專利名稱：磷酸濃縮熱交換器的除垢方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在材料表面除去結垢的方法，也涉及清洗液及其緩釋劑的配制，具體而言涉及磷酸濃縮熱交換器的除垢方法。
背景技術：
濕法磷酸生產工藝過程中的稀磷酸濃縮絕大部分采用石墨換熱器，在濃縮磷酸過程中，換熱器設備內壁上有大量的垢生成，浸漬酚醛樹脂的石墨管內壁不斷加厚的垢層嚴重影響石墨換熱器換熱效果，導致稀磷酸濃縮生產能力大幅度下降。傳統(tǒng)的除垢方法采用高壓水槍清理和稀硫酸清洗相結合，實踐證明這種方法不能將垢層徹底清除，導致垢不斷堆積，造成濃縮實際運行能力逐漸降低，同時會造成浸漬石墨管的機械損傷。為了除垢，清洗周期被迫逐漸縮短。近年來，人們研究了一些清除結垢的方法和清洗劑，如中國專利申請88105662號“一種重質油垢的化學清洗液”、91105354.9號“鋁質換熱器酸洗緩釋劑的配制方法”、02812333.6號“改進的污垢調理劑”等。但經檢索，尚未見到能夠高效清地洗磷酸濃縮熱交換器結垢的文獻報道。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就在于提供一種高效清洗磷酸濃縮所使用的石墨熱交換器結垢的技術，以克服傳統(tǒng)清洗除垢技術的缺點。
本發(fā)明的解決方案是針對磷酸濃縮熱交換器結垢的化學組成及其晶相特點，采用一種由稀氟硅酸溶液、有機膦酸類緩蝕劑和成膜物質組成的特別研制的清洗液，以及先用水清理換熱器后再用清洗液進行清洗除去結垢的工藝技術。
本發(fā)明提供的特制清洗液是由稀氟硅酸溶液、有機膦酸類緩蝕劑和成膜物質組成的三組分系統(tǒng)，其中氟硅酸的質量分數為5％～20％；有機膦酸類緩蝕劑有ATMP(氨基三亞甲基膦酸)、HEDP(羥基亞乙基二膦酸)和HEDPA(羥基1，1-亞乙基二膦酸)，使用量為10～200mg/L；成膜物質有銅鐵試劑(亞硝基苯胲胺銨鹽)、烏洛托品和鉬酸鈉等，使用量在10～200mg/L范圍，用作成膜物質。
在上述清洗液中，氟硅酸具有很好的除垢活性，經試驗，20％的氟硅酸對石墨換熱器結垢的溶出率達到100％；溶垢試驗的得出浸漬酚醛樹脂的石墨管能承受氟硅酸的腐蝕，氟硅酸又是濕法磷酸的副產物，使用經濟、方便，因此首選氟硅酸作石墨管除垢清洗液的主要成分。
氟硅酸雖然有較好的除垢效果，但對磷酸濃縮系統(tǒng)內循環(huán)泵設備材料的腐蝕卻不能忽視，因此必須添加緩釋劑。發(fā)明人將緩蝕劑對904L不銹鋼材料在60℃的腐蝕介質中的緩蝕率達95％以上作為目標，即在添加緩蝕劑的氟硅酸中，904L不銹鋼的腐蝕速度與它們在75～88℃溫度下(稀磷酸濃縮時正常操作溫度)于濃磷酸(稀磷酸在濃縮時的循環(huán)濃度)中的腐蝕速度相當，使其能在一個相對安全的范圍，并兼顧CD4MCu不銹鋼材料也有較好的緩蝕效果，充分考慮環(huán)保、經濟、可靠和方便的原則，經過反復試驗，篩選出有機膦酸類緩蝕劑作為該清洗劑的配方成分之一。
成膜材料是緩蝕助劑，它們在金屬表面上形成薄膜，阻止氟硅酸對金屬的浸蝕。
在清洗過程中，應當加入表面活性劑，即一種12～16個碳原子的烷基磺酸鹽，其使用量在10～50mg/L，這是因為表面活性劑能使水或清洗液的表面張力減小，從而潤濕石墨管的管壁，水或清洗液能很快在管壁和垢層之間分散，可加速垢層的溶解。
本發(fā)明的清洗的過程是在對石墨換熱器進行清洗時，先采用高壓水槍清理換熱器約12小時，然后，排出污水；啟動清洗液泵，將準備好的配有緩蝕劑的清洗液和表面活性劑全部打到濃縮蒸發(fā)室，按清洗開車程序用蒸汽將清洗液加熱到60℃，維持該溫度運行12小時后，排出清洗產生的污液，結束清洗。清理和清洗所需時間約40小時。使用過的清洗液經分析，按需求補充清洗液各組分量后，重復利用。
本發(fā)明的磷酸濃縮熱交換器的除垢技術，能夠高效、徹底地除去石墨換熱器的結垢，清洗后換熱器石墨管內壁無任何附著物，同時有效地控制了清洗液對設備的腐蝕，濃縮軸流泵過流部件等不銹鋼材質表面光滑，呈金屬光澤，無腐蝕痕跡。與傳統(tǒng)的硫酸清洗方法相比，本方法的清洗周期從平均每15天清洗一次延長到每20天一次，且每次清洗的時間從20小時大大縮短至12小時，因此，濃縮生產的年運行時間從285天增加至300天。由于對結垢的清洗比較徹底，石墨換熱器傳熱效率大幅度提高，從而提高了設備的生產能力，并對推動提高磷肥企業(yè)的技術水平、經濟效益和行業(yè)的競爭力，將有積極意義。
