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MVR车间396T板式降膜蒸发器清洗方案编制单位：河南卫华防腐工程有限公司日期：2015年09月22日化学清洗（一）概述物体表面由于受到化学、物理或生物的作用会出现污垢，例如一些工业和生活用设备在贮运和使用过程又会逐渐形成各种类型的水垢、锈垢、油垢和生物垢，去除这些污垢而使之恢复到物体原来的表面状况的过程称为清洗。清洗方法分类如下。（1）机械清洗——采用机械工具、振动、弹丸，使表面污垢脱落。（2）水力清洗——采用高压水射流冲刷而使表面污垢脱落。（3）物理清洗——利用有机溶剂的溶胀、溶解作用，表面活性剂的渗透、溶解作用使污垢清除和脱落。（4）化学清洗——采用化学清洗剂，使之与污垢之间发生化学反应而使表面污垢被清除。（5）消毒、灭菌清洗——使用灭菌剂、脱臭剂、高压蒸气等进行清洗的一种专用方法。此法用于医药、卫生、食品、生物工程等部门。（6）特殊清洗——对放射性污染的设备或物体及排放物的清洗，宇宙航行返回地球时星外污染物的清洗等。从基础学科的角度来看，机械清洗和水力清洗为物理清洗方法；消毒、灭菌清洗为生物清洗方法；特殊清洗则包含有物理清洗和放射化学清洗。这五类清洗方法本节均不论述。根据设计要求和被清洗对象的具体情况本节主要介绍化学清洗方法。化学清洗的方法，按清洗用设备来分主要有浸泡法和循环法；按化学清洗剂的酸碱度来分主要有酸洗法、碱洗法，本章将详细介绍用途最广的循环酸洗法。化学清洗的对象涉及面很广，例如钢铁及其他金属材料锈垢的清洗，石油（含炼油）、化工（含石油化工）、电力、交通（汽车、火车等交通工具）等部门使用的换热设备、传热设备、冷却设备等的水垢清洗，远洋船舶等生物垢的清洗，食品工业的油垢、糖垢清洗，以及建筑行业的供热系统、空调设施的清洗，生活使用的产暖锅炉、茶炉的清洗等等。在我国，化学清洗虽然还是一个新兴的产业，但是是一个不可缺少的产业，随着工业的不断进步、国民经济不断发展，它将愈来愈显示其重要性。（二）化学清洗基础知识化学清洗的目的是清除物体表面的污垢，因此，污垢的成分分析和正确采集对选择合理的化学清洗剂起着决定性的作用。1、污垢的种类污垢包括无机垢和有机垢两大类。由于无机垢质硬故亦称为垢，有机垢质软亦称为污。无机垢有水垢、锈垢、大气尘垢等；有机垢有油垢、生物垢、聚合物垢等。结垢设备的垢型往往并非单一存在，常常是相伴而存，例如油垢常伴随无机垢存在，为此在化学清洗水垢或锈垢前往往需要先清洗薄层油垢。（1）．水垢传热设备，如换热器、工业锅炉、循环水冷装置、水暖系统等，它们的水相面在使用一段时间后将逐渐形成水垢。水垢绝大部分是由难溶的盐类组成的，并且包括一部分腐蚀产物。因此水垢可按其组度的阳离子分类，也可按组成的阴离子分类。（2）.锈垢在一般情况下，金属表面由于潮湿空气或水的存在，在氧气的作用下生成的金属氧化物即为锈垢。锈垢会进一步腐蚀金属基体，使设备遭受更严重的腐蚀。另外，对传热设备而言，锈场会导致金属基体的传热系数下降、浪费能源；对工艺设备而言。锈垢会污染工艺流程中的物料。化工、石油、电力等新装置开车前的系统清洗，主要是除去系统中的氧化铁垢和防锈油垢等。（3）．油垢油垢的主要成分为粘质油。沉积于原油油罐中的淤渣属此类，在粘质油中常伴有尘埃。当粘质油与水混合时，生成水包油淤渣，例如，装原油海船中重油和海水搅拌混合后生成油垢。另外，长输油管道中的污垢除粘质油外，主要还含有高烷烃物质——石蜡。油垢具有流动性，但天长日久后，由于尘埃接入和空气氧化会变硬，给清洗带来一定的困难。由于油垢（包括积蜡）为烃类有机物垢，用低分子量烃类有机溶剂清除速度最快，但是有机溶剂价格高昂且严重污染环境，因此一般采用表面活性剂水溶液和碱溶液辅以机械方法清洗。化学清洗的过程是以化学清洗剂为手段、以清洗用设备为操作工具对物体表面的污垢进行清除（溶解与剥寓）的过程。2．化学清洗剂的组成（1）化学清洗主剂是溶解污垢的化学药剂。