（华阳新兴科技（天津）集团有限公司，天津 300112）

摘 要：针对石油化工行业石化设备结焦严重，机械清焦方法效率低、效果差、劳动强度大及耗能高的现象，引进免拆解除焦、除碳清洗技术，该技术是利用高效有机复合清焦剂对相似结构的非极性物质可以互溶的除焦原理，在常温条件下，通过浸泡、循环清洗的方式对附着在石化设备内壁的结焦物进行溶化，并通过石化设备将溶化的结焦物排出，达到高效清胶的目的。清洗工艺环保性、有效性及可靠性。本免拆解除焦、除碳清洗技术溶焦速度快、对基材无影响、工艺简单，适用于多种形式的工况，可有效提高工作效率，提高产品转化率，保障系统运行的质量，实现经济效益最大化。

关键词：除焦技术；安全彻底；环保

在石油化工生产领域，炼油生产常减压蒸馏装置及其后续深度加工装置，如乙烯裂解、催化裂化、延迟焦化、芳烃联合、加氢精制等装置，在生产过程中，难免受到不同工艺环境因素的影响，在换热器、管道、炉子及塔器等位置生成、积聚各种复杂、顽固的焦垢、碳垢及油垢等，特别是催化裂化生产过程中，原料中未被汽化的大分子物质或转化后生成的大分子物质，伴随高温裂化生成的二烯烃类物质，在石化设备内壁上冷凝沉积，在相对高温的状况下，长时间停留而缩合生成焦块。焦垢、碳垢严重制约了石化装置的运行周期，增加了抢修频次影响加工量，不仅可使管壁热阻增加，生产过程中能耗增加，设备寿命缩短，而且垢层也会使设备内径变小，物料流动压降增大，产品转化率降低，操作周期缩短，严重影响生产效率，并且污垢聚集处极易引发腐蚀，腐蚀的损伤会给设备及其装置的性能和寿命带来巨大的负面影响。所以在石化生产领域，定期对石化设备进行除焦、除碳是最基础的控制措施和日常维护手段，对于提高产品转化率，保障系统运行的质量、保证系统的安全性，延长其寿命起到非常重要的作用。

近年来，随着石油化工行业的快速发展，行业内对除焦、除碳技术的有效性、安全性、及节能性等方面不断提出了新的要求，包括短期内能垢达到高效彻底除焦、除碳及除油等，且在作业完毕后，不会对结构材料产生任何不良影响，以及除焦、除碳技术应具有良好的安全性和环保性，保证不会对操作者的安全和环境造成危害。并具有良好的经济性，节约能耗，减少排放。目前的除焦技术大部分是采用机械除焦的方法，即对焦块施加以机械外力，对焦块进行破碎，最后将破碎后的焦块清洗出去。其主要是通过一空心钻头、高压喷出水流对焦块施加外力进行除焦，以及通过专用的设备喷射一种专用的清焦球，这些清焦球一般为橡胶材质并且外表面具有刺状凸起，通过高速喷射，清焦球会撞击焦块将焦块破碎，最后再将焦块清洗出去。无论采用以上何种方式进行除焦，其共同的特点就是将石化设备先进行拆解，再通过对焦块施加机械外力的方法进行除焦，这些方法都需要专用的大型清洗设备，而这些大型的清洗设备耗能巨大，由于结焦区块差异性及结焦多样化，结焦管路的复杂性，且焦垢附着牢固，管束间隐蔽部位难以完全清除，清洗过程复杂，清除效果不理想，操作难度大，耗时较长，且存在较高的操作安全性风险，拆卸过程中容易导致设备损坏，影响生产。因此，有必要提供一种溶焦、溶碳速度快、对基材无影响、工艺简单，适用于多种形式的工况，可有效提高工作效率，提高产品转化率，保障系统运行的质量，可实现经济效益最大化。且对对操作人员和环境安全无危害的免拆解除焦、除碳清洗技术。

