超声波技术应用于滤芯清洗

编号：超声波技术应用于滤芯清洗专业筑炉分公司综合维修分公司姓名技术负责人超声波技术应用于滤芯清洗范聃荣镇海石化建安工程有限公司摘要：介绍了超声波清洗技术的原理及应用，以及当前石油化工行业的滤芯清洗工艺；以镇海炼化三焦化蜡油过滤器W009A滤芯清洗效果为例，阐述了超声波清洗技术应用于滤芯清洗的优势。关键字：石油化工超声波清洗滤芯清洗优势ultrasoniccleaningtechnologyappliedtofilterelementcleaningFandanrongAbstract：Introducedtheprincipleandapplicationofultrasoniccleaningtechnology,currentcleaningprocessoffilterelementinpetrochemicalindustry;TakethecleaningeffectoffilterelementofthethirdcokedwaxoilfilterinZRCCasanexample,expoundedtheadvantagesofultrasoniccleaningtechnologyappliedtofilterelementcleaning.Keywords:petrochemicalindustry;ultrasonic-wave;filterelement;clean;advantage随着现代工业技术的日益发展，超声波技术逐渐进入人们的视线，其中超声波清洗技术逐渐发展成为现代工业不可或缺的新型工业技术，超声波清洗技术应用于石油化工行业的过滤器滤芯清洗有明显优势。超声波是一种频率高于20000Hz的声波，它的方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远，超声波利用其在水中的空化作用:当声压达到一定值时，液体中的某一区域会形成局部的暂时的负压区，此时无数气泡快速形成并迅速内爆产生冲击波如图1，使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。人们正是运用这一原理研制出超声波清洗技术广泛应用于医学、军事、工业等行业中，如金银首饰、珠宝玉器等光学玻璃，金银珠宝的清洗；手术器具、牙科用钻、搪孔器等医用器具的清洗；半导体管的壳座、IC的壳座、晶体的壳座、继电器的壳座等电子零件清洗；齿轮、曲轴乃至齿轮箱等精密机械零件的清洗。图1滤芯在石油化工行业的设备起着至关重要的作用，然而近年来为提高经济效益,各炼油企业逐渐加大了重质、劣质原油的掺炼比例，其残炭值、焦粉、沥青质等比例高，这类杂质不断粘附在滤芯表面及夹层中，使得压差过高，过滤器开启自动反冲洗，但随着自动反冲洗频率增加,滤芯在不断变化的压力作用下,各滤网层间会产生细微的变形，部分固体颗粒被嵌附在滤网层间,无法随着反冲洗液排出过滤器,进而堵塞滤芯孔隙,导致过滤面积不断减少，堵塞滤芯，导致其丧失过滤效果，需对过滤器拆卸清洗滤芯使其恢复过滤效果。以往对滤芯清洗采用烧结+化学浸泡+机械清洗的方式:将拆卸下的滤芯逐根穿入烧结框内，放入烧结炉内以每小时40-50℃升温速率缓慢至200℃并保持恒温3-4小时，再以每小时25℃的升温速率缓慢升至400℃，并保持恒温3-4小时，同时在升温及保温过程中开净化风进行通风排油污，保温时间到后让滤芯自然冷却至常温。在烧结过程中要加强炉内强制通风，使滤芯上的有机物烧结完后并由炉内通风孔排出，同时升温速率控制正确，不能过快。将经烧结、自然冷却后的滤芯采用高压水清洗、酸洗、碱洗的方式对滤芯进行清洗。该方式虽然能将滤芯清洗干净恢复其过滤效果，但此方法工序复杂、所需设备资源多、人工投入多、施工时间长，寻找新型清洗工艺。镇海炼化三焦化蜡油过滤器W009A压差逐渐上升影响正常运行，需对滤芯进行拆卸清洗，其滤芯基本数据见表1。焦化蜡油与直馏蜡油相比，具有密度、残炭值高，以及杂质、硫、氮、金属含量、芳烃和胶质含量高的特点，炼油厂一般用作催化裂化原料或加氢裂化原料，其滤芯清洗较一般其他油品难度大。