例如酸洗中的HCl、H2SO4、HNO3等，碱洗中的NaOH、Na3PO4等。化学清洗主机因与固态污垢起化学反应而达到溶解污垢的目的。化学清洗主剂又称除垢剂。（2）缓蚀剂缓蚀剂是添加到腐蚀介质中能作用于金属表面以阻止金属腐蚀或降低金属腐蚀速度的物质。在进行化学清洗时，清洗液中要加入缓蚀剂，例如酸洗，清洗主剂（酸）不仅可溶解污垢，同时也能溶解金属,使金属遭受腐蚀，致使被清洗设备的壁厚减小，严重时会穿孔报废。为了既能除去金属设备表面的污垢，又不腐蚀金属，必须在酸液中加入缓蚀剂，以阻止酸对金属的腐蚀。（3）化学清洗辅剂包括化学清洗添加剂和钝化剂等其他清洗助剂。在化学清洗过程中，加入添加剂的目的，主要是提高清洗效果和抑制有害离子对金属的腐蚀。化学清洗添加剂包括：助溶剂（或称垢层溶解促进剂）、还原剂、润滑剂、乳化剂、分散剂、消泡剂、起泡剂、泡沫稳定剂、三价铁离子和二价铜离子的封闭剂等等。3．化学清洗方式化学清洗方式最常用的有以下两种。（1）浸泡包括静态浸泡和动态浸泡（搅拌、振动、旋转等），常温浸渍和加温浸渍、主要清洗对象为钢板、小型生间构件，包括泵、阀、管件等；大型容器须将化学清洗液充满设备浸泡。这是最简便的清洗技术，准备工作也最少，缺点是清洗作用缓慢。（2）循环清洗是针对清洗对象为封闭装置，例如锅炉、工艺流程装置、建筑物供热系统等的设备和管道内部污垢的清洗。循环清洗是化学清洗中最常用的方法。循环清洗在清洗过程中，清洗液是流动的，并能保持一定的浓度和温度；同时由于清洗液均匀，因而可随时测量清洗程度、控制清选过程。但是循环清洗需要有较熟练的清洗技术、必需的清洗用设备、经过培训的清洗人员和一定的组织形式、以及较多的准备工作等。（三）、化学清洗工程主要程序1、化学清洗主剂在分析出污垢成分后，即可选择化学清洗剂。其第一步是确定清洗主剂。常用的化学清洗主剂及其特点（1）．硫酸（H2SO4）其价格低廉，可以回收再用，常在酸液用量较大的金属材料酸浸除锈过程中作清洗主剂。此外，在锅炉等设备酸洗除垢时，若垢中钙化合物含量很低，亦多使用硫酸溶液。但硫酸对于氧化铁溶解能力差；稀释时放出大量的热量，操作具有一定的危险性；除垢时产生的反应产物溶解度低（如硫酸钙），常沉积在管壁上，酸洗后金属表面状态不够理想。通常，硫酸酸洗须在较高温度下进行，才能获得明显的效果，硫酸酸洗后的金属设备易发生氢脆，硫酸盐还能使某些脂肪族有机缓蚀剂凝聚失效。所以目前硫酸仅限于金属材料酸浸除锈时使用，而设备酸洗除垢，已逐渐被盐酸所取代。（2）．盐酸（HCI溶液）盐酸是金属设备化学清洗及油井酸化采油时应用最多的无机酸，除硅酸盐水垢外，盐酸对各种垢类均具有较高的溶解速率和溶解能力。它的清洗效率极高，反应产物溶解性好，操作简便，清洗后的设备和材料状态良好。盐酸本身的危险性比硫酸小，在当量浓度下，与氧化铁之间的反应速率比硫酸快，比柠檬酸、甲酸和乙酸等更快得多。因此，目前在金属材料酸浸及金属设备酸洗中，盐酸作为化学清洗主剂居首位。但盐酸是蒸气压较高的挥发性酸，在高温酸洗时，不易控制。当温度超过6O℃时，会大量挥发造成难于抑制的“气蚀”。盐酸还对奥氏体钢产生应力腐蚀破裂，所以不适于不锈钢的酸洗。一般商品缓蚀剂在盐酸中均有抑制腐蚀的效果，但对盐酸的气相腐蚀却无能为力，所以盐酸酸洗受到温度的限制。在清洗以硅酸盐为主要成分的水垢时，效率较低，须在盐酸中加入一定量的氯化物以提高它对硅垢的溶解能力，才能达到预期的效果。不同材质的耐腐蚀性能清洗主剂的适用范围2、酸洗缓蚀剂在化学清洗中，作为清洗主剂的酸对金属设备均有腐蚀作用，其中无机酸的腐蚀尤为严重；同时，所放出的氢会向金属部扩散，使被洗设备发生氢脆。另外，所析出的氢气带出大量的酸性气体，会使劳动条件恶化。因此，在酸洗时一定要添加缓蚀剂，低浓度的缓蚀剂即可显著抑制酸腐蚀。（1）添加少量就能把金属的腐蚀速度降到很小。（2）金属不产生局部腐蚀，特别是孔蚀。（3）在金属表面上的吸附快、覆盖率高。（4）不影响金属的机械性能。（5）能保护构成设备的所有材质，包括焊缝材料和与主体设备接触的异种金属。