己内酰胺环己酮装置系统开车前系统清洗实践

摘要:通过海力化工20万吨/年己内酰胺环己酮装置系统开车前的清洗成功实践，详细介绍了己内酰胺环己酮装置系统开车前化学清洗的重要性、清洗单元划分、清洗剂配方、清洗工艺，对于目前国内众多新建的化工装置开车前清洗具有很高的参考价值。

关键词：己内酰胺；环己酮；系统开车前清洗；清洗单元划分；清洗配方；清洗工艺；

中图分类号： TK227.3       文献标识码：B

 

The cleaning practices of caprolactam cyclohexanone system before operation

Li Aibing  Liu Hanlei  Chen Qingwen

(Jining Scientific Green water treatment Co.，LTD， Jining，Shandong 272000，China)

Abstract:Through the successful cleaning practice of 200,000tons/year caprolactam cyclohexanone system of Hailichemical industry before operation, the importance of chemical cleaning of new caprolactam cyclohexanone system, the division of cleaning unit, formula of cleaning agent and cleaning process is introduced. It is a valuable reference for many domestic new chemical plants at present.

Keywords:  Caprolactam, Cyclohexanone, cleaning before operation, division of cleaning unit, formula of cleaning agent, cleaning process

1.概述

己内酰胺是重要的有机化工原料之一，主要用途是通过聚合生成聚酰胺切片（通常叫尼龙-6切片，或锦纶-6切片），可进一步加工成锦纶纤维、工程塑料、塑料薄膜。1943年,德国法本公司通过环己酮-羟胺合成（现在简称为肟法），首先实现了己内酰胺工业生产，目前在已工业化的己内酰胺各生产方法中，肟法仍是应用最广的方法，其产量占己内酰胺产量中的绝大部分。肟法的工艺流程是采用苯部分加氢生成环己烯、环己烯水合生成环己醇，环己醇脱氢生成环己酮；氨肟化生产环己酮肟、液相重排生产己内酰胺产品。

随着合成纤维工业发展，对己内酰胺需要量增加，国内外众多化工企业纷纷投资进行已内酰胺的生产，像日本宇部工业公司、住友化工公司、韩国己内酰胺公司，国内新上马的像中国三鼎控股集团投资兴建的100万吨/年己内酰胺生产线、海力化工20万吨/年己内酰胺生产线、鲁西化工10万吨/年己内酰胺生产线等。

所有这些新建的装置，其设备及管道等在运输、制作、焊接和安装过程中，不可避免的接触道灰尘、油脂、焊渣、铁锈污染等，这些杂质的存在可能导致不锈钢表面钝化膜被破坏，从保证耐蚀耐蚀性出发，开车前进行酸洗钝化是必要的；不锈钢设备制作过程中由于接触到腐蚀性介质，也会造成设备表面有明显的腐蚀痕迹及颜色不均匀的斑痕，因此对不锈钢设备表面的酸洗钝化处理尤为关键，否则设备表面钝化膜形成不完善，与铁离子接触造成污染，在使用过程中就会出现锈蚀现象，造成运行介质指标变化（产品质量不合格）等；另外通过化学清洗可以有效地去除系统内的油污、铁锈等污染物，防止产品在生产过程中的二次污染，防止催化剂中毒和影响产品质量。因此，开车前的清洗为装置建成后的安全生产并一次性投产成功提供了保障。

2.清洗单元划分

己内酰胺装置系统复杂，需清洗的设备、管线众多，材质也不尽相同，因此，需要把整个装置系统划分为若干清洗单元，以利于清洗过程的实现。划分清洗单元时，根据设备、管道的具体情况确定清洗回路，利用外加泵站强制循环清洗，确保每条清洗之路都循环均匀，并都有阀门控制流量，遵循低进高出原则，注意排空、导淋，避免循环死角的出现。对于单体大于50m³的储罐，采用喷淋循环的方式，对于小于50m³的储罐或与装置管道连在一起不能隔离的采用注满强制循环清洗。

在海力化工20万吨/年己内酰胺装置系统清洗工程中，我们将整个装置系统划分为7个清洗单元，分别为：

1）氢气缓冲罐系统（碳钢材质）

清洗回路为：清洗槽→清洗泵→底部排污→氢气缓冲罐→顶部排空→临时管道→清洗槽

2) 加氢系统（哈氏合金材质）

 

