CN112708893A - 清洗剂及其制备方法、清洗装置及板式换热器的清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了清洗剂及其制备方法、清洗装置及板式换热器的清洗方法，属于化工产品技术领域。清洗剂的制备方包括：在预设温度下向配液池中依次加入水、0.2％‑0.5％的缓蚀剂和2％‑5％的表面活性剂，搅拌第一预设时间；加入0.5％‑2％的络合剂、2％‑6％的无机酸和0.5％‑2％的有机酸，搅拌第二预设时间，得到所述清洗剂。通过上述组分的协同复配，可以使清洗剂既能有效溶解污垢，又能最低限度减轻清洗剂对设备的腐蚀，以达到缩短检修工期，降低设备腐蚀、延长设备使用寿命等目的，同时也可以降低工人的劳动强度，节约生产成本，提高检修资源的利用率。

Description

清洗剂及其制备方法、清洗装置及板式换热器的清洗方法

技术领域

本发明涉及化工产品技术领域，尤其涉及一种清洗剂及其制备方法、清洗装置及板式换热器的清洗方法。

背景技术

板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。多个金属片之间形成薄矩形通道，气液通过板片进行热量交换。板式换热器在长时间使用后，表面会粘连硫化亚铁、氧化铁、碳酸钙等难以溶解清除的化合物，从而使得板式换热器结垢严重，进而影响板式换热器的安全平稳运行。因此，需要对板式换热器进行清洗，以使其正常工作。

相关技术提供的清洗剂包括以下组分：盐酸、乳化剂、渗透剂以及余量的水。

但是，该清洗剂中的盐酸容易对设备表面造成腐蚀，从而会降低设备的使用寿命，而且也会使得工人频繁对设备进行检修，检修时繁琐费时。

发明内容

本发明提供了一种清洗剂及其制备方法、清洗装置及板式换热器的清洗方法，可以解决相关技术中清洗剂易对设备表面造成腐蚀，且需要工人频繁检修，检修繁琐费时的问题。所述技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种清洗剂的制备方法，所述方法包括：

在预设温度下向配液池中依次加入水、0.2％-0.5％的缓蚀剂和2％-5％的表面活性剂，搅拌第一预设时间；加入0.5％-2％的络合剂、2％-6％的无机酸和0.5％-2％的有机酸，搅拌第二预设时间，得到所述清洗剂。

可选地，所述预设温度为15-25℃。

第二方面，本申请实施例提供了一种清洗装置，所述装置包括：循环水箱、循环泵和板式换热器；

所述板式换热器的进口端与所述循环水箱的第一侧连接，所述循环水箱的第二侧与所述循环泵连接，所述循环泵的顶部与所述板式换热器的出口端连接。

第三方面，本申请实施例提供了一种板式换热器的清洗方法，所述方法包括：通过所述清洗剂对板式换热器进行清洗；向清洗后的板式换热器中加入中和药剂进行中和，以将清洗后设备中残留的酸液进行中和；对中和后的板式换热器进行钝化；恢复钝化后的板式换热器。

第四方面，本申请实施例提供了一种清洗剂，所述清洗剂用于按照权利要求1-2中任一所述的方法进行清洗，所述清洗剂包括以下质量百分比的组分：2％-5％的表面活性剂、0.2％-0.5％的缓蚀剂、0.5％-2％的有机酸、2％-6％的无机酸、0.5％-2％的络合剂、余量为水。

