YM514MS清洗预膜剂在炼油循环水系统的应用

YM514MS清洗预膜剂在炼油循环水系统的应用

沈阳

(中国石化 洛阳分公司 ， 河南 洛阳471012)

摘要：洛阳石化循环水系统在运行后期受腐蚀、结垢等影响，冷却效果不佳，微生物过度繁殖，需进行清洗、预膜。根据系统的具体情况选用YM514MS清洗预膜剂进行不停车化学清洗、预膜，结果表明，该清洗预膜剂的作用效果良好。

关键词：循环水系统 ； 清洗 ； 预膜 ； YM514MS清洗预膜剂

中图分类号：TQ050.9

收稿日期：2015-01-27

作者简介：沈阳(1987- )，男，助理工程师，从事水处理技术管理工作，电话：15137998459。

随着科技水平和管理水平的不断提高，中石化洛阳分公司生产装置的运行周期不断延长，从三年一个运行周期逐渐延长至四年一个运行周期，对循环水系统的正常运行提出了更高的要求。循环水系统在运行过程中，其冷却设备的金属表面上常常会形成黏泥、结垢、腐蚀产物等沉积物，由于导热系数不同导致换热器冷却效果大大降低，造成生产装置运行不稳定或负荷降低等；由于干扰加药、加氯导致微生物生长繁殖失控，造成循环水的水质恶化。另外，装置换热器发生物料泄漏也会影响整个系统的正常运行，需要及时进行清洗预膜处理[1-4]。因此有必要在运行周期内定期进行不停车清洗预膜处理来消除沉积物，保证设备的换热效率。

1循环水系统介绍

中石化洛阳分公司循环水系统主要由炼油循环水系统(一循、三循)、化纤循环水系统(化循、五循)、电站循环水系统三个部分组成，主要担负着供给炼油生产装置、化纤生产装置及辅助动力系统循环冷却水的任务。每个循环水系统各自独立运行，其中炼油循环水系统一循的系统容量为10 000 m3。

2不停车清洗预膜

循环水系统的清洗方法可以分为两大类：物理清洗和化学清洗。物理清洗是指通过物理或机械的方法对循环水系统或其设备进行清洗的一大类清洗方法。化学清洗是通过化学药剂的作用使被清洗设备中的沉积物溶解、疏松、脱落或剥离的一大类清洗方法。化学清洗按照清洗时生产装置是否停车可分为停车清洗和不停车清洗。不停车清洗是在生产装置正常运行情况下对整个循环水系统进行清洗，比停车清洗和单台酸洗难度要大，能够避免装置停车所带来的巨额经济损失。

不停车清洗结束后要进行预膜，尤其是采用酸洗后更应该预膜，在活化的金属表面上迅速形成保护膜，抑制腐蚀，延长装置运行周期和设备使用年限。

3选用YM514MS清洗预膜剂

为了保证清洗预膜效果，选择合适的清洗方法、预膜方法格外重要，尤其是清洗，这是关乎不停车清洗预膜成败的重中之重。清洗按照使用的清洗剂不同可以分为碱洗、酸洗、络合剂清洗、有机溶剂清洗等。根据清洗对象的材质(换热器)、类型(沉积物)，选择高效的清洗剂。预膜主要有两大类，一类是专用配方的预膜，另一类是提高浓度的预膜，前者采用的预膜配方性能较好。

YM514MS清洗预膜剂是一种高效清洗剂、预膜剂，分为A剂、B剂。A剂为清洗剂，是由溶垢、螯合作用较强的有机酸、有机磷、鳌合剂等组成，具有优异的消垢除锈作用和保护本体金属的缓蚀作用。B剂为新型专用预膜剂，内含有机酯和氨基磷化合物，成膜速度快，10 h后即可形成彩色膜。它参照中石化SH 2604.07-2003验收标准进行检验，外观为淡黄色或棕黄色液体，其它指标符合表1要求。

表1　YM514MS清洗预膜剂质量指标

炼油循环水系统一循中换热器大多为碳钢材质，其补充新鲜水属于高硬度、高碱度水，在金属表面很容易结垢，沉积物主要是碳酸钙垢、淤泥等。据此我们选择YM514MS清洗预膜剂。

4清洗预膜过程

一循的保有水量是10 000 m3，换热器材质为碳钢，系统易泄漏，污物黏泥较多，准备YM514MS清洗预膜剂共11 t，其中A剂6.5 t(首次投加4 t)，B剂4.5 t(首次投加2.8 t)。

