管道聚合物清理方法探索

吴文召 周基爽

摘要：天然气高温裂解制乙炔工艺在日常运行过程中，气体在提纯时，由于温度和压力的变化会在管道内壁形成有机聚合物，当聚合物达到一定程度时会堵塞管线，造成生产停车，带来巨大的经济损失;由于聚合物不溶于酸也不溶于碱，具有一定的硬度而且易燃，危废编号为HW11，给清理工作带来巨大的不便。所以当出现堵塞时只能对管线进行更换，而更换后的管线也无法用于它用。为了降低成本，提高管线的经济价值，决定对管道内聚合物的清理方法进行规探索。

关键词：天然气制乙炔、聚合物、清理方式、易燃、HW11、非常规探索

引言

在天然气裂解制乙炔生产过程中，由于生产过程属于不完全燃烧反应制乙炔气体，所以必须通过配套的提纯工段提高气体浓度，满足下游对产品纯度要求。工艺设计采用对乙炔气体具有极高吸附的溶剂进行常压吸收，然后再经过减压解析的方式，使气体的浓度达到设计要求。

1、存在问题

在对乙炔气体进行吸收的同时还有反应未完成的固体颗粒也会溶于溶剂，由于反应过程温度和压力的变化，会发生有机的聚合现象，在管道内壁大量堆积，导致管道阻力增加，介质流量减少，严重时影响生产，造成装置停车。

大检修时发现提纯工段管线堵塞严重，现场对管道内聚合物进行清理时，发现管道内壁形成的聚合物硬度极高，敲击方式只能除掉管道边缘部分，内部无法处理。且采用机械转洗法清理，效率低，且成本极高。之后进行酸解、碱解实验;将聚合物侵泡于用浓度为60%硝酸之中，经过4小时的观察发现聚合物根本不溶于酸;在碱洗过程中发现聚合物也不溶于碱。现场为解决问题，一般采用直接更换管道的方式，造成了一定的经济损失。

为了尽快找到管道内聚合物清理的方法，提高管线设备的利用率，降低生产成本。决定对聚合物进行成分分析，并将其主要成分和入炉煤固定碳、灰分、低位发热量等指标进行了分析对比，数据如表一：

从分析数据可以看出，聚合物的固定碳、灰分、基低位发热量等主要指标都高于入炉煤，热值为入炉煤的1.5377倍;灰分含量远低于入炉煤灰分，仅为入炉煤灰分的11.5%，说明干馏聚合物中有机化合物含量较高，无机杂质含量很低。且在800℃条件下燃烧时大部分的含碳有机化合物都被氧化了，只剩下少量的无机物灰分。

说明聚合物具有很好的可燃性，可以用燃烧的方法来清理管道内附着的聚合物。

为了进一步确定聚合物燃烧时是否产生有毒有害的气体和其它物质，现场对燃烧气体和燃烧后杂质进行取样分析，经分析燃烧过程产生的气体主要为二氧化碳，产生的粉状物质与煤灰无异。证明聚合物燃烧过程中不会产生有害气体和固体物。现场采用燃烧法进行管道清理时，不会影响操作人员身体健康，除划定作业区域外，无需增加其它设施。

2、现场试验

试验对象：DN50mm管线，材质20#钢，长度约7000mm，内壁附着聚合物，堵塞面积已达到管道截面积的2/3，现场采用手持便携式红外测温枪，实时监测管道外壁温度。

试验过程中发现，因为管道长度较长，且空间有限，自然状态下空气作为助燃剂送入量不能满足燃烧要求，在用氧乙炔点燃后，1分钟内就会熄灭，无法继续燃烧。经研究分析，确定通过加大输送助燃剂的方式，保证燃烧过程持续进行。

為最大程度的降低成本，决定采用厂内压力为0.4Mpa的操作空气强制送入燃烧所需的空气。同时为避免燃烧后组分污染环境，在入口加装封堵。

试验证明，用操作空气强制输送助燃剂，方法简单可行，通过控制操作空气管线上的阀门就可轻松实现对送入量的控制，能有效控制燃烧的速度和管道表面温度。在燃烧过程中，通过实时监测，管线外壁各点的温度。最高温度690℃左右，最低温度630℃左右。两小时后，火焰减弱，燃烧结束。敲击管道外壁，将操作空气开大，清理燃烧后残留在管道内的灰分。

3、试验数据分析

试验过程中通过检测发现，管外壁温度基本控制在630-690℃，通过比对不难发现，试验过程中的温度与20#钢去应力退火温度相近，且冷却方式采用空冷，与20#钢正火冷却方式相同。

不管去应力退火还是正火热处理方式，20#钢的力性能均未发生较大变化，且韧性更佳。证明采用燃烧清理后的管线材质完全可以满足重复使用的要求，安装经检漏后可以继续使用，且具备更加的焊接性能。

4、注意事项

用燃烧法清管道内聚合物方法是正确的，只需要利用厂内操作空气即可，成本极低。但这种方法有一定的风险。如果对大管径，聚合物很多的管道，如塔底管道（DN250mm），一旦点燃，火势较大，应注高度意动火安全，并划定作业区域，配备专职监护人员和必要灭火设施。

5、环境经济分析

管道聚合物既不溶于酸也不溶于碱，具有一定的硬度且易燃，危废编号HW11，因具备可燃性，易产生火灾隐患。为避免污染环境和火灾隐患，须对更换后的管道单独存放，并定期洒水，在达到一定量后运转至规定危废处置中心进行处理。增加了管理成本和风险。但采用燃烧法进行清理，节省了危废预转和处理费用，直接降低了管理成本，并从根本上避免了危废管理风险。

采用火焰清洗的方法，只需要借助厂内即有的操作空气，就能实现聚合物快速清理，提高清理的效率，降低了成本。同时清洗后的管线理化性能未发生重大变化，满足重复使用的要求，节约了材料采购成本和安装成本，大大缩短了检修时间。

由此不难看出，燃烧法清理管道聚合环境经济效益明显。

6、结束语

通过分析实验数据，证明燃烧法清理管道内壁附着聚合物是合理可行的，操作简单、效率高、成本极低，且过程可控，具备良好的环境经济效益，有助于节约企业生产成本，提高产品竞争能力。

参考文献：

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