可选地，所述表面活性剂选自季铵盐、单丁醚和脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少一种。

可选地，所述缓蚀剂选自咪唑啉、Lan-826酸洗缓蚀剂和曼尼希碱缓蚀剂中的至少一种。

可选地，所述有机酸为有机磷酸或柠檬酸。

可选地，所述无机酸为氨基磺酸或硝酸。

可选地，所述络合剂选自三聚磷酸钠、乙二胺四乙酸和氮三乙酸中的至少一种。

本发明提供的技术方案至少可以带来以下有益效果：

本发明实施例提供的清洗剂，其中，通过表面活性剂可以降低清洗剂的表面张力，从而有利于分散污垢；缓蚀剂具有抗酸性能，能延缓酸中的酸根离子对金属的腐蚀，从而降低清洗剂对设备的腐蚀；有机酸与污垢中的铁离子、亚铁离子进行反应形成水溶性物质，从而去除含铁类污垢；无机酸与污垢中的碳酸根离子进行反应形成水溶性物质，从而去除碳酸盐类污垢；通过络合剂能与污垢中的钙、镁、铁等离子发生螯合反应，从而阻止设备表面硬垢的生成，并且可以溶解并分散已经成型的污垢，使污垢变成流态化。通过上述组分的协同复配，可以使本发明实施例提供的清洗剂既能有效溶解污垢，又能最低限度减轻清洗剂对设备的腐蚀，以达到缩短检修工期，降低设备腐蚀、延长设备使用寿命等目的，同时也可以降低工人的劳动强度，节约生产成本，提高检修资源的利用率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种研究工作的流程图；

图2是本发明实施例提供的一种化学清洗循环系统的示意图。

附图标记：

1：循环水箱，2：循环泵，3：板式换热器，4：塑料连接管，5：回流阀。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

在对本发明实施例进行详细地解释说明之前，先对本发明实施例的应用场景予以说明。

天然气净化装置在含硫环境下所使用的贫富液换热器常采用板式换热器，而板式换热器在使用过程中易结污垢，严重影响了天然气净化装置的安全平稳运行。目前有两种清洗污垢的方法，即传统的机械清洗法和化学清洗剂清洗法。采用传统机械清洗法不能对板间的污垢进行有效地清除。一是因为板式换热器层间间隙很小，高压清洗枪的枪头水流形成的射流不能有效利用，高压水流形成的射流到板式换热器表面会被反射回去形成干扰，抵消了水压的作用，同时产生雾化，降低了清洗效果。二是板式换热器内部采用了防止污物堆积的菱形或者波浪形结构，造成高压水流不能畅通进入，因此不能对内部的污垢进行清除。三是根据现场观察，板式换热器上所积累的污垢附着在板上，形成附着力强、较坚硬的一层污垢，机械清洗法根本不能完成对这种污垢的完全清除。四是机械清洗法必须拆开板式换热器四周的盖板，因此需要吊车配合。五是机械清洗法打开盖板进行清洗时，污水不好收集，散落在地面上，会对环境造成污染，清洗时反冲水流也容易对人体造成伤害。六是板式换热器的清洗工作不止在装置停产检修时可以开展，在运时也可以开展，利用高压清洗枪清洗对设备和人员安全都存在风险。因此，有必要针对该设备所处工作环境，分析垢型，开展化学清洗剂清洗法研究。

化学清洗剂清洗法相比于机械清洗有如下优势，一是无需将设备解体，利用密闭循环的方式能很好地清洗复杂结构的设备，有效避免了清洗形成的污水对环境造成污染。二是清洗液能够到达每层换热板的各个角落，因此能够达到彻底清洗的目的。三是所需清洗设施简单，因此，该方法具有节能、降耗、节水、安全等优点。四是只需打开板式换热器一边的盖板进行效果检查，因此缩短了工期，降低了检修对人力、物力等资源的占用。

目前国内板式换热器的化学清洗剂清洗法多依赖于专业清洗公司进行，在时间和成本上都受到限制。而且专业清洗公司对天然气净化装置含硫环境不熟悉，对在该环境下形成污垢的垢型不清楚，并且也没有对垢型进行调查，直接进行清洗，增加了清洗剂对设备腐蚀的风险。

本发明实施例提供的清洗剂，通过如下方法进行研究得到，参见图1，该方法包括以下步骤：对板式换热器的污垢进行化学分析；根据板式换热器污垢的化学成分研究本发明实施例提供的清洗剂的配方；对清洗剂与设备腐蚀情况之间的关系进行分析；现场试验分析清洗剂溶解污垢的能力；根据上述分析研究结果，得到了既能有效溶解污垢，又能减轻对设备腐蚀，将腐蚀控制在国家标准范围内的清洗剂，即本发明实施例提供的清洗剂。