4.1清洗

4.1.1加A剂进行消垢、除锈清洗

清洗一般先进行消垢清洗，因为无机垢位于金属表面之上，清洗剂首先与钙镁离子发生化学反应，脱离垢层和金属表面溶于水中，垢消完后为除锈工序。按照 A剂的用量分配和首次投加量投加到循环水池中，同时加硫酸调节pH值在4.5～5.5范围，采用自动加酸装置控制。循环0.5～1 h后开始取水样测pH值，pH值与自动加酸设备显示的相吻合，以后就不必人工测pH值，以自动加酸显示的pH值为准。自动加酸要预先校正好探头，时刻观察在线数据并调整。

4.1.2清洗控制范围和分析频率

加完清洗剂12 h之前，每隔2 h测一次pH值、Ca2+含量、浊度；12～24 h每隔2～4 h测一次以上数据加上总铁分析；24 h后每隔4 h测一次以上数据。当Ca2+含量、浊度2 h内不再上升(2次分析)，铁离子开始上升，表明垢已清除干净露出了金属表层，再清洗2 h，开始排污、补水进行置换。待浊度降至15 FUT以下，停止排污，清洗结束，进入下步的预膜处理。化学消垢除锈清洗时间根据设备垢层厚度和测定浊度、Ca2+含量结果而定，一般12～48 h。清洗控制范围和分析频率见表2。

表2　清洗控制范围和分析频率

4.1.3清洗结果

该系统正常运行采用加酸处理方案，浓缩倍数5倍左右，Ca2+含量1 000 mg/L，为了保证清洗效果要求，清洗前进行排污至Ca2+含量降到800 mg/L再进行清洗。5月25日11点分析Ca2+含量为800 mg/L，开始投加清洗剂。清洗步骤和水质检测数据见表3。

表3　 一循清洗步骤和水质检测数据

注：11点开始投为6.5 t，硫酸2 t，同时开启加酸机并调节pH值。

加完清洗剂和酸后，pH值基本控制到位，Ca2+含量、浊度开始同步上升，其中Ca2+含量上升较高。清洗到5月26日12点，分析Ca2+含量、浊度、总铁不再上升，表明清洗到了终点，停止清洗，开始排污。清洗有效时间25 h，排污时间34 h。

4.2预膜

经过消垢除锈清洗后，金属表面已处于活化状态，很容易再次产生锈蚀，因此必须抓紧时间进行预膜处理，使清洁的金属表面通过预膜剂迅速形成一层保护膜抑制金属腐蚀。

4.2.1投加B剂预膜剂

当置换后的循环水浊度<15 FUT，开始加酸调节控制水的pH值在7～8，同时投加B剂。按照B剂的用量分配和首次投加量进行投加，以后根据水中总磷分析结果再补加剩余预膜剂。24 h前总磷控制30～50 mg/L，24 h后总磷控制20～40 mg/L。

4.2.2分析监测控制

加完药0.5～1 h后取水样测pH值和总磷。pH值控制在7～8(具体见表4)，监控pH值很重要，因pH值太高，水发白、浊度大，达不到预膜效果；总磷控制30～50 mg/L，总磷低于下限应补加预膜剂，根据总磷分析结果随时补加预膜剂。预膜12 h前每隔2 h测一次pH值、总磷、Ca2+，并调节；每隔4 h测一次浊度；24 h后除pH值外，每隔8 h分析上述项目。

膜过程中要求不排污和装置外排水，补充水阀开度适宜。但预膜剂还会流失降低，应根据总磷分析结果随时补加预膜剂。24 h后随着补水和少量排污，总磷慢慢下降，顺其自然降到正常运行值，不必大排大补，即可转入正常运行。预膜时Ca2+和pH控制值的对应关系见表4。

表4　预膜时钙离子和pH值控制值的对应关系

4.2.3预膜效果监测与分析

预膜效果用塔池挂片监测；挂片必须挂在活水易流动处(泵口)，试片装在挂片器中更好。预膜2 h后当总磷和pH值调节到位后方可挂片，一般挂20#碳钢试片。

预膜过程中，总磷浓度很高，可以1∶5稀释至500 mL再按正常取样量分析，若Ca2+还有干扰，应加三乙醇胺进行掩蔽，再分析。

4.2.4预膜结果

5月28日8点浊度降至15.8 mg/L停止排污，开始投加预膜剂。具体操作步骤和检测数据如表5所示。

表5　预膜操作步骤和跟踪水质分析数据

注：本系统预膜时间32 h。

5清洗预膜效果评价

5.1清洗效果评价

5.1.1清洗污物总量

污物总量为：以清洗开始前分析的浊度、钙离子、总铁数据为基数，和清洗过程中以上项目的最高值之差乘以保有水量即为清洗下来的污物总量。

1.43]}/1 000

式中：a，清洗前分析的本底数据，浊度15.8 mg/L，Ca2+800 mg/L，总铁0.2 mg/L；b，清洗过程中达到的最高值，浊度24.8 mg/L，Ca2+1 200 mg/L，总铁1.17 mg/L；1.43，总铁换算成Fe2O3的系数； 保有水量10 000 m3。