表1III焦化蜡油过滤器W009A滤芯基本数据滤芯型号滤芯材质规格（mm）过滤精度(um)/过滤效率流量（m3/h）过滤面积（m2）/滤芯根数滤芯形式ZFG-Ⅱ-1100-25×1300-25μm316LΦ25×1300＞25μm的颗粒去除率不小于80%17076.58/750五层金属丝网烧结超声波清洗相比其他多种的清洗方式具有：清洗效果好，清洁度高且全部工件清洁度一致；清洗速度快，提高生产效率，不须人手接触清洗液，安全可靠；对深孔、细缝和工件隐蔽处亦可清洗干净；对工件表面无损伤，节省溶剂、热能、工作场地和人工等优点【1】，根据以往的超声波清洗尝试及积累经验对此次焦化蜡油过滤器滤芯进行超声波清洗，结果表明超声波清洗对滤芯清洗效果显著。清洗准备：25MPa高压清洗机一台；XK-10100型超声波清洗机一台，分为：清洗槽、超声波换能器、超声波发生器、加热和自动温控系统、排水系统六大部分，其主要技术参数见表2。作业条件：新鲜水（经过3μm过滤器滤芯，且氯离子浓度＜20PPm）、电（380V，三相四线，80KW）、净化风（干燥、无油、经过3μm过滤器过滤）、蒸汽。表2XK-10100型超声波清洗机一台主要技术参数型号项目XK-10100型超声波清洗机超声波功率60000w内槽尺寸L×W×H1900×500×400mm外形尺寸L×W×H2100×700×600mm加热电源380V9kw50KHz±10%AC超声波频率28KHz换能器数量100重量250KG清洗液温度60±5℃预冲洗：拆除W009A过滤器封头及与之相连的管线、法兰、阀门等，抽出过滤器内筒，装车托运至清洗厂房，将拆下的滤芯先行用25MPa高压水反复冲洗，将表面附着不牢的杂物冲洗干净。配置清洗介质：配置浓度为6~10%清洗液，加入1%的表面活性剂，搅拌均匀，倒入清洗槽内，至离槽面约40mm~60mm高度，将滤芯放入清洗槽内置于清洗架上。与超声波清洗效果有关的物理量有功率密度、超声波频率、清洗剂的种类、清洗温度等,清洗效果与各物理量之间的关系见表3【2】。将超声波频率调至28KHz，设置清洗介质温度60摄氏度，开始超声波清洗，清洗时间：15~30min，清洗过程如图2所示。表3超声波清洗效果与各物理量之间的关系相关物理量相互关系功率密度超声波的功率密度越高，空化效果越强，其清洗效果越好，清洗速度越快。超声波频率超声波的频率越低,清洗作用越强。超声波的频率的应用要根据被清洗物脏污程度来选择。对表面污物很多的被清洗件应选择低频率;对精密零件应采用高频率.目前常用的频率是20~50KHz。【4】清洗剂溶剂加超声波清洗，去污力强，但成本高且一般于人体健康不利。如三氯乙烯、三氯乙烷、丙酮等,所以只在特殊要求高的情况下采用。工业清洗剂在超声波的作用下可以取得很好的清洗效果，所以在超声波清洗中得到了广泛的应用。【2】清洗温度对于超声波来说,其空穴作用在30~40℃空穴作用最强,温度升高,清洗液中产生的气泡会折断声波,使超声波减弱,但对于油脂类脏污水基清洗剂在较高的温度下清洗效果好,所以,一般场合液温设定在50~60℃【4】图2超声波清洗超声波清洗后将滤芯取出，采用高压水冲洗将滤芯冲洗干净后晾干，利用压缩空气（干燥、无油、经过3μm过滤器过滤），分别以15、20、30m3/h的进气量模拟滤芯运行时内外压差，来检验清洗结果，检测流程如图3所示。图3压差法检测流程压差测试数据见表4。表4滤芯测试数据表气体流量压差试件号（mmH2O）15m3/h20m3/h30m3/h新滤芯901303001110160340290140320310015032041001503405100140320平均值100148328恢复通透性比值88.9%86.2%90.6%压缩空气进气量罐显示。气体流向用橡皮管将设备与U型管相连测试当前压差U型液位压差表滤芯清洗完的滤芯用30倍放大镜检查滤芯内外,可看到滤芯表面洁净如新,可见金属本色、无损坏。清洗前后表面比较见图4、5。图4清洗前图5清洗后结束语通过超声波清洗清洗后的滤芯外观检测和新滤芯一样，压差测试数据显示，清洗后的滤芯通透性达到新滤芯的85%以上。清洗后的滤芯完全满足了原设计的使用要求。超声波清洗技术对滤芯清洗效果显著。参考文献【1】马坤.超声波在清洗技术中的研究[D].山东大学.2008【2】王家宝.超声波清洗工艺的原理及应用[J].柴油机设计与制造，2006，14（4）：36-38.【3】【4】朱焱，俞忠新.超声波清洗剂用水基清洗剂［J］.化学清洗，2000(10):31-33.