第一方面，本发明实施例提供了一种清洗剂，该清洗剂包括以下质量百分比的组分：2％-5％的表面活性剂、0.2％-0.5％的缓蚀剂、0.5％-2％的有机酸、2％-6％的无机酸、0.5％-2％的络合剂、余量为水。

本发明实施例提供的清洗剂，其中，通过表面活性剂可以降低清洗剂的表面张力，从而有利于分散污垢；缓蚀剂具有抗酸性能，能延缓酸中的酸根离子对金属的腐蚀，从而降低清洗剂对设备的腐蚀；有机酸与污垢中的铁离子、亚铁离子进行反应形成水溶性物质，从而去除含铁类污垢；无机酸与污垢中的碳酸根离子进行反应形成水溶性物质，从而去除碳酸盐类污垢；通过络合剂能与污垢中的钙、镁、铁等离子发生螯合反应，从而阻止设备表面硬垢的生成，并且可以溶解并分散已经成型的污垢，使污垢变成流态化。通过上述组分的协同复配，可以使本发明实施例提供的清洗剂既能有效溶解污垢，又能最低限度减轻清洗剂对设备的腐蚀，以达到缩短检修工期，降低设备腐蚀、延长设备使用寿命等目的，同时也可以降低工人的劳动强度，节约生产成本，提高检修资源的利用率。

需要说明是，在本发明的实施例中，表面活性剂的质量百分比为2％-5％，作为一种示例，表面活性剂的质量百分比可以为2％、3％、4％或5％等；缓蚀剂的质量百分比为0.2％-0.5％，作为一种示例，缓蚀剂的质量百分比可以为0.2％、0.3％、0.4％或0.5％等；有机酸的质量百分比为0.5％-2％，作为一种示例，有机酸的质量百分比可以为0.5％、1％、1.5％或2％等；无机酸的质量百分比为2％-6％，作为一种示例，无机酸的质量百分比可以为2％、3％、4％、5％或6％等；络合剂的质量百分比为0.5％-2％，作为一种示例，络合剂的质量百分比可以为0.5％、1％、1.5％或2％等。

可选地，表面活性剂选自季铵盐、单丁醚和脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少一种。

需要说明的是，表面活性剂可以降低体系的表面张力。在本发明实施例中，表面活性剂可以为脂肪醇聚氧乙烯醚一种；表面活性剂也可以为季铵盐和单丁醚两种混合，当表面活性剂为季铵盐和单丁醚两种混合时，示例地，混合比例可以为1：1；表面活性剂也可以为季铵盐、单丁醚和脂肪醇聚氧乙烯醚三种混合，当表面活性剂为季铵盐、单丁醚和脂肪醇聚氧乙烯醚三种混合时，示例地，混合比例可以为2：1：1。

其中，本发明实施例对上述表面活性剂选取哪一种组合不限于此，对选取的表面活性剂的组分组合之间的比例也不限于此。

可选地，缓蚀剂选自咪唑啉、Lan-826酸洗缓蚀剂和曼尼希碱缓蚀剂中的至少一种。

需要说明的是，缓蚀剂以适当的浓度和形式存在于环境或介质中时，可以有效防止或减缓材料腐蚀。在本发明实施例中，缓蚀剂可以为曼尼希碱缓蚀剂一种；缓蚀剂也可以为咪唑啉和Lan-826酸洗缓蚀剂两种混合，示例地，混合比例可以为1：1；缓蚀剂也可以为咪唑啉、Lan-826酸洗缓蚀剂和曼尼希碱缓蚀剂三种混合，示例地，混合比例可以为1：1：2。

其中，本发明实施例对上述缓蚀剂选取哪一种组合不限于此，对选取的缓蚀剂的组分组合之间的比例也不限于此。

可选地，有机酸为有机磷酸或柠檬酸。

需要说明的是，有机酸是指一些具有酸性的有机化合物。在本发明实施例中，有机酸可以为柠檬酸一种；有机酸也可以为有机磷酸和柠檬酸两种混合，混合比例可以为1：1。

其中，本发明实施例对上述有机酸选取哪一种组合不限于此，对选取的有机酸的组分组合之间的比例也不限于此。

可选地，无机酸为氨基磺酸或硝酸。

需要说明的是，无机酸一般来说就是能解离出氢离子的无机化合物，无机酸大多用来提供氢离子。在本发明实施例中，无机酸可以为硝酸一种；无机酸也可以为氨基磺酸和硝酸两种混合，混合比例可以为1：1。