污物总量=10 000×{(28.4-15.8)+(1200

-800)+[(1.17-0.2)×1.43]}÷1 000

= 4 140 kg

本系统清洗下来的污物总质量4 140 kg，相当于每立方米水中清洗污物质量为0.414 kg，清洗掉的污物质量较多，主要是碳酸钙垢和腐蚀产物。

5.1.2清洗效果判断

本系统开始投加清洗剂时，人工加2 t硫酸调节pH值，以后由加酸机控制pH值，基本在要求范围内(4.4～6.5)。

从清洗下来的污物总量判断：Ca2+升高了400 mg/L；浊度上升幅度不大；铁离子上升了1 mg/L左右，相对比较高。从Ca2+和总铁上升情况判断，系统有结垢和腐蚀倾向。建议今后应提高药剂的阻垢缓蚀性能，并且控制好pH值抑制结垢和腐蚀。

5.1.3清洗过程中的腐蚀控制

清洗过程中必须控制腐蚀速率，根据建设部行业标准，循环水系统不停车清洗及热态预膜工艺规范中规定：碳钢材质腐蚀速率小于3.36 mm/a[3 g/(cm2·h)]，为了不因清洗而带来系统腐蚀，清洗剂即有清洗作用又有缓蚀作用，清洗时挂碳钢试片来检测腐蚀速率。

清洗挂片为A3钢，试片号1429(没预膜)。清洗后取出试片：外观有均匀腐蚀，局部隐约有彩色，酸洗后表面光滑，没有点蚀。试片失重0.019 6 g。

腐蚀速率为0.325 4 mm/a，比所要求的(3.36 mm/a)小10倍(见1429试片)。其中16.605为Ⅰ型试片计算腐蚀速率的系数(试片按28 cm2、24 h计)。

5.2预膜效果评价

总共预膜时间32 h，投加预膜剂开始挂片，共挂了三片。期间分别于10、22、32 h取出一个挂片，达到了清洗后预膜抑制设备管线表面腐蚀的目的。

5.2.1外观

三个试片表面光亮，均有红兰彩色膜，没有腐蚀迹象。

5.2.2硫酸铜滴液法

没有预膜的试片滴上硫酸铜试液立即由蓝色变为红色，而预膜试片由蓝色变为红色的时间大于10 s，即为预膜合格。2418试片滴上硫酸铜试液由蓝色变为红色的时间是42 s，远远大于10 s，表明预膜效果十分理想。预膜结束后总磷自然下降转入正常运行。

6结论

炼油循环水系统一循本次不停车清洗预膜应用YM514MS清洗预膜剂，经过近一周的时间，清洗得比较彻底，没有因为清洗而腐蚀设备，预膜效果也非常理想，试片均有彩色膜，硫酸铜滴液大于40 s。清洗和预膜效果都达到了清洗预膜的目的，为生产装置和循环水系统的长周期安全运行提供了可靠保障。

参考文献：

[1]金熙，项成林.工业水处理技术问答及常用数据[M].北京：化学工业出版社，1989.

[2]王良均，吴孟周.石油化工企业用水及管理[M].北京：烃加工出版社，1990.

[3]郑能靖.石化工业冷却水处理技术[M].安庆：安徽省安庆师范学院，1995.

[4]周本省.工业水处理技术[M].北京：化学工业出版社，1997.

哈工大研制出世界最轻的磁弹性体材料

日前，哈尔滨工业大学土木学院李惠教授课题组成功研制出了一种新型智能石墨烯气凝胶材料，该材料为已报道的目前世界上最轻的磁弹性体材料，可广泛应用于多个领域。

李惠教授课题组采用改进水热法，通过在大片氧化石墨烯的自组装过程中原位沉积超顺磁纳米四氧化三铁颗粒，率先研究并实现了石墨烯气凝胶在外部定向磁场诱导下的可恢复大变形及压阻效应等智能特性，研制出的智能石墨烯气凝胶材料为磁弹性体材料的研究提供了新的思路。该材料可广泛应用于自感知柔性驱动器，微纳米开关、阀门，油品及重金属离子的遥控吸收能量储存与耗散等领域。

在众多的石墨烯组装体结构中，石墨烯气凝胶是最引人注目的结构之一。其丰富的孔隙结构、大的比表面积、优异的压缩性能以及良好的导电特性，使石墨烯气凝胶在电极材料、催化剂载体、超级电容器、传感器以及污染物吸附等领域具有广阔的应用前景。

目前，国内外学者对石墨烯气凝胶的研究主要集中在机械压缩、导电、电化学催化及吸附性能等方面，对其在电场、磁场等外部荷载激励下的可控性、驱动性及动力响应等智能特性方面的研究很少。