根离子(CO₃ ^2-)生成溶解度更小的沉淀物：Ca²⁺+CO₃ ^2-→CaCO₃↓

结果，使坚硬致密的硫酸钙(CaSO₄)或硅酸钙(CaSiO₃)不断地转化成松软的碳酸钙。这样，由于部分盐垢的这种转型，可以使垢层出现细微的裂缝，进而垢层出现松动和脱落。这种转化需要一定的时间和温度，并且后者的溶度积比前者溶度积小得愈多，沉淀转化就愈容易。从化学手册中查到硫酸钙、碳酸钙的溶度积是：

Ksp_Caso4＝6.5*10^-5＞Ksp_CaCO3＝4.8*10^-9

由此可知，硫酸盐结垢可以转化为碳酸盐结垢，这种结垢转化过程都会导致结晶形状的改变，造成老垢松动。

2、氢氧化钠对硅酸盐的溶解作用

氢氧化钠与难溶的硅酸盐垢发生反应，生成可溶的硅酸钠，反应式如下：

CaSiO₃+2NaOH＝Na₂SiO₃+Ca(OH)₂

随着碱洗温度的升高，上述反应愈容易进行。

碱洗条件：碱洗温度是关键，一般控制较高，碱洗持续时间一般为12h～24h，碱洗的流速一般要求不十分严格，关键在于开始升温和配制碱液时需要一定的流速，最终是避免石墨换热器列管受热不均而引起列管爆裂。当温度达到控制指标后可以静止浸泡一段时间。当浸泡的碱液温度低于控制指标10℃时，又通过泵的作用，让碱液在石墨换热器列管内再强制循环流动，同时升温达到控制指标，循环进行碱洗12h～24h后排放。

石墨换热器列管酸洗和碱洗后都要用高压清洗机进行水冲洗，因不管是酸洗还是碱洗，石墨换热器列管都会有大量垢层脱落堵塞石墨管口及还有一些老垢松动粘附在器壁上，这些堵塞物和老垢不得不借助机械器具或高压清洗机(一般高压清洗机冲水压力15～16MPa)用水冲洗除去。

Claims

1.一种石墨换热器列管结垢清洗方法，其特征在于包含如下步骤：第一次水冲洗(机械洗)→第一次试压→酸洗→第二次水冲洗(机械洗)→第二次试压→碱洗→第三次水冲洗(机械洗)→第三次试压。

2.根据权利要求1所述的一种石墨换热器列管结垢清洗方法，其特征在于：所述酸洗步骤中，酸液由浓度为7-8％盐酸和浓度为6-8％氟硅酸按1∶0.5比例进行配制，温度控制在50℃至60℃。

3.根据权利要求2所述的一种石墨换热器列管结垢清洗方法，其特征在于：在所述酸液中加入酸洗缓蚀剂。

4.根据权利要求1所述的一种石墨换热器列管结垢清洗方法，其特征在于：所述碱洗步骤中，碱液由浓度为6-7％氢氧化钠和浓度为9-10％碳酸钠按比例1∶2进行配制。

5.根据权利要求1所述的一种石墨换热器列管结垢清洗方法，其特征在于：所述碱洗步骤中，碱液通过泵的作用，在石墨换热器列管内强制循环流动，当温度达到60℃至70℃，停止循环进行浸泡。

6.根据权利要求1所述的一种石墨换热器列管结垢清洗方法，其特征在于：所述第一次、第二次和第三次水冲洗步骤为用机械器具或高压清洗机用水冲洗。