Leerlauf und Reinigung von Chemieanlagen vor dem Betriebsbeginn

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Dieser Beitrag wurde zuletzt von yinkuilin6868 am 18.2.2016 um 15:41 bearbeitet.
I. Zweck und Methoden der Spülung und Reinigung: Vor dem Inbetriebnehmen einer chemischen Anlage müssen alle Prozessleitungen sowie Geräte, die nach der Installation überprüft wurden, gespült und gereinigt werden (im Folgenden gemeinsam als „Spülung“ bezeichnet). Der Zweck dabei ist es, mithilfe von Luft, Dampf, Wasser sowie entsprechenden chemischen Lösungen sowie durch physikalische und chemische Reaktionen den Schmutz, Sand, Fette, Schweißreste und Rost, die während des Aufbaus in diesen Leitungen und Geräten zurückgeblieben sind, zu beseitigen. Dadurch soll verhindert werden, dass während der Erstbetriebsprobe Verstopfungen in den Leitungen und Geräten auftreten； Zerstörung von Maschinen, Ventilen und Instrumenten ； Verschmutzung von Katalysatoren und chemischen Lösungen, Beeinträchtigung der Produktqualität sowie Verhinderung von Brand- und Explosionsunfällen ； Es handelt sich um einen wichtigen Testvorgang, der sicherstellt, dass die Anlage reibungslos getestet werden kann und über einen langen Zeitraum sicher in Betrieb bleiben kann. In chemischen Anlagen gibt es eine Vielzahl von Rohrleitungen und Geräten. Ihre Einsatzbedingungen sowie die Eigenschaften des Materials und der Konstruktion unterscheiden sich jeweils, weshalb auch die geeigneten Methoden zur Reinigung unterschiedlich sind. Aber in der Regel umfassen sie die folgenden Methoden: Wasserspülung, Luftsäuberung, Dampfsäuberung, Ätzen und Passivieren, Ölreinigung sowie Entfettung usw. Ihre wichtigsten Merkmale und Anwendungsbereiche sind wie folgt zusammengefasst. 1. Wasserspülung: Die Wasserspülung ist eine Methode, bei der Wasser als Medium verwendet wird, um Leitungen und Geräte unter Druck mit Wasser zu reinigen. Wird weit verbreitet zur Beseitigung von Verunreinigungen im Inneren von Rohrleitungen sowie Anlagen wie Türmen und Tanks eingesetzt, die zur Transportierung von flüssigen Medien dienen. Das Spülen von Rohrleitungen sollte mit dem maximal möglichen Durchfluss im Rohr oder bei einer Strömungsgeschwindigkeit von mindestens 1,5 m/s erfolgen (hier sind keine Hochdruck- oder Ü Hochdruckreinigungsgeräte sowie Methoden zur Entfernung von Ablagerungen an der Innen- und Außenseite der Rohre einbezogen). Für die Reinigung von allgemeinen Chemieanlagen und Rohrleitungen wird in der Regel klares Wasser mit einer Trübkeitsstufe von weniger als 10*106 sowie einem Chloridgehalt von weniger als 100*106 verwendet. Bei Anlagen und Rohrleitungen, die aus austenitischem Edelstahl hergestellt sind – wie beispielsweise in Anlagen zur Herstellung von Harnstoff – ist es jedoch notwendig, entmineralisiertes Wasser zum Reinigen zu verwenden, um eine Ansammlung von Chloridionen (Cl-) zu verhindern, die sonst zu einer Spannungskorrosionszerstörung (SCC) der Anlagen und Rohrleitungen führen könnte. Das Spülen mit Wasser weist Vorteile wie einfache Bedienung und Geräuschlosigkeit auf. 2. Luftspülung: Die Luftspülung ist eine Methode, bei der Luft als Medium verwendet wird. Durch Komprimierung auf einen bestimmten Druck – in der Regel 0,6–0,8 MPa – wird die Leitung, durch die das zu transportierende Gas fließt, von verbleibenden Schmutzpartikeln befreit. Bei der Verwendung von Luft zur Reinigung muss eine ausreichende Menge an Luft vorhanden sein, sodass die Strömungsgeschwindigkeit der Reinigungsluft höher ist als die Geschwindigkeit des Gases bei normaler Betriebsweise. In der Regel sollte diese Geschwindigkeit mindestens 20 m/s betragen, damit genügend Energie (oder Impuls) vorhanden ist, um die verbleibenden Rückstände in den Rohrleitungen und Geräten zu entfernen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Anlage reibungslos in Betrieb genommen werden kann und ein sicheres Arbeiten möglich ist. Beim Luftblasen ist der Luftverbrauch in der Regel sehr hoch, und es ist eine gewisse Blaszeit erforderlich. Daher wird die Luftspülung in der Regel durch den größten Luftkompressor im Anlagensystem oder durch einen großen Kompressor für komprimierte Luft im Anlagensystem bereitgestellt (z. B. der Pyrolysegas-Kompressor in Ethylenanlagen). Für kleine und mittlere Chemieanlagen, bei denen es an ausreichend Luft zum kontinuierlichen Durchblasen mangelt, kann auch die Methode des schrittweisen Durchblasens angewandt werden. Dabei wird das Systemrohr in mehrere Abschnitte unterteilt; jeder Abschnitt wird wiederum in weitere Teile aufgeteilt. Anschließend wird jeweils ein Abschnitt durchgeblasen, wobei dieser Abschnitt anschließend vom Rest des Systems getrennt wird. So kann bei geringer Gasmenge die Reinigungsqualität gewährleistet werden. Für Rohre mit großem Durchmesser oder solche, aus denen Schmutz nur schwer entfernt werden kann, kann auch die Methode des Sprengreinigens angewandt werden. Ölhaltige Leitungen sowie Leitungen für Steuerluft müssen mit ölfreier Luft gesäubert werden. Aufgrund von Herkunft und Kosten wird Stickstoff im Allgemeinen nicht als Druckgas für die Reinigung von Rohrleitungen und Geräten verwendet. Stattdessen dient er häufig zur Reinigung mit Luft sowie zum Schutz und Austausch der Luft in Rohrleitungen und Geräten, nachdem diese bereits ausreichend entfeuchtet wurden. 