1 实验部分

采用定性和定量分析的方法对不同石油化工装置的结焦物进行了分析、软化及溶解，依据分析结果,对高效有机复合清焦剂的各项性能进行测试。

1.1 溶解性能

为验证测定高效有机复合清焦剂对的除焦性能，选取石油化工生产装置不同介质（包含急冷油、柴油、裂解汽油）的结焦物（包含焦质、积碳、炸蜡及油质）进行溶解效果测试，步骤如下：

在(15±2）℃条件下，量取10ml相同质量的高效有机复合清焦剂分别置于3个比色管中，然后分别称取0.5g结焦物，将结焦物置于比色管中，静置观察，按规定的时间检查结焦物溶解、软化及分散的情况，记录完全溶解所需时间。并拍照记录试板的溶解效果。

表1结焦物溶解试验结果

从表1试验结果可以看出：在(15±2）℃条件下，3种结焦物浸泡相应时间后，均能够彻底溶解、分散，说明高效有机复合清焦剂对不同介质的结焦物，均能溶解、分散。

1.2 对金属的腐蚀性

为验证高效有机复合清焦剂是否对金属基体材料产生腐蚀，选取45#钢、304不锈钢试片进行腐蚀性测试，通过浸泡试验考察清焦剂与基体的适应性。步骤如下：

将金属试片浸入清焦剂中，经规定的时间后，以金属试片的外观变化和腐蚀量来评定清洗剂对金属的腐蚀性。将规定准备好的试片（连试片架）置于40℃±2℃干燥箱中干燥30min，冷却至室温，称量（M1）。将盛有400ml试液的烧杯或药物缸放入恒温水浴锅孔中，使试液恒温在25℃±2℃。然后将称量好的试片吊挂于横放在药物缸或烧杯口的横梁上，并让试片全浸在试液中（下不触底上不露面）。在药物缸或每个烧杯中，只放2片相同材质的试片，经24h后，取出试片。在丙酮中漂洗（摆洗10次），检查外观。再将试片(连挂钩)置于40℃±2℃干燥箱中干燥0.5h，于干燥器中冷却至室温，称量（M2）。

试片的腐蚀量X2，以其质量变化的毫克数表示，按式（2）计算： 

 X2=（M1-M2）×1000 … … … … … … … … … …（2）                                                                 

式（2）中：

X2  — 试片腐蚀量，mg；

M1  — 试片浸泡前的质量，g；

M2 — 试片浸泡后的质量，g。

结果评定：按技术要求，根据腐蚀量和外观变化进行评判。每个标准试片的腐蚀量用算术平均法计算的数值作为金属材料的腐蚀量，腐蚀试验后的试片表面，按表1进行评级。

表2腐蚀外观评级标准  

表3腐蚀性试验结果

从表3试验结果可以看出：浸泡45#钢、304不锈钢试片表面外观均没有发生变化。考虑到误差影响，可以认为浸泡前、后试片的质量均没有发生明显变化。说明高效有机复合清焦剂对45#钢、304不锈钢试片没有腐蚀性。

1.3 高低温稳定性

将50ml清焦剂倒入洁净试管中，加塞后放入40℃±2℃恒温水浴中或放入冰箱里于-18℃±2℃冰箱中，水面高于试管液面20mm，48h后取出，待恢复至室温后，观察外观是否有分层和沉淀等现象。

表4浸泡试验结果

从表4试验结果可以看出：清焦剂在43℃±2℃和-18℃±2℃存放48 h后，均未出现沉淀、分层现象，并能够恢复到原始状态。说明高效有机复合清焦剂具有较好的高低温稳定性。

2.4 安全环保性

按照规定的测试方法， 从表5理化性能指标可以看出：高效有机复合清焦剂为均一透明液体；中性产品；化学构成具有优良的稳定性；无闪点；不含ODS、酚、丙酮、强碱及欧盟RoHS 指令等禁用或限制使用的有害物质,不破坏臭氧层，对环境友好。