（6）能经受清洗条件的变化，例如介质浓度、温度、清洗过程中的变化，加入的各种助剂等都不应显著地影响酸浸、酸洗效果。（7）缓蚀剂的性能不应随清洗时间的延长而降低，特别要注意当清洗时间延长时出现局部腐蚀。此外，缓蚀剂还应低毒、无恶臭，以保障操作人员的健康和利于废液排放。常用的几种缓冲剂3化学清洗辅剂化学清洗辅剂包括化学清洗添加剂、钝化剂及停用保护剂。在一些情况下，化学清洗剂中还需加入其他添加剂，以加快清洗速度和消除在清洗过程中产生的某些不利影响。例如EDTA作清洗主刘清洗CaSO4垢时，添加Na2CO3可激发其络合反应，从而加快清洗速度。选择化学清洗添加剂的前提是：添加剂不对缓蚀剂发生有害的副作用，不被清洗主剂破坏。（四）化学清洗工艺化学清洗包括以下程序：清洗前的准备；清洗除垢；清洗过程的腐蚀监测；工程验收。如前所述，化学清洗方法虽多，但使用最多的是循环清洗法和浸泡法，因此本节仅论述此二方法的具体清洗工艺。循环清洗前的准备1.临时管线的安装（1）确定被清洗设备清洗时清洗剂的进出口及临时清洗回路；（2）注意高点排放位置，确定最高排气点；（3）防止清洗死角；（4）安装临时管线、盲板等，以切断被清洗设备的所有外接通路；（5）检查渗漏，包括正反两个方向的回路。2．循环清洗设备的准备（l）清洗液箱（或称酸槽、酸箱）应有足够的容积，保证清洗液畅通，并能顺利地排出沉渣。箱底应设有排污底阀。（2）清洗泵清洗泵应耐腐蚀，泵扬程应高于被清洗设备的高度，泵流量应保证清洗液在管线中流速达O．5～lm／s。当缓蚀剂缓蚀率高，配清洗液操作正确时，或清洗液无腐蚀性时亦可用普通离心泵代替耐腐蚀泵。（3）滤网清洗泵入口或清洗液箱出口应装滤网，滤网孔径应少于5mm，且有足够的流通面积；（4）阀门清洗系统内的阀门应灵活、严密、耐腐蚀。（5）管道清洗液的进管和回管应有足够的截面积，以保证清洗液的流量，一般采角耐酸软胶管。3．将清洗设备与被清洗设备牢固连接，并构成良好循环循环回路入口宜选在下部，因设备下部泥渣沉积，结垢较重，新鲜清洗液由此处进入后，反应剧烈，而且液面是缓慢上升的，较为合理。如入口处选在上部，一方面会使清洗液同没有结垢的金属表面接触时间较长；另一方面由于上部设备受上部流下的清洗剂作用，沿途垢层会剥落，阻碍清洗回路。4.备好安全用品，制订安全措施循环酸洗除垢流程1．酸洗的基本操作步骤（1）将酸箱注入清水，水量约为欲配清洗剂量的1／2至2／3。（2）按酸洗剂的配比配制酸洗液：在强制搅拌下一次或分次加入规定量的缓蚀剂和部分水，混匀后加入足量的酸，最后补加不足体积部分的水。（3）启动酸泵，将酸箱内溶液循环搅拌，以达到浓度均匀。分析酸洗液的酸浓度。为确保具有良好的缓蚀效果，硝酸酸洗浓度不得高于14％，盐酸酸洗酸浓度不得高于15％，若超过需要即用水冲稀。（4）有条件时，将酸箱的酸洗溶液用蒸汽b3％至所需温度。（5）配好的酸洗溶液按如下流程：酸箱→酸泵→设备下部联箱→设备清洗部位→酸箱，进行循环酸洗。酸洗液需注满被洗设备，并超设备的最高水位。一般每隔l～2h循环一次，每次循环的时间视设备的容积和泵的流量而定。必要时需进行正反两个方向循环清洗。（6)清洗主剂的选择（7）根据现场及结垢情况，现有两种方案可行：方案一：氨基磺酸，（5-10%），Lan-826（0.2-0.3%)，温度不得超56℃方案二：EDTA钠盐（5-10%）。Lan826（0.2-0.3）%），在66℃-149℃下循环流动。2．循环酸洗的基本程序循环酸洗基本程序：碱洗→水冲洗→酸洗→中和→水冲洗→钝化。（1）碱洗主要目的是除油、松动垢层、清除垢层中部分碱溶性物质（例如硫酸盐垢），为下一步酸洗程序创造有利条件。碱洗剂一般为0.5％Na3PO4和0.1％～0.2％Na2HPO4，为增加除油效果可添加0.05％表面活性剂。锅炉碱洗温度为80～9O℃，时间8～10h，流速0～0.3m／s。（2）水冲洗主要目的是清洗碱液，使系统中水的PH值降到8～9。一般使用高流速清水冲洗