3. Dampfspülung: Die Dampfspülung ist eine Spülung, bei der Dampf mit unterschiedlichen Parametern als Medium verwendet wird. Die Dampfquelle wird dabei durch einen Dampferzeuger bereitgestellt. Die Dampfreinigung weist eine sehr hohe Reinigungsgeschwindigkeit auf und verfügt daher über große Energie (oder Impuls). Die intermittierende Dampfreinigung führt wiederum zu thermischen Ausdehnungen und Zusammenziehungen der Rohrleitungen. Dies begünstigt das Ablassen von Ablagerungen an der Innenwand der Rohrleitungen, wodurch eine optimale Reinigungsergebnisse erzielt werden können. Damptrohrleitungen sollten mit Dampf gesäubert werden, was insbesondere für Antriebsdamptrohrleitungen unerlässlich ist. Beim Reinigen der Dampfleitungen muss nicht nur der Schmutz, der sich in den Leitungen angesammelt hat, vollständig entfernt werden, sondern auch der Rost auf der Metalloberfläche. Denn wenn dieser Rost mit dem schnellen Dampfstrom mitgetragen wird, kann er erhebliche Schäden an den schnell rotierenden Turbinenblättern und Düsen verursachen. Durch die hohe Temperatur, den hohen Druck und die hohe Strömungsgeschwindigkeit des Dampfs kommt es dazu, dass die Rohrleitungen beim Erhitzen ausdehnen. Beim Abkühlen ziehen sie sich wieder zusammen. Deshalb sind in den Dampfrohrleitungen Ausdehnungscompensatoren, Entwässerungsanlagen sowie Halterungen und Schienen eingebaut – all das dient dazu, den Ausdehnungseffekten entgegenzuwirken. Wenn eine Reinigung mit Luft bei nicht-dampfbasierten Rohrleitungen nicht ausreicht, kann auch die Reinigung mit Dampf erfolgen. Dabei muss jedoch berücksichtigt werden, ob die Konstruktion der Rohrleitungen den hohen Temperaturen sowie den Auswirkungen von Erwärmung und Abkühlung standhalten kann. Es müssen außerdem geeignete Maßnahmen ergriffen werden, um die Sicherheit von Personen und Ausrüstung während der Reinigung zu gewährleisten. 4. Ölreinigung: Bei Maschinen und Anlagen wie Dampfturbinen, Zentralkompressoren sowie anderen Hochgeschwindigkeits- und Hochlastanlagen sollten die Schmieröle sowie die Ölsysteme für die Steuerung erst nach der Reinigung oder Säuberung der Anlagen und Leitungen mit Öl gereinigt werden. Da bei solchen Ölpipelinesystemen äußerst hohe Ansprüche an die Reinheit bestehen, können kleinste Verunreinigungen dazu führen, dass die Lager und Dichtungsringe der Maschinen während des Betriebs beschädigt werden sowie dass die Steuerungssysteme versagen. Dies wiederum kann zu schwerwiegenden Unfällen mit den Maschinen und Anlagen führen. Die Ölreinigung erfolgt durch die Zirkulation des Öls im Rohrleitungssystem. Während des Reinigungsprozesses muss die Öltemperatur alle 8 Stunden im Bereich von 35–75 °C mehrmals erhöht und gesenkt werden, damit die an den Rohrwänden haftenden Partikel abfallen können. Anschließend werden diese Partikel zusammen mit dem Öl in den Filter der Ölreinigungsanlage geleitet, wo sie entfernt werden. Für die Reinigung sollte ein hochwertiges Öl verwendet werden, das für diese Maschine geeignet ist. Bei Rohrleitungssystemen, die gereinigt wurden, müssen wirksame Schutzmaßnahmen ergriffen werden. Vor dem Probelauf der Maschine muss ein geeigneter Schmierstoff eingefüllt werden. Die Kriterien für eine zulässige Reinigung des Öls sind folgende: Wenn der Hersteller keine spezifischen Anforderungen an die Reinigung des Ölleitungssystems festgelegt hat, gibt es zwei Möglichkeiten, herauszufinden, ob die Reinigung den Anforderungen entspricht. Erstens wird die Prüfung nach dem vierten Standard von MOOG in den USA durchgeführt. Dabei wird als Grenzwert die Anzahl der partikulären Verunreinigungen pro 100 ml Öl herangezogen. Mit einer 20-fachen Vergrößerung werden diese Partikel untersucht. Wenn bei zwei aufeinanderfolgenden Probenentnahmen die festgelegten Standards erfüllt sind, kann davon ausgegangen werden, dass das Ölsystem gereinigt ist. Zweitens wird eine Überprüfung mit einem Filter durchgeführt. Die Anforderungen an die Güte des Filters sind in Tabelle 1-1-4-2 festgelegt. Tabelle 1-1-4-1: Zählung der Partikelgrößen mit einem JC10-Mikroskop mit 20-facher Vergrößerung. Partikelgröße: μm > 150, 100–150, 50–100. Feuchtigkeit: Standardwert; Anzahl der Partikel: 0 ≤ 2, 1 ≤ 2250.