其中，本发明实施例对上述无机酸选取哪一种组合不限于此，对选取的无机酸的组分组合之间的比例也不限于此。

需要说明的是，由于有机酸与无机酸的酸性比盐酸的酸性要弱，因此在溶垢时不但可以减轻对设备的腐蚀，还能与污垢反应起到溶垢的效果。并且由于加入了缓释剂，会进一步降低对设备的腐蚀。

可选地，络合剂选自三聚磷酸钠、乙二胺四乙酸和氮三乙酸中的至少一种。

需要说明的是，络合剂能与金属离子形成络合离子化合物。这几种络合剂能与污垢中的钙、镁、铁等离子发生螯合反应，从而阻止设备表面硬垢的生成，并且可以高效分散、悬浮已产生的污垢，使得污垢变为流态化。

在本发明实施例中，络合剂可以为三聚磷酸钠一种；络合剂也可以为三聚磷酸钠和乙二胺四乙酸两种混合，示例地，混合比例可以为1：1；络合剂也可以为三聚磷酸钠、乙二胺四乙酸和氮三乙酸三种混合，示例地，混合比例可以为2：1：1。

其中，本发明实施例对上述络合剂选取哪一种组合不限于此，对选取的络合剂的组分组合之间的比例也不限于此。

第二方面，本发明提供了上述清洗剂的制备方法，该方法用于制备上述的清洗剂，该方法包括：按照各组分的质量百分比，在预设温度下向配液池中依次加入水、缓蚀剂和表面活性剂，搅拌第一预设时间；加入络合剂、无机酸和有机酸，搅拌第二预设时间，得到清洗剂。

其中，预设温度为15-25℃，例如预设温度可以为15℃、20℃或25℃。第一预设时间为10-30分钟，第二预设时间为20-30分钟，例如第一预设时间可以为10分钟、15分钟、20分钟、25分钟或30分钟，第二预设时间可以为20分钟、25分钟或30分钟。可选地，可通过在配液池中设置搅拌器来实现上述过程中的搅拌，例如可以设置推进式搅拌器、桨式搅拌器、旋桨式搅拌器、涡轮式搅拌器。也可以通过人工搅拌的方式来制备本发明实施例提供的清洗剂。

第三方面，本发明提供了上述清洗剂应用的清洗装置，该装置包括：循环水箱1、循环泵2和板式换热器3；板式换热器3的进口端与循环水箱1的第一侧边连接，循环水箱1的第二侧边与循环泵2的侧边连接，循环泵2的顶部与板式换热器3的出口端连接。

需要说明的是，通过循环水箱1向板式换热器3中注入锅炉水和本发明实施例制备的清洗剂。循环水箱1的尺寸和材料可以根据所需进行预先设置，只要保证循环水箱1可以存储足量的锅炉水和本发明实施例制备的清洗剂即可，本发明实施例不作具体限制。

另外，循环泵2是用于给循环水箱1中流出的锅炉水和本发明实施例制备的清洗剂以一定压力的装置。通过循环泵2所给与的压力，锅炉水和本发明实施例制备的清洗剂可以进行循环。

可选地，当需要对板式换热器3进行清洗时，可以先将板式换热器3的富液进口端与循环水箱1的第一侧边连接，然后将循环水箱1的第二侧边与循环泵2的侧边连接，最后将循环泵2的顶部与板式换热器3的富液出口端连接。往循环水箱1内注入锅炉水和本发明实施例制备的清洗剂，由于板式换热器3、循环水箱1和循环泵2组成循环回路，因此锅炉水和本发明实施例制备的清洗剂在循环泵2的作用下会在循环回路中进行循环，从而对板式换热器3中的污垢进行清洗。

