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不锈钢丝网波纹填料清洗方法研究

作者:user 来源:  日期:2019-10-14 20:28
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丝网波纹填料进行了水基清洗和酸洗试验,并拆塔清洗填料,清洗后填料性能恢复良好,该填料清洗方案对各职业院校化工实训设备的管理和维护有一定的借鉴意义。 
平顶山市工业学校化工实训基地建成于2009年,下设管路拆装、流体输送、传热、精馏、气体吸收、DCS控制、仪器分析、化工仿真等多个实训室,为化工实训教学的开展提供了基本保障。笔者多年来一直担任实训基地管理员,并承担管路拆装和气体吸收两个项目的实训教学任务。在从事气体吸收实训教学过程中,发现吸收塔气体吸收率有逐渐下降的趋势:2010年10月份,吸收塔气体吸收率为88%,2011年10月份,气体吸收率下降到47%。经过反复查找原因,确认吸收塔与解吸塔填料堵塞、锈蚀严重,气液间传质效率低下,导致气体吸收率下降严重,实验数据采集失去意义,已经不能保证实训教学的正常开展,填料必须进行彻底清洗。 

  1 气体吸收与解吸实训装置及丝网波纹填料 

  气体吸收与解吸装置是化工生产中的常见装置,吸收-解吸操作广泛地应用于混合气体的分离。我校气体吸收实训装置主要有吸收塔和解吸塔组成,两塔均为填料塔,主体塔节为有机玻璃制成,规格Φ100×1500mm。其中吸收塔采用不锈钢规整丝网波纹填料,填料高度1500mm;解吸塔采用不锈钢散装丝网波纹填料,填料高1500mm。实训操作以混合气体-水为物系,混合气体为二氧化碳含量为5%-20%的空气,吸收剂为清水;混合气体在塔内与吸收剂逆向接触完成传质过程,吸收富液进入解吸塔解吸,解吸后的贫液再进行循环吸收;气相色谱仪在线分析混合气体中二氧化碳的含量,计算吸收塔气体吸收率,验证填料的传质效果。 
  金属丝网波纹填料是重要的高效精密型填料之一,具有比表面积大、孔隙率高、重量轻、压损小、气液接触充分、分离效率高等优点,在工业上得到了广泛的应用[1]。气体吸收实训装置采用不锈钢丝网波纹填料是基于金属丝网波纹填料的优点,同时考虑了填料的成本、耐用程度等因素。丝网波纹填料在使用过程中对洁净度要求很高,流体杂质、油脂、金属氧化物等污物对其影响很大,容易导致填料传质效率下降,甚至完全失去功用,所以保证填料的洁净度和填料的清洗是化工实训中应该重点关注的问题。 

  2 丝网波纹填料清洗试验 

  2.1 附着物成分的确定 
  为了确定填料附着物成分,拆卸解吸塔塔顶部件,取出少量散装环状丝网波纹填料。从表观看,丝网上覆盖一层铁红色物质,可以部分擦除,但部分微孔堵塞严重。取填料样品放入18%盐酸溶液,能明显看到附着物发生酸解现象,溶液变成淡棕黄色,说明有氯化铁生成;10分钟后取出填料样品,呈现出不锈钢的光亮银白色,附着物已基本清除;反应后的盐酸溶液经过静置,容器底部有少许沉淀。通过以上试验验证了填料附着物为铁锈,并混有部分不溶于酸类的杂质。 
  2.2 清洗液的确定 
  由于填料附着物含有酸解不溶物,从节约清洗成本角度出发,首先考虑采用水基清洗法去污。水基清洗去污是借助于表面活性剂的润湿、渗透、乳化、分散、增溶等性质来实现的[2]。水基清洗去污效率高,安全性能好,不腐蚀机件,成本低,不污染环境。丝网波纹填料的水基清洗试验采用了普通的去污粉作清洗剂,质量分数控制在2%左右。将少量填料样品放入清洗液浸泡,并适度的搅拌和震荡,结果可去除大部分的附着物,为下一步的酸洗做好准备。 
  酸洗法是金属除锈最常用的方法之一,是将待除锈的工件放在酸洗液中浸泡,通过酸液和铁锈的反应来达到除锈的目的。丝网波纹填料的除锈初步筛选了盐酸和醋酸作为酸洗液,并做了对比试验:将填料样品分别放入18%的盐酸和18%醋酸溶液中,10分钟后取出样品观察,铁锈均基本去除,盐酸除锈效果优于醋酸。由于醋酸比盐酸价格高的多,综合考虑除锈效果、清洗液成本、过腐蚀等因素,最终确定12%盐酸作为除锈酸洗液,并加入无毒、无异味的乌洛托品(六次甲基四胺)作为缓蚀剂。 

