制氧装置预冷系统低温垢成因研究和在线酸洗除垢

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1、制氧装置预冷系统低温垢成因研究和在线酸洗除垢【摘要】对制氧装置预冷系统低温垢的成因，从水质、工艺过程等方面进行了分析，制订了在线酸洗方案，并对酸洗效果进行了评估。【关键词】制氧预冷低温垢在线酸洗除垢制氧装置在近年的生产过程中，曾多次出现出因为预冷系统低温结垢严重导致空气温度超标问题，我们从水质、工艺过程等方面对低温垢的成因进行了分析，并运用在线酸洗除垢获得了良好的经济效益和安全效益。1装置概况制氧装置是吐哈油田甲醇厂24万吨/年甲醇扩建工程的配套项目，主要为甲醇装置提供氧气，由四川空分集团设计制造，2006年10月竣工投产。装置采用全低压分子筛净化,增压透平膨胀机制冷，规整填料上塔及全精

2、馆提氫的工艺流程，预冷系统无冰机。2存在问题和原因分析2.1存在问题制氧装置2012年3月开车，在5月初时，发现空气出空冷塔温度TIA1102居高不下，经常高于设计报警温度(14°C),最高达到16°C,且空冷塔阻力，冷冻水出水冷塔温度均升高。空气出空冷塔温度升高会使分子筛的吸附能力下降，甚至导致后续的低温系统冰冻堵塞、主冷液氧中CnHm含量迅速增加，分子筛再生能耗增加。2.2原因分析现场检查发现空冷塔、水冷塔内填料表面、系统管道内壁等均有乳灰白色、坚硬、类似结晶体结垢，，用低压蒸汽加热即溶，用稀盐酸浸泡，释放大量气泡且速溶；经分析确认此垢为制氧装置特有的低温垢，正是预冷系统水冷塔、空冷

3、塔内填料、布水器表面结垢、堵塞，致使水冷塔、空冷塔换热效果变差，空冷塔阻力PdlAllOl上升，空气出空冷塔温度TIA1102.冷冻水温度TIA1103升高。根据现场运行工艺条件，对此垢的形成机理可以从以下几个方面进行分析。2.2.1循环水水质影响制氧装置的循环水由甲醇厂动力工区的2#循环水系统提供，2#循环水系统补充水为地下水，浓缩倍数约为2-3.7（表l）o从上述水质分析可以看出，系统所用地下水的钙硬、碱度、pH值都比较高，根据计算，浓缩到1.5倍以后已经属于严重结垢的水质。补充水浓缩倍数达到2以上时，pH值已经大于9.0。在pH值大于8.8的条件下，水中的CaCO3含量在0至40。

4、C范围内，远远超过其溶解度，而以介稳状态存在于水中，这时水质和外界条件的微小变化将极易导致生成带6个结晶水的碳酸钙晶体,即CaC03-6H20：Ca2++C032-=CaC03+6H20=CaC03•6H20（式1）这种晶体的形成速度很快，是无水碳酸钙形成速度的10〜20倍。由于甲醇厂投加的缓释阻垢剂均为水溶性高分子化合物（有机磷型药剂），形成的钙、镁离子组合物，在水温降低时溶解度均会下降并出现析出沉淀，因此常规的阻垢分散剂很难达到理想的阻垢效果，从而造成制氧系统的结垢部位主要发生在空冷塔的布水器、填料表面等低温部位。2.2.2工艺过程的影响循环水在空冷塔内与空气之间存在着剧烈的传质传热

5、。循环水水温在塔内变化幅度约30°CoCaC03晶体的溶解度的特点是随着温度降低，CaC03的溶解度增大。伴随着温度的大幅变化，水中部分微溶盐不断进行溶解-析出的过程，CaC03晶体处于极易析出的状态。2.2.3填料的影响填料表面及设备的滞留层表面的水的浓缩倍数过高，加剧了成垢物的沉积效应。微溶盐更易结晶析出。同时空气在空冷塔内经过循环水的洗涤得到降温和净化，使得循环水的浊度上升，因此水中的浊度物质很容易在填料间、塔内死角等处慢慢沉积，从而造成污堵，并加剧了CaC03晶核的快速沉积。3在线酸洗3.1确定除垢方法通过对装置工艺特性、参数、流程的仔细研究，我们决定采取在线酸洗除垢的新工艺：在

6、装置正常运行时，利用泵将酸洗除垢剂打入进入水冷塔的新水中，对水冷塔、空冷塔及其管线、阀门、布水器和机泵进行清洗除垢。3.2酸洗除垢过程我们选择的除垢剂为硫酸，S042-对不锈钢来说还是缓蚀性离子，不会对空冷塔内不锈钢填料造成腐蚀，而且循环水系统添加的PH调节剂也是硫酸，不会对循环水系统造成污染。经试验确定浓度为5%的硫酸溶液为酸洗除垢剂。CaC03+H2S04===CaS04+H20+C02f（式2）将配置好的5%的稀硫酸溶液用耐酸碱泵，将酸洗液由LCV1103—水冷塔一冷冻水泵一冷冻水布水器一空冷塔路线进行清洗。每次酸洗时间15分钟左右，每次酸洗间隔时间30分钟。酸洗进行17次后，空冷

7、塔底部排污阀取样检测PH值持续下降并