具體實施例方式
實施例 以貴州宏福實業(yè)開發(fā)有限總公司的磷酸濃縮石墨換熱器清洗除垢技術為例。該公司磷酸濃縮采用典型真空強制循環(huán)濃縮流程，其主要設備有石墨換熱器、蒸發(fā)室和循環(huán)泵等，磷酸生產規(guī)模為年產50萬噸。在石墨換熱器的結垢主要由CaSO4以及微量的MgSO4和SiO2組成。針對該結垢，篩選出一種新的清洗液，成功解決了石墨換熱器結垢清洗技術難題，并904L和CD4MCu不銹鋼緩蝕率達95％以上。研制的清洗液是由稀氟硅酸溶液、有機磷緩蝕劑和成膜物質組成的三組份體系，其中氟硅酸質量分數為5％～20％；有機磷類緩蝕劑有ATMP(氨基三亞甲基膦酸)、HEDP(羥基亞乙基二膦酸)和HEDPA(羥基1，1-亞乙基二膦酸)，使用量為10～200mg/L；成膜物質有銅鐵試劑(亞硝基苯胲胺銨鹽)和烏洛托品和鉬酸鈉，使用量在10～200mg/L范圍；表面活性劑是一種碳原子數為12～16的烷基磺酸鹽，使用量為10～50mg/L。
在對石墨換熱器進行清洗時，先采用高壓水槍清理換熱器約12小時，然后，排出污水；啟動清洗液泵，將準備好的配有緩蝕劑的清洗液和表面活性劑全部打到濃縮蒸發(fā)室，按清洗開車程序用蒸汽將清洗液加熱到60℃，維持該溫度運行12小時后，排出清洗產生的污液，結束清洗。清理和清洗所需時間約40小時。
清洗效果如下表
權利要求
1 一種磷酸濃縮熱交換器的除垢方法，其特征在于該方法是采用一種由稀氟硅酸溶液、有機膦酸類緩蝕劑和成膜物質組成的特別研制的清洗液，以及先用水清理換熱器后再用清洗液進行清洗除去結垢的工藝技術。
2 按照權利要求1所述的磷酸濃縮熱交換器的除垢方法，其特征在于所述的特制清洗液是由稀氟硅酸溶液、有機膦酸類緩蝕劑和成膜物質組成的三組分系統(tǒng)，其中氟硅酸的質量分數為5％～20％；有機膦酸類緩蝕劑有氨基三亞甲基膦酸、羥基亞乙基二膦酸和羥基1，1-亞乙基二膦酸，使用量為10～200mg/L；成膜物質有亞硝基苯胲胺銨鹽和烏洛托品和鉬酸鈉，使用量為10～200mg/L。
3 按照權利要求1所述的磷酸濃縮熱交換器的除垢方法，其特征在于在清洗過程中加入一種碳原子數為12～16的烷基磺酸鹽表面活性劑，其使用量為10～50mg/L。
4 按照權利要求1所述的磷酸濃縮熱交換器的除垢方法，其特征在于除垢的工藝流程是先采用高壓水槍清理換熱器約12小時，然后，排出污水；啟動清洗液泵，將準備好的配有緩蝕劑的清洗液和表面活性劑全部打到濃縮蒸發(fā)室，按清洗開車程序用蒸汽將清洗液加熱到60℃，維持該溫度運行12小時后，排出清洗產生的污液，結束清洗。
5 按照權利要求1所述的磷酸濃縮熱交換器的除垢方法，使用過的清洗液經分析，按需求補充清洗液各組分量后，重復利用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磷酸濃縮熱交換器的除垢方法，該方法是采用一種由稀氟硅酸溶液、有機膦酸類緩蝕劑和成膜物質組成的清洗液，以及先用水清理換熱器后再用清洗液進行清洗除去結垢的工藝技術。清洗液中，氟硅酸為5％～20％稀酸；有機膦酸類緩蝕劑是氨基三亞甲基膦酸、羥基亞乙基二膦酸和羥基1，1－亞乙基二膦酸；成膜物質是亞硝基苯胲胺銨鹽和烏洛托品和鉬酸鈉。使用時加入表面活性劑烷基磺酸鹽。本發(fā)明的磷酸濃縮熱交換器的除垢技術，能夠高效、徹底地除去石墨換熱器的結垢，同時有效地控制了清洗液對設備的腐蝕，與傳統(tǒng)的清洗方法相比，本方法清洗周期延長、每次清洗時間縮短，清洗徹底，石墨換熱器傳熱效率大幅度提高，從而提高了設備的生產能力。
文檔編號C11D1/12GK1724965SQ20051000313
公開日2006年1月25日 申請日期2005年7月15日 優(yōu)先權日2005年7月15日
發(fā)明者曾祥欽, 郭仕偉, 梁巍, 謝燕, 劉海, 敖先權, 周仕飛, 姜慶泉, 劉榮, 吳斌 申請人:貴州宏福實業(yè)開發(fā)有限總公司, 貴州大學