CN111322904B - 一种换热器酸洗过程的优化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于换热器清洗技术领域，具体涉及一种换热器酸洗过程的优化方法。首先根据换热器的垢层成分，运用数据统计分析软件的叠加图综合筛选，找到适合的清洗酸；在缓蚀剂的有效浓度下，用筛选出的清洗酸与换热器壳体相同材质的标准试片进行腐蚀实验，得到两组对比数据，其中一组不加缓蚀剂测得在不同浓度的酸中标准试片的腐蚀减重量，另外一组加入缓蚀剂后再测标准试片的减重量；建立试片腐蚀减重的“预测值‑‑‑实际值”模型；运用数据软件的预测刻画器，找出最佳清洗酸浓度。在酸洗过程中换热器壳体腐蚀量最小，实现换热器酸洗过程的优化。利用本方法，可以解决换热器酸洗时壳体严重腐蚀问题，酸洗后提高了换热器的换热效率。

Description

一种换热器酸洗过程的优化方法
技术领域
本发明属于换热器清洗技术领域，具体涉及一种换热器酸洗过程的优化方法。
背景技术
某化工企业三废处理装置中使用的列管式换热器，外壳为碳钢材质，列管及管板为316不锈钢材质，被冷却介质走管程、冷却介质为循环水走壳程。随着使用时间的增加壳程中的换热管外壁出现结垢，导致换热器的冷却效果不佳、冷却循环水的用量增大，但冷却效果不好。经分析垢层为锈、泥砂、碳酸盐、油垢等，这些污垢用普通的清洗方法是很难清除的，需要使用酸洗的方法才能较好的除去污垢。虽然酸洗过程可以选用合适的缓蚀剂减少酸洗过程碳钢壳体的腐蚀，但是在实际过程中缓蚀剂和清洗酸的配比不当还是会造成碳钢壳体腐蚀。该换热器为生产中的关键设备，一旦损坏会造成生产延误，由于设备体积和重量较大修理或更新都需要较长时间。如损坏修理费用高达几十万元，还会造成整台设备的报废。如何确保酸洗过程中碳钢壳体不被腐蚀成了比较实际的现实问题。
发明内容
本发明涉及的技术问题是针对换热器材质和垢层的特点，采用数据处理软件综合筛选清洗酸，通过筛选出的清洗酸建立优化模型，找出清洗酸的最佳浓度，在酸洗过程中换热器壳体腐蚀量最小，实现换热器酸洗过程的优化。具体技术方案如下：
一种换热器酸洗过程的优化方法，包括如下步骤：
1.首先根据换热器的垢层成分，运用数据统计分析软件的叠加图综合筛选，找到适合的清洗酸；
2.在缓蚀剂的有效浓度下，用筛选出的清洗酸与换热器壳体相同材质的标准试片进行腐蚀实验，得到两组对比数据，其中一组不加缓蚀剂测得在不同浓度的酸中标准试片的腐蚀减重量，另外一组加入缓蚀剂后再测标准试片的减重量；
3.建立试片腐蚀减重的“预测值---实际值”模型；
4.运用数据软件的预测刻画器，找出最佳清洗酸浓度。
有益效果
本发明的方法采用实验数据和数据分析统计软件综合筛选清洗酸，通过筛选出的清洗酸建立了一种优化模型，找出清洗酸的最佳浓度，以该数值为中心确定一个适当范围，实现了在酸洗过程中换热器碳钢壳体腐蚀量最小，达到了优化换热器酸洗过程的目的。
附图说明
图1为实施例1的清洗酸筛选的叠加图；
图2为实施例1的Fe的腐蚀速度与硝酸浓度关系图；
图3为实施例1的试片失重的预测值-实际值图；
图4为实施例1的拟合汇总、方差分析、参数估计图；
图5为实施例1的预测刻画器图；
图6为实施例1的换热器酸洗前后循环水使用量的正态分位数对比图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
一种换热器酸洗过程的优化方法，包括如下步骤：
1.首先根据换热器的垢层成分，运用数据统计分析软件的叠加图综合筛选，找到适合的清洗酸；