  3 丝网波纹填料清洗方案 

  3.1 人员配备 
  由两名熟知实训设备操作和管理的老师负责填料清洗项目的总指挥,制定出切实可行的施工方案,然后报学校审批和备案。为了降低施工成本和锻炼学生的操作技能,施工人员全部由高年级学生组成。化工专业高年级学生已进行过管路拆装等项目的实训操作,具有设备拆装等基本技能。整个施工过程由老师现场指挥,操作人员必须穿工作服、戴安全帽和白手套,按规定进行各项施工操作。 
  3.2 现场布置 
  为了保证两个填料塔的拆卸及安装、填料的存放及清洗,将实训车间整理出足够的空间,布置成洁净密闭的施工现场,以保障各项施工操作的顺利进行。 
  3.3 设备拆解 
  塔设备拆解要严格按照预定方案和作业流程,拆卸下的设备部件需统一编号,以利于安装。整装丝网波纹填料可适当卷曲,逐层取出,并作好编号,以保证回装次序。整个施工过程中,填料要轻拿轻放,尽量避免损坏,取出的填料应置于阴凉处,妥善存放。塔内的填料清完后,需认真清除塔壁及塔盘上存留的污垢和杂物。 
  3.4 填料清洗 
  准备几个洁净的中型塑料容器,配制2%去污粉溶液作为水基清洗液,12%盐酸2%乌洛托品混合溶液作为酸洗液。按照水基清洗(去污)→水洗→酸洗(除锈)→水洗→晾干的流程操作。水基清洗先进行充分的浸泡;酸洗时10分钟即可取料,而且取出后的填料应迅速用水清洗,当除锈能力明显下降时,更换酸洗液;清洗时注意一定要进行人工填料晃动,将附着在填料表层及孔隙当中的附着物清除干净;操作时如果有液体溅到眼睛或皮肤应及时用清水冲洗;过程中用滤纸或白布进行填料表面随机擦拭检验,填料表面洁净率95%以上为合格,否则再进行重新清洗;洗净的填料应选择干净的专用场地妥善存放晾干。 
  3.5 填料恢复 
  检查确认填料清洗合格并晾干后,在塔内按原状进行恢复,装填过程中应避免造成填料二次污染。设备全部安装到位后,对设备进行认真检查,按实训操作规程进行系统开车,检验填料的清洗效果。2012年5月份,气体吸收塔丝网波纹填料首次拆塔清洗,回填后经实验测定,气体吸收率为85%,说明填料清洗方案可行,而且清洗效果显著。 
  3.6 废料处理 
  施工完成后及时清理场地,恢复实训室原貌。酸洗废液收集后加入碳酸钠中和,经检验PH值约为7时,排入地下污水管网。 

  4 丝网波纹填料防堵防锈措施 

  丝网波纹填料清洗后基本恢复了原有传质效果,通过分析填料附着物的成因,近两年的实训过程采取了必要的填料防堵防锈措施:首先是将化工实训中心的水源切换为市政自来水,提升实训用水的清洁度,减小水的硬度;再者每次实训结束,要求参训学生排干吸收塔和解吸塔塔釜残液,并打开吸收和解吸风机,用空气吹干丝网波纹填料。这两项措施的有效执行,明显减缓了丝网波纹填料堵塞、锈蚀的程度,基本保持了吸收塔气体吸收率的恒定。 

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