第四方面，本发明提供了一种板式换热器的清洗方法，该方法采用上述的清洗剂进行清洗，该方法包括：通过所述清洗剂对板式换热器3进行清洗；向清洗后的板式换热器3中加入中和药剂进行中和，以将清洗后设备中残留的酸液进行中和；对中和后的板式换热器3进行钝化；对钝化后的板式换热器3进行恢复。

需要说明的是，清洗即是采用本发明实施例提供的清洗剂清洗板式换热器3。

另外，中和即将清洗后设备中残留的酸液进行中和，使清洗剂不会腐蚀设备。中和处理时可采用中和药剂，其中，中和药剂的组分包括氢氧化钠、碳酸钠、碳酸钠和石灰乳。使用时，中和药剂时的投加量为0.15％，即1吨水加中和药剂5kg(千克)。

再者，钝化即是在金属表面上形成能抑制金属溶解的电子导体膜，这层电子导体膜本身在介质中的溶解速度很小，以致它能使金属的阳极溶解速度保持在很小的数值上，从而防止出现管道二次锈蚀。钝化可以采用钝化预膜剂，示例地，钝化预膜剂可以为有机磷酸盐和锌盐。其中，钝化预膜剂的使用量按清洗剂循环水量计算，例如，1t水加10kg钝化预膜剂。

最后，恢复即是拆除去掉清洗装置。

以下将通过可选地实施例进行详细阐述。

实施例1

本实施例提供了一种清洗剂的制备方法，在25℃下向配液池中依次加入91.7％的水、0.3％的曼尼希碱缓蚀剂和2％的脂肪醇聚氧乙烯醚，搅拌20分钟，然后加入0.5％的三聚磷酸钠、0.5％的乙二胺四乙酸、1％的柠檬酸和4％的硝酸，搅拌30分钟，得到本实施例提供的清洗剂。

实施例2

本实施例提供了一种清洗剂的制备方法，在25℃下向配液池中依次加入87.5％的水、0.5％的曼尼希碱缓蚀剂和4％的脂肪醇聚氧乙烯醚，搅拌15分钟，然后加入0.5％的三聚磷酸钠、1％的乙二胺四乙酸、1.5％的柠檬酸和5％的硝酸，搅拌20分钟，得到本实施例提供的清洗剂。

实施例3

本实施例提供了一种清洗剂的制备方法，在25℃下向配液池中依次加入87％的水、0.5％的曼尼希碱缓蚀剂和5％的脂肪醇聚氧乙烯醚，搅拌30分钟，然后加入1％的三聚磷酸钠、1％的乙二胺四乙酸、2％的柠檬酸和6％的硝酸，搅拌25分钟，得到本实施例提供的清洗剂。

应用实施例

本应用实施例采用实施例1-3提供的清洗剂通过如下步骤清除污垢：首先，参见图2，连接化学清洗循环回路，然后采用清洗剂实施化学清洗工艺，之后冲洗设备，对设备进行中和、钝化处理，最后恢复设备。

1、连接化学清洗循环回路

首先将板式换热器3与天然气净化装置脱离，然后将板式换热器3的富液端盲板打开，对富液端盲板进行拍照，获取第一照片，然后恢复富液端盲板，将富液进出口端分别用塑料连接管4与循环泵2和循环水箱1连接，从而组成化学清洗循环系统。

2、采用清洗剂实施化学清洗工艺

往循环水箱1内注入锅炉水，检查化学清洗循环系统循环正常后，加入本发明实施例制备的清洗剂，开始对板式换热器3进行循环清洗。在循环过程中，每隔1h(小时)要对循环水箱1内清洗剂的浓度进行一次检测，并根据检测到的循环水箱1内清洗剂的浓度适当向循环水箱1内添加清洗剂，以保证循环水箱1内清洗剂的浓度始终保持在0.10～0.15mol/L(摩尔/升)的安全有效的范围内。

由于不拆卸板式换热器3，因此采用清洗剂清洗时间可能较长，因此可以通过循环清洗和过夜浸泡清洗相结合的方式清洗板式换热器3。当清洗剂的浓度连续2h内不变化或变化量很小时，即认为污垢清洗干净，可停止清洗。

