Патент на изобретение №2204101

(54) СПОСОБ ХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТЕПЛООБМЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к химическим способам очистки труднорастворимых отложений с внутренней поверхности трубного пространства теплообменных аппаратов для производства карбамида. Очистку проводят с использованием в качестве промывочного раствора смеси фосфорной и азотной кислот с концентрацией Н₃РО₄ 10-30 мас. %, HNO₃ 15-25 мас.% и ингибитора коррозии, в качестве которого применяют бихромат калия в количестве 4-6 г на 1 л промывочного раствора. Удаление отложений осуществляют при температуре кипения промывочного раствора 95-110^oС без циркуляции путем многократного заполнения трубного пространства с последующей промывкой конденсатом водяного пара. Технический результат – усовершенствование способа очистки внутренней поверхности трубного пространства теплообменного оборудования, позволяющее применять его для аппаратов, изготовленных из любых материалов, коррозионно-стойких в средах производства карбамида, в том числе из титана. 1 табл.

Изобретение относится к химическим способам очистки труднорастворимых отложений с внутренней поверхности трубного пространства теплообменных аппаратов для производства карбамида.

Известны способы удаления железооксидных отложений с использованием в качестве промывочного раствора фосфорной кислоты различной концентрации (5-40%) при нагревании до 100-110^oС (Химические очистки теплообменного оборудования. Под ред. Т. Х. Маргуловой. М., Энергия, 1987 г.; Патент РФ 1772578, МКИ F 28 G 9/00, Бюл. 40, 1992 г.). Недостатком этих способов является то, что осадки растворяются очень медленно, требуются большие затраты времени на промывку и энергии на циркуляцию реагентов. Кроме того, они не применимы при полном или частичном отсутствии проходимости в трубках.

Наиболее близким к предлагаемому является способ очистки внутренней поверхности теплообменного оборудования производства карбамида (Пат. РФ 2148227, МПК F 28 G 9/00, В 08 В 3/08 от 05.05.1999 г.), в котором предлагается для удаления железооксидных отложений использовать фосфорную кислоту концентрацией 60-65% при нагревании до 110-120^oС без циркуляции путем заполнения открытой трубчатки с последующей промывкой деминерализованной водой. Недостатками этого способа являются большой расход дорогостоящей фосфорной кислоты и невозможность его использования для аппаратов, изготовленных из титана.

Как известно, титан в концентрированной фосфорной кислоте при температуре выше 100^oС растворяется, поэтому способ-прототип возможно использовать только для аппаратов, выполненных из хромоникельмолибденовой стали типа 08Х17Н13М2Т.

Целью данного изобретения является усовершенствование способа очистки внутренней поверхности трубного пространства теплообменного оборудования, позволяющее применять его для аппаратов, изготовленных из любых материалов, коррозионно-стойких в средах производства карбамида, в том числе из титана. Это особенно актуально потому, что титан находит все большее применение как конструкционный материал, заменяя более дорогие спецстали.

Поставленная задача решается за счет того, что для очистки внутренней поверхности трубного пространства теплообменного оборудования, преимущественно для производства карбамида от железо-оксидных отложений, применяют смесь фосфорной и азотной кислот с концентрацией Н₃РO₄ 10-30 мас.%, HNO₃ 15-25 мас.% с добавлением ингибитора коррозии – бихромата калия в количестве 4-6 г на 1 л промывочного раствора при температуре 95-110^oС.

Установлено, например, что при взаимодействии образцов титана марки ВТ 1-0 при температуре кипения смеси кислот в присутствии ингибитора К₂Сr₂O₇ – 5г/л скорость коррозии составляет:
Азотная кислота (мас.%) 15; 17; 20; 15; 15.

Фосфорная кислота (мас.%) 10; 15; 20; 30; 40.

Скорость коррозии титана (мм/год) 0,1; 0,1; 0,2; 0,2; 0,4.

Пример:
Испаритель второй ступени дистилляции карбамида представляет собой теплообменный вертикальный аппарат, состоящий из 2840 трубок с внутренним диаметром 7 мм и высотой трубной части 8 м. Изготовлен теплообменник в 1991 г. Через 10 лет эксплуатации трубки аппарата оказались полностью забиты железооксидным осадком. Химический состав осадка: Fe₂O₃ – 95%; Ti₂O₃ – 1,6%; Сr₂O₃ – 1,6%; Мо₂O₃ – 0,1%; Ni – следы; растворимые в CCl₄ – 1,4%.

Для растворения отложений в емкости готовится раствор: Н₃РO₄ – 17 мас.%, HNO₃ – 16 мас.%, ингибитор коррозии K₂Cr₂O₇ – 5 г/л. Этим раствором заполняют трубное пространство аппарата до уровня 10-20 см над трубной доской, а в межтрубное пространство подают пар для подогрева промывочного раствора до температуры кипения. Через 1 ч раствор сливают в емкость. Операцию повторяют 8-10 раз, после чего теплообменник промывают конденсатом водяного пара. Далее вновь заполняют трубное пространство промывочным раствором и кипятят 1-2 ч, чередуя с промывками конденсатом. Общее число заполнении 20-25 раз. Суммарное время контакта с промывочным раствором при кипячении 35-40 ч.

В течение всего процесса очистки ведется аналитический контроль за концентрациями кислот и температурой промывочного раствора. Контролируется также содержание железа, аммония и титана в промывочном растворе после контакта с трубчаткой. Эти показатели во время промывки поддерживаются в следующих пределах (г/л) (см.таблицу).

После контрольной промывки конденсатом водяного пара работоспособность теплообменника восстанавливается полностью.

Формула изобретения

Способ химической очистки внутренней поверхности теплообменного оборудования, преимущественно для производства карбамида, отличающийся тем, что в качестве промывочного раствора используют смесь фосфорной и азотной кислот с концентрацией Н₃РО₄ 10-30 мас. %, HNO₃ 15-25 мас. % и ингибитор коррозии, в качестве которого применяют бихромат калия в количестве 4-6 г на 1 л промывочного раствора.

РИСУНКИ