回路一：清洗槽→清洗泵→临时管线→P-1103A/B→工艺管线→K-1102→V-1103→V-1118A→V-1121→E-1120→临时管线→清洗槽

回路二：清洗槽→清洗泵→临时管线→P-1103A/B→工艺管线→K-1102/V-1103/V-1118A釜底阀→临时管线→清洗槽

3）苯脱硫系统（碳钢、奥氏体不锈钢材质）

清洗回路为：清洗槽→清洗泵→P-1102→E-1105A/B/C管层→E-1104管层→工艺管线→K-1101A/K-1101B→工艺管线→E-1105A/B/C→E-1106壳层→F-1106→V-1110→P-1103A/B→临时管道→清洗槽

4）      (奥氏体不锈钢)

回路一：清洗槽→清洗泵→临时管线→P-1307A/B→工艺管线→T-1302→工艺管线→P-1307A/B→临时管线→清洗槽

回路二：清洗槽→清洗泵→临时管线→E-1306/1307/1308管层→E-7324→工艺管线→K-1301→临时管线→K-1302→工艺管线→T-1302→临时管线→清洗槽

5）水合反应器(奥氏体不锈钢)

清洗回路为：清洗槽→清洗泵→K-1301/K-1302顶部→K-1301/K-1302底部排污→临时管道→清洗槽

6）（奥氏体不锈钢）

回路一：清洗槽→清洗泵→临时管线→V-1502→T-1501→临时管线→清洗槽

回路二：清洗槽→清洗泵→临时管线→V-1501→工艺管线→V-1503→临时管线→清洗槽

7）催化剂洗涤再利用系统(哈氏合金、奥氏体不锈钢材质)

回路一：清洗槽→清洗泵→临时管线→P-1601→工艺管线→V-1601→P-1601→临时管线→清洗槽

回路二：清洗槽→清洗泵→临时管线→P-1602A/B泵/ P-1603A/B泵/ P-1604A/B泵→工艺管线→V-1602/ V-1603/ V-1604→临时管线→清洗槽