3、冲洗设备

由于板式换热器3内部板间的流通通径较小，会有残余污垢粘附在板式换热器3的内部，因此化学清洗剂清洗结束后，需将循环水箱1内的废液排掉，然后将循环水箱1内充满锅炉水，用循环泵2对板式换热器进行循环冲洗，之后排掉冲洗废水。多次重复上述操作，并观察冲洗废水的清洁情况。直到冲洗废水较为清洁时，此时可认为板式换热器3内不再有污垢排出，从而表明板式换热器3内部的残余污垢已经被去除。

4、设备进行中和、钝化处理

由于清洗剂为酸式清洗剂，在化学清洗后需向循环系统内添加适量的中和药剂，使得循环系统内的pH达到7，此时即可停止循环系统。

中和处理后还需进行钝化处理，即向循环系统内添加适量的有机磷酸盐和锌盐，使得循环系统内循环均匀后pH控制在8～9之间。

由于通过清洗剂清洗不拆卸板式换热器3，因此在清洗过程中与板式换热器3相连接的几段钢铁材质管道经清洗后，管道表面的水垢和铁锈都被清除,从而露出了钢铁的本质，使得管道极易锈蚀，因此需要进行中和、钝化处理，防止出现管道二次锈蚀。

5、恢复

将板式换热器3经钝化处理后，拆除与循环泵2和循环水箱1连接的塑料连接管4，关闭各排污阀门，拆除富液端盲板，对富液端盲板进行拍照，获取第二照片，检查富液端盲板的腐蚀情况。然后恢复富液端盲板，测试板式换热器3两侧的锅炉水的水压，当锅炉水的水压满足要求后将板式换热器3装回天然气净化装置中投入生产运行。

通过对比第一照片和第二照片可以发现本实施例提供的清洗剂能够有效清除设备的污垢，而且本实施例提供的清洗剂也不易对设备表面造成腐蚀。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种清洗剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

在预设温度下向配液池中依次加入水、0.2％-0.5％的缓蚀剂和2％-5％的表面活性剂，搅拌第一预设时间；

加入0.5％-2％的络合剂、2％-6％的无机酸和0.5％-2％的有机酸，搅拌第二预设时间，得到所述清洗剂。

2.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述预设温度为15-25℃。

3.一种清洗装置，其特征在于，所述装置包括：循环水箱(1)、循环泵(2)和板式换热器(3)；

所述板式换热器(3)的进口端与所述循环水箱(1)的第一侧连接，所述循环水箱(1)的第二侧与所述循环泵(2)连接，所述循环泵(2)的顶部与所述板式换热器(3)的出口端连接。

4.一种板式换热器的清洗方法，其特征在于，所述方法包括：通过所述清洗剂对板式换热器(3)进行清洗；向清洗后的板式换热器(3)中加入中和药剂进行中和，以将清洗后设备中残留的酸液进行中和；对中和后的板式换热器(3)进行钝化；恢复钝化后的板式换热器。

5.一种清洗剂，其特征在于，所述清洗剂用于按照权利要求1-2中任一所述的方法进行清洗，所述清洗剂包括以下质量百分比的组分：2％-5％的表面活性剂、0.2％-0.5％的缓蚀剂、0.5％-2％的有机酸、2％-6％的无机酸、0.5％-2％的络合剂、余量为水。

6.如权利要求5所述的清洗剂，其特征在于，所述表面活性剂选自季铵盐、单丁醚和脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少一种。

7.如权利要求5所述的清洗剂，其特征在于，所述缓蚀剂选自咪唑啉、Lan-826酸洗缓蚀剂和曼尼希碱缓蚀剂中的至少一种。

8.如权利要求5所述的清洗剂，其特征在于，所述有机酸为有机磷酸或柠檬酸。

9.如权利要求5所述的清洗剂，其特征在于，所述无机酸为氨基磺酸或硝酸。

10.如权利要求5所述的清洗剂，其特征在于，所述络合剂选自三聚磷酸钠、乙二胺四乙酸和氮三乙酸中的至少一种。

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