以Lan826缓蚀剂为例，根据缓蚀剂有效的清洗酸如表1，采用叠加图进行综合筛选见图1。
表1清洗酸的筛选
Figure BDA0002344267130000021
通过使用叠加图从纵坐标缓蚀率、Lan-826浓度、使用温度、酸浓度和横坐标腐蚀率综合考虑，可以看到使用Lan-826做缓蚀剂、硝酸做清洗酸的腐蚀率最小和缓蚀率最大，在常温就可以进行，硝酸浓度为10％以下。
根据铁在硝酸中的腐蚀数据图2可以看出铁在小于10％以下时腐蚀速度较小。
柠檬酸在化学技术上可用作络合剂，掩蔽剂，用来配制缓冲溶液。采用柠檬酸作助洗剂，可保持洗涤必要的碱性，使污垢和灰分散和悬浮，烧水壶中的水垢被柠檬酸溶解。加上缓蚀剂对柠檬酸有效，用2-4％柠檬酸度复配缓蚀剂。
通过使用叠加图从缓蚀率和腐蚀率综合考虑，可以看到使用Lan-826做缓蚀剂、硝酸做清洗酸的腐蚀率最小和缓蚀率最大，在常温就可以进行，硝酸浓度为10％。
2.在缓蚀剂的有效浓度下，用筛选出的清洗酸与换热器壳体相同材质的标准试片进行腐蚀实验；
为了确保换热器在刷洗过程中的设备安全，必须获得刷洗酸最佳配比，我们采用刷洗酸配比定制设计实验的方法进行优化；选择I型标准腐蚀试片(50±0.1×25±0.1×2±0.1mm)面积28cm2,根据表2浓度配好后用100ml浸泡标准试片腐蚀2小时，测得数据见表2。
表2刷洗酸配比定制设计实验表
Figure BDA0002344267130000031
3.建立试片腐蚀减重的“预测值---实际值”模型：
我们根据实测数据表2采用逐步拟合的方法得到了试片失重量的实际值与预测值的模型，见图3、图4。由拟合汇总可以看出R2＝0.957＞0.9认为这个模型可接受，方差分析中“校正总和”的P值＝0.0001<0.05说明模型有效。
4.运用数据软件的预测刻画器，找出最佳清洗酸浓度。本实施例中选用JMP软件的预测刻画器，找到刷洗硝酸最佳浓度，见图5。可以看出在缓蚀剂没有完全分散的情况下，硝酸浓度在5.5％最佳。通过10％硝酸和0.3％缓蚀剂腐蚀实验，2小时后对试片腐蚀量为0.0002g,5％硝酸和0.3％缓蚀剂腐蚀实验，2小时后对试片腐蚀量为0.0001g。
根据铁在硝酸中的腐蚀数据，见图2可以看出铁在小于10％以下时腐蚀速度较小。根据实际值-预测值模型结果加上缓蚀剂对柠檬酸有效，所以酸洗液按硝酸4-6％和柠檬酸2-4％(叠加图)复配。
自2017年8月底至9月初按照该方法酸洗的两台列管式换热器的壳体没有发生腐蚀，冷却循环水的进出口温度差由1℃提高到7℃。
2017年12月25日通过对工艺记录提取制作了循环水使用量的正态分位数对比图，见图6，由图可以看出单台换热器运行时流量减少200m3/h，两台运行时减少400m3/h。

Claims (1)

1.一种换热器酸洗过程的优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)首先根据换热器的垢层成分，运用数据统计分析软件的叠加图综合筛选，找到适合的清洗酸；
2)在缓蚀剂的有效浓度下，用筛选出的清洗酸与换热器壳体相同材质的标准试片进行腐蚀实验，得到两组对比数据，其中一组不加缓蚀剂测得在不同浓度的酸中标准试片的腐蚀减重量，另外一组加入缓蚀剂后再测标准试片的减重量；
3)建立试片腐蚀减重的“预测值---实际值”模型；
4)运用数据软件的预测刻画器，找出最佳清洗酸浓度。
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