超聲波除垢技術(shù)在化工裝置的應(yīng)用

朱贊明

（中國(guó)國(guó)電集團(tuán)國(guó)電永福發(fā)電有限公司，廣西 桂林 541805）

超聲波除垢技術(shù)在化工裝置的應(yīng)用

朱贊明

（中國(guó)國(guó)電集團(tuán)國(guó)電永福發(fā)電有限公司，廣西 桂林 541805）

化工生產(chǎn)過程當(dāng)中因無機(jī)鹽結(jié)晶、金屬腐蝕以及顆粒沉積等方面因素的影響，容易導(dǎo)致化工裝置出現(xiàn)結(jié)垢。污垢不斷累積會(huì)使得化工裝置發(fā)生腐蝕、管路堵塞以及熱效率下降問題等，因此做好除垢工作是確保化工裝置安全運(yùn)行的重要保障。本文簡(jiǎn)要介紹了超聲波除垢技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上探討了其在化工裝置當(dāng)中的具體應(yīng)用。

超聲波除垢技術(shù)；化工裝置；應(yīng)用

1 應(yīng)用背景

過去化工裝置使用的除垢技術(shù)，對(duì)生產(chǎn)有著重要的影響，需要的時(shí)間也比較長(zhǎng)，并且工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度較高，因此需要探索新型的除垢技術(shù)。超聲波除垢是新興起的技術(shù)，當(dāng)超聲波傳播的時(shí)候，在液體中的微小氣泡會(huì)出現(xiàn)共振。在聲壓到達(dá)一定水平的時(shí)候，在波谷環(huán)節(jié)氣泡壓力不斷下降，氣泡就會(huì)急劇膨脹出現(xiàn)爆炸湮滅。超聲波影響下，液體當(dāng)中小氣泡爆破的過程被成為超聲空化，能夠用來清除各種污垢。

2 超聲波防除垢技術(shù)簡(jiǎn)介

超聲波由不同的縱波組合而成，振動(dòng)強(qiáng)度能夠通過聲壓或者是聲場(chǎng)的強(qiáng)度來代表。超聲波借助于液體傳播的時(shí)候，會(huì)因?yàn)楣舱穸晌⑿〉臍馀荨３暱栈軌蛟诰植吭斐筛邏骸⒏邷匾约拔⑸淞髯饔谩＿@樣在超聲波的影響下，每一個(gè)空化的氣泡都可以說是一個(gè)爆炸點(diǎn)，能夠在爆炸的一瞬間制造出非常驚人的能量效應(yīng),能夠制造速度超過100m/s的微射流，從而在不同的界面間制造機(jī)械攪拌。利用這種影響可以有效突破邊界層，在界面之間完成化學(xué)反應(yīng)，并且傳遞熱量以及質(zhì)量。

超聲波除垢的作用機(jī)理，主要是因?yàn)槌暱栈约坝纱藢?dǎo)致的微射流沖擊。超聲波帶來的機(jī)械效應(yīng)能夠加速固體以及液體界面湍動(dòng)，從而在表面制造出濃度差，加速溶液向著固體表面擴(kuò)散，從固體表面剝離晶體粒子。

固體表面上的污垢遭到侵蝕后，會(huì)改變其物理性狀，讓污垢變得更軟更疏松，從而可以輕松清洗掉乃至于自行脫落。除此之外，高速微射流可以振動(dòng)氣泡的表面，通過夸張的速度梯度以及黏滯應(yīng)力，完全可以在短時(shí)間內(nèi)破壞掉化工裝置的污垢，讓這些污垢順利脫落。

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

化工裝置的換熱設(shè)備通過使用超聲波除垢技術(shù)，可以保持設(shè)備的清潔，從而安全穩(wěn)定地運(yùn)行，避免化工裝置帶垢運(yùn)行而造成能源浪費(fèi)，同時(shí)也有利于確保化工裝置的穩(wěn)定使用。通過使用這一技術(shù)，能夠有效降低換熱器的冗余。化工裝置的換熱設(shè)備出現(xiàn)結(jié)垢可以說是現(xiàn)實(shí)當(dāng)中比較常見的問題之一。所以，在換熱設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，就需要兼顧污垢對(duì)于換熱效果帶來的不良影響，在設(shè)計(jì)的時(shí)候增加1/5的冗余面積。在應(yīng)用超聲波除垢技術(shù)之后，能夠?qū)⑷哂嗝娣e控制在1/10以內(nèi)，從而有效降低換熱設(shè)備方面的成本開支，還不會(huì)耽誤到日常生產(chǎn)。除此之外，通過應(yīng)用這一技術(shù)可有效避免污垢腐蝕問題的發(fā)生、發(fā)展，降低設(shè)備管芯更換的頻率，也能夠進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。