表5理化性能指标

3  实际使用情况

3.1 应用案例

选取石油化工行业乙烯裂解装置的急冷油换热器进行除焦维护清洗。该换热器急冷区域的稀释蒸汽发生器由于长期使用，壳程结焦、积碳严重，传统的清洗方式无法将管束间的急冷油、焦质物等彻底倒空清洗，易损伤设备，造成使用寿命缩短。在不拆卸蒸汽发生器的情况下，建立安全高效清洗系统，配合使用高效有机复合清焦剂对壳程进行浸泡、渗透、冲刷交替清焦，共交替清洗二次，除焦结束后，采用压缩空气或氮气吹扫，采用抽芯进行验收检验，抽芯后列管上无残留的急冷油、焦质料等，基材表面无损伤。清洗过程中装置现场的污水和异味明显减少，面貌得到了较大改善，不仅保证了员工的身心健康，取得了较好的环保效益，而且还节省了装置现场清理费用。清洗完投用后换热器效果佳，使用周期长，在使用该清洗技术后，换热器的除焦次数从5次/年降低到2次/年，有效减少了除焦频次，无其它任何检修作业，为装置更是节省了检修费用。

3.2 应用效果

图4 为蒸汽发生器除焦前后的现场照片，本免拆解除焦、除碳清洗技术可在常温条件下，且不影响生产负荷的情况下,实现了蒸汽发生器的免拆卸高效清洗。应用过程中可高效清除积附在换热器内壁和列管间隙中的结焦物,无残留，使换热器管程介质进出口的温度差从除焦前的10℃恢复到30℃（设计参数），使换热器恢复正常运行状态，使换热器的能耗明显下降，确保了换热器生产稀释蒸汽量，确保装置平稳运行，并且减少了换热器年度除焦频次。有效提高了急冷油的循环效率、产品转化率及生产能力,保证烯烃产品的收率,保障系统运行的质量。对换热器材料安全可靠；使用简单,便于操作，无需拆卸；安全环保,无毒无害，无燃爆危险；节能降耗,经济性高。常温使用,能大幅度地降低除焦费用,节省能源。且对操作人员和环境无危害，高效有机复合清焦剂可反复使用，节能降耗，经济性高。实际的应用证明：环保安全型免拆解除焦、除碳清洗技术可理想替代效率低、效果差、劳动强度大及耗能高的蒸汽-空烧焦法、水力除焦法及机械除焦法等传统除焦方法,广泛应用于石油化工生产领域石化设备的除焦、除碳及除油清洗维护。

图4 除焦前、后的蒸汽发生器照片

4 结论

   本文通过多个方面的性能及应用研究发现，石化设备免拆解除焦、除碳清洗技术可以替代机械除焦的方法对石油化工领域的设备进行除焦、除碳及除油清洗，且清洗效果优良,经清洗后的石化设备完全满足使用要求。另外,目前该技术已应用于石油化工领域。实践证明,清洗质量能够较好地满足要求,清洗质量和效率高，清焦彻底，无残留，提高经济性能，节能降耗，保障系统稳定运行，提高产品收率；安全可靠，无腐蚀，对设备材料无损伤，不产生腐蚀穿孔；安全环保，无毒害，无燃爆危险，对人体的安全性高；使用简单，易操作，无需抽芯，节能降耗。清焦剂不含ODS、三氯乙烯、四氯化碳、苯系物、重铬酸盐及重金属等有害物质，符合欧盟RoHS指令，且性能稳定，废液可反复使用，可大幅度降低维护成本。替代传统的机械除焦方法后,不仅能够较好地满足石化设备除焦、除碳清洗的要求，还降低了对操作人员和环境安全危害的风险。该技术可推广至其它的除焦、除碳等过程,而且有望大规模推广至其它的除焦、除碳过程。这对于石油化工领域的常减压蒸馏装置及其后续深度加工装置的安全除焦、除碳清洗具有重要的意义。

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作者简介：冯侠（1980-），女，天津人，本科，主要从事工业清洗剂、防护剂的研究开发与管理工作。