Tabelle 1-1-4-2: Überprüfung auf verbleibende Schmutzpartikel mithilfe eines Filters. Drehzahl des Geräts in U/min, Filtergröße in Maschenzahl. Gütekriterien: Bei ≥ 6000 U/min und Filtergröße von 200 Maschen sollen im Bereich von 1 cm² nicht mehr als 3 Schmutzpartikel vorhanden sein. Bei < 6000 U/min und Filtergröße von 100 Maschen sollen ebenfalls im Bereich von 1 cm² nicht mehr als 3 Schmutzpartikel vorhanden sein.

5. Entfettung: Die Entfettung von Geräten und Rohrleitungen dient dazu, solche Medien zu behandeln, die bei der Herstellung, Transportierung, Lagerung oder Nutzung mit geringen Mengen an Fetten oder anderen organischen Stoffen in Berührung kommen könnten – dadurch könnte es zu Brandgefahr kommen. Ebenso wird diese Prozedur angewandt, um Stoffe zu entfernen, die die Produktqualität beeinträchtigen könnten. Um die Sicherheit bei Tests und in der Produktion zu gewährleisten, müssen solche Geräte sowie Rohrleitungen (einschließlich Anschlussstücke, Ventile, Messgeräte und Dichtmaterialien) sowie die zum Einbau verwendeten Werkzeuge und Prüfgeräte vor dem Einsatz einer strengen Entfettung unterzogen werden. Entfettung nutzt das Prinzip, dass Fette in bestimmten chemischen Lösungsmitteln löslich sind. Daher ist der Entfettungsprozess im Grunde genommen ein chemischer Reinigungsprozess. Für die Entfettung von Rohren und Geräten sollte zunächst ein geeigneter Entfetter ausgewählt werden. Zur Auswahl des Entfetters kann man Tabelle 1-1-4-3 heranziehen. Name des Entfettungsmittels, Anwendungsbereich, Anmerkungen: Industrielles Dichlorethan – zur Entfettung von Metallteilen. Giftig, brennbar, explosiv. Industrieller Tetrachlorcarbon – zur Entfettung von schwarzen Metallspänen, Kupfer sowie Nichtmetallen. Giftig. Industrielles Trichlorethylen – zur Entfettung von Metallteilen; muss Stabilisatoren enthalten, giftig. Industrieller Alkohol mit einem Gehalt von ≥95,6% – zur Entfettung von Geräten und Bauteilen, bei denen keine hohen Anforderungen an die Entfettung bestehen. Brennbar, explosiv. Konzentrierter Säuregehalt ≥98% – zur Entfettung von säurebeständigen Rohrteilen sowie Keramikringen. Außerdem können auch Propan, Benzol sowie Laugen als Entfettungsmittel verwendet werden. Der am häufigsten verwendete Entfettungsmittel ist Kohlenstofftetrachlorid, da es eine hohe Entfettungseffizienz aufweist, nur gering toxisch ist und eine geringe Korrosionswirkung auf Metalle hat – wodurch es für eine breite Anwendung geeignet ist. Entfettungsmittel sollten Fette schnell auflösen können. Der Ölgehalt der verwendeten Entfettungsmittel muss den Qualitätsstandards entsprechen; bei Bedarf müssen dies durch Prüfungen festgestellt werden. Die Anwendungsvorschriften für Entfettungsmittel sind in Tabelle 1-1-4-3 aufgeführt. Die Fettlöser haben eine begrenzte Fähigkeit, Fette aufzulösen. Nach der Verwendung sind sie verunreinigt, weshalb sie in der Regel nur einmal verwendet werden können. Wenn sie erneut verwendet werden sollen, müssen sie destilliert und wieder aufbereitet werden. Zudem muss ihre Fettgehalt auf ein zulässiges Niveau gebracht werden, bevor sie zur Entfettung eingesetzt werden können. Ölgehalt in ml/l – Anwendungsregeln: Bei einem Wert von über 500 darf das Produkt nicht verwendet werden. Bei 50–500 erfolgt eine grobe Entfettung