4 化工裝置應(yīng)用實(shí)例

4.1 某乙烯裝置冷凝器上的應(yīng)用

乙烯冷分離精餾塔的塔頂需要使用冷凝器，這一裝置在循環(huán)水管線的最后面，因此循環(huán)的速度自然不可能快，這就導(dǎo)致在長(zhǎng)期的使用過程當(dāng)中，慢慢地出現(xiàn)污垢。在秋天以及冬天的時(shí)候，因?yàn)榭諝獾臏囟群艿停虼死淠髂軌虿粩嘣黾友h(huán)水量，通過這一方面可以有效補(bǔ)充污垢引發(fā)的換熱下降問題，確保生產(chǎn)可以正常維持運(yùn)轉(zhuǎn)。但是，到了夏天天熱的時(shí)候，不能一味地去增加循環(huán)水量來補(bǔ)償換熱方面的損失，自然不可能達(dá)到生產(chǎn)工藝的標(biāo)準(zhǔn)要求。這樣一來就使得丙烯的換熱水平不夠理想，導(dǎo)致丙烯在出口位置的壓力不斷上升，誘發(fā)塔壓的持續(xù)上升，無法實(shí)現(xiàn)精餾操作。有時(shí)候還會(huì)出現(xiàn)空閥起跳，丙烯直接排放到火炬里面，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

通過應(yīng)用超聲波技術(shù)，有效地降低了能源方面的消耗。安裝之前的循環(huán)水用量方面，每小時(shí)需要消耗100多噸，安裝之后的循環(huán)水使用能夠下降到每小時(shí)80噸左右。與此同時(shí)，應(yīng)用這一技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)在線除垢，而傳統(tǒng)的化學(xué)清洗技術(shù)以及其他的落手技術(shù)進(jìn)行除垢，不得不停產(chǎn)。顯然，超聲波技術(shù)可以降低清洗的成本，最大限度避免設(shè)備腐蝕問題以及停產(chǎn)帶來的損失，并且還可以減少清洗使用的水資源。

4.2 某苯乙烯裝置冷凝器上的應(yīng)用

苯乙烯裝置的主冷器結(jié)垢問題往往比較厲害，主要是以鈣離子垢、鎂離子垢還有淤泥為主。污垢的存在直接影響到換熱器的運(yùn)行效率，使得大量的能源資源被浪費(fèi)，導(dǎo)致反應(yīng)系統(tǒng)的壓力越來越大，自然會(huì)浪費(fèi)壓縮機(jī)蒸汽，影響到生產(chǎn)線的工作效率，使得產(chǎn)量越來越低。在使用超聲波技術(shù)之后，后換熱設(shè)備的運(yùn)行就會(huì)越來越穩(wěn)定，阻力顯著下降，同時(shí)壓縮機(jī)消耗的蒸汽也越來越少，一方面加大了苯乙烯生產(chǎn)量，另一方面降低了生產(chǎn)過程當(dāng)中的能源消耗。

4.3 某丁二烯裝置冷凝器上的應(yīng)用

丁二烯冷凝器的換熱面積往往比較大，并且常年使用導(dǎo)致結(jié)垢問題非常嚴(yán)重，加大了整個(gè)系統(tǒng)的能源消耗。通過使用超聲波技術(shù)，可以有效緩解這方面的問題。研究人員對(duì)比發(fā)現(xiàn)，沒有使用超聲波除垢技術(shù)的冷凝器出口溫度要比安裝使用超聲波技術(shù)的出口溫度高3℃左右。

4.4 某油漿蒸汽發(fā)生器上的應(yīng)用

車間使用的催化裝置發(fā)生器，作用主要是將油漿以及除鹽水進(jìn)行換熱，將油漿蒸汽的熱量轉(zhuǎn)換一下之后用來加熱除氧水。因?yàn)橛蜐{屬于分油質(zhì)，冷卻的時(shí)候難免會(huì)出現(xiàn)焦積碳，導(dǎo)致?lián)Q熱器的工作效率降低，蒸汽的產(chǎn)量自然也跟著下降。通過使用超聲波技術(shù)，油漿的平均處理量得到顯著的增加，與此同時(shí)蒸汽產(chǎn)量也明顯增加。

5 結(jié)語

綜上所述，超聲波除垢技術(shù)有著效率高以及環(huán)保的特點(diǎn)，因此應(yīng)用潛力非常廣闊。在化工裝置的清潔當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)持續(xù)推廣應(yīng)用超聲波除垢技術(shù)，從而達(dá)到節(jié)能減排的目的。不過在應(yīng)用的時(shí)候需要注意避免損壞設(shè)備，并且確保健康標(biāo)準(zhǔn)，保證工作人員的安全。

[1]吳鑫干，劉含茂．環(huán)己烷氧化制環(huán)己酮工藝及研究進(jìn)展[J]．化工科技，2015,10(2):48～53．

[2]謝文蓮，李玲，郭燦城．環(huán)己烷氧化制環(huán)己酮工藝技術(shù)進(jìn)展[J]．精細(xì)化工中間體，2014,33(1):8～10．

[3]張麗芳，陳赤陽，項(xiàng)志軍．環(huán)己烷氧化制備環(huán)己酮和環(huán)己醇工藝研究進(jìn)展[J].北京石油化工學(xué)院學(xué)報(bào)，2014,12(2):39～43．

[4]郭志武，靳海波，佟澤民．環(huán)己酮、環(huán)己醇制備技術(shù)進(jìn)展[J].化工進(jìn)展，2015,25(8):852～859．

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