回路三：清洗槽→清洗泵→临时管线→P-1302→工艺管线→V-1602/ V-1603/ V-1604→临时管线→清洗槽

3.清洗工艺

1）水冲洗及系统试漏

目的：除去系统中的积灰、泥沙、脱离的金属氧化物及其它疏松污垢，并进行系统检漏。

清洗方法：首先，大流量进行冲洗。干净后，将系统加满水后，将泵站切换到正常循环位置，进行试漏，注意排空导淋。

工艺条件：  温度  常温       时间：1～2小时      流量： 200m³/h

水冲洗终点：无明显污物为止

2） 脱脂

工序目的：除去系统中、管线的各种油污、石墨、防锈油等有机物。

清洗方法：系统水冲洗试压后，无泄漏，加入脱脂药。加药时间为1小时；按照《管道化学清洗流程》进行清洗。

工艺条件：温度：常温   流量： 200m³/h   时间：6～8小时

药液浓度：NaOH    0.2-0.5%         Na₂CO₃   0.2-0.5%

润湿剂   适量                       Na₃PO₄   0.5-0.8%

表面活性剂    适量                   消泡剂   适量

化验项目：PH值：      碱度（每隔60分钟化验一次）

终点判断：当碱洗液的碱度趋于平衡（进回液浓度差小于0.05%）时，碱洗结束

3）  脱脂后水冲洗

工序目的：除去系统中脱脂后剩余的脱脂残液。

清洗方法：大量除盐水冲洗，干净后，按照清洗路线冲洗。

工艺条件：流量  200m³/h    时间：2小时左右 或出水口PH小于等于9

终点判断：排出碱洗液，用大量水冲洗，并定期排污。当排水PH值小于9，用视觉观察冲洗水至透明无微粒为止。冲洗液的PH ＜9时水冲洗步骤即告结束。

注意事项：排放碱洗液时需中和至PH 6～9。

4）   酸洗钝化（奥氏体不锈钢、哈氏合金）

工序目的：利用酸洗液与氧化产物、铁锈等进行化学和电化学反应，生成可溶物，以除去设备、管道表面的污垢并在金属表面形成钝化膜，酸洗钝化是整个清洗过程的关键步骤。

清洗方法：系统注水完成后，加入缓蚀剂，循环半小时后加酸（根据材质的不同，选择不同的酸洗剂，如硝酸、柠檬酸、复合酸等），加酸量根据系统总容积而定。

药液浓度：酸洗液   5%—7%             Lan-826缓蚀剂    0.3%

酸洗助剂0.3-0.5%             剥落剂0.3-0.5%

活性剂0.5-1%                 还原剂：根据铁离子适量添加

钝化剂：1%-1.5%              钝化助剂：0.2%-0.3%

工艺条件：时间  6小时     温度 常温

化验项目：PH值    ［Fe3+］   ［Fe2+］       60分钟/次

终点判断：酸浓度在一小时内测定结果差值小于0.1，总铁离子浓度稳定

注意事项：铁离子浓度过高（Fe³⁺超过300ppm）时添加还原剂，当总铁和酸浓度稳定，样管干净后再循环一小时，结束清洗；清洗过程中注意切换各个支路阀门，保证各支路循环均匀，注意排空导淋。

酸洗结束后排出酸洗液，用大量水冲洗，并定期排污。当排水PH值大于6，总铁小于50ppm,用视觉观察冲洗水至透明无微粒水冲洗步骤即告结束。水冲洗结束后利用公用工程中的氮气将系统内的残液排除系统并吹扫干燥系统，防止二次生锈。

酸洗钝化（碳钢及碳钢–不锈钢组合系统）

工序目的：利用酸洗液与氧化产物、铁锈等进行化学和电化学反应，生成可溶物，以除去设备、管道表面的污垢并在金属表面形成钝化膜，酸洗钝化是整个清洗过程的关键步骤。

清洗方法：系统注水完成后，加入缓蚀剂，循环半小时后加酸（根据材质的不同，选择不同的酸洗剂，如盐酸、柠檬酸、复合酸等），加酸量根据系统总容积而定。

药液浓度：酸洗液   5%—7%             Lan-826缓蚀剂    0.3%

酸洗助剂0.3-0.5%             剥落剂0.3-0.5%

活性剂0.5-1%                 还原剂：根据铁离子适量添加

钝化剂：1%-1.5%              钝化助剂：0.2%-0.3%

工艺条件：时间  6小时     温度 常温     柠檬酸温度85-95℃ ，ph3.5-4

化验项目：PH值    ［Fe³⁺］   ［Fe²⁺］       60分钟/次

终点判断：酸浓度在一小时内测定结果差值小于0.1，总铁离子浓度稳定

注意事项：铁离子浓度过高（Fe³⁺超过300ppm）时添加还原剂，当总铁和酸浓度稳定，样管干净后再循环一小时，结束清洗；清洗过程中注意切换各个支路阀门，保证各支路循环均匀，注意排空导淋。

酸洗结束后水冲洗采用水顶酸的方式排出酸洗液，并定期排污。当排水PH值大于6，总铁小于50ppm,用视觉观察冲洗水至透明无微粒，直接添加氨水调PH值至9.5-10，当回液ph稳定后添加钝化剂、钝化助剂。

工艺条件：温度55-65℃   时间6小时    PH9.5-10

钝化结束后利用公用工程中的氮气将系统内的钝化液排除系统并吹扫干燥系统，防止二次生锈。

4.清洗效果

设备、槽罐、管道等被清洗的金属表面清洁无污，基本上无残留氧化物和铁锈，无二次浮锈、表面无油，设备、管道等形成完整的钝化膜。清洗结果符合HG/T2387-2007《工业设备化学清洗质量标准》不锈钢腐蚀试片的腐蚀速率小于2 g/m²·h，腐蚀量小于24g/m²；碳钢腐蚀试片的腐蚀速率小于6 g/m²·h，腐蚀总量小于72 g/m²，清洗质量优良。

5. 结束语

对于诸如己内酰胺环己酮这类大型化工装置开车前的清洗，尽管系统复杂，设备众多，但只要我们进行合理的清洗单元划分，再加上正确的清洗工艺，一样能取得良好的清洗效果。随着越来越多的化工装置的上马，通过本次系统清洗的成功实践,一定会对这些装置系统开车前的清洗具有较强的借鉴意义.

 

 

 

参考文献

 

[1] 中华人民共和国国家发展和改革委员会 HG/T 2387-2007 《工业设备化学清洗质量标准》

[2] 赵爱华. 己内酰胺的工艺现状及发展趋势 [M].郑州：河南化工出版社，2010. 9.