化学プラントの稼働前のブローイングと洗浄

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この投稿は、2016年2月18日15時41分にyinkuilin6868によって最終的に編集されました。
一、ブローイングと洗浄の目的と方法：
化学プラントが稼働を開始する前に、設置検査に合格したすべてのプロセス配管や機器に対してブローイングと洗浄を行う必要があります（以下、これらを総称して「ブローイング・洗浄」とします）。その目的は、空気、蒸気、水、各種化学溶液などの流体を利用したブローイングや洗浄、また物理的・化学的反応などの手法により、建設・設置過程で内部や内壁に残った泥や砂、油脂、溶接スラグ、錆などの不純物を除去し、稼働試験時に配管や機器の閉塞が起こるのを防ぐことです；機械、バルブ、計器の損傷；触媒や化学溶液を汚染し、製品の品質に悪影響を与え、火災や爆発事故の発生を防ぐ；装置の円滑な試運転と長期にわたる安全な生産を保証するための重要な試運転手順です。化学プラント内の配管や設備は多種多様であり、それらの工程での使用条件や材料、構造などの状況もそれぞれ異なるため、適用されるブロー洗浄法もそれぞれ異なってくる。しかし、通常は水洗い、エアブロー、スチームブロー、酸洗い・パッシベーション、油洗い、脱脂などの方法が含まれます。それらの主な特徴と使用範囲を概説すると、以下の通りです。 1.水洗い：水洗いとは、水を媒体としてポンプで圧力をかけ、配管や機器を洗浄する方法です。液体媒体を輸送するパイプラインや、タワー、タンクなどの設備内に残った汚れや異物の除去に広く利用されています。水洗いによる配管の洗浄は、配管内で達成可能な最大流量、または1.5m/s以上の流速で行うものとする（ここには高圧・超高圧の水ジェット洗浄装置、管群内部や外部表面のスケール除去方法は含まれない）。一般的な化学工業用機器や配管の洗浄には、濁度が10×10⁶未満で塩化物イオン濃度が100×10⁶未満の清浄な水が使用されるが、尿素製造装置などでオーステナイト系ステンレス鋼が使用されている機器や配管の場合、塩化物イオン（Cl⁻）の蓄積によって機器や配管が応力腐食割れ（SCC）を起こすのを防ぐため、脱イオン水を用いて洗浄する必要がある。水洗いは、操作が簡単で騒音がないなどの特徴があります。 2. 空気によるブロー：空気によるブローとは、空気を媒体として圧縮機で加圧（通常0.6～0.8MPa）した後、送気用の配管内に残った汚れや異物を吹き飛ばす方法です。エアーブローを用いる場合は、十分な流量が必要であり、ブロー用ガスの流速は通常の運転時のガス流速よりも高くなければならない。一般的には最低でも20m/s以上が求められ、これによって十分なエネルギー（または運動量）が得られ、配管や装置内に残留した付着物を吹き飛ばし、装置の円滑な試運転と安全な生産を確保することができる。空気によるブロー時の空気消費量は一般的に多く、また一定のブロー時間が必要となります。したがって、エアブローには通常、装置内で最も大きな空気圧縮機、または装置内の圧縮可能な空気を利用する大型圧縮機（例えばエチレンプラントの分解ガス圧縮機など）が使用されて空気が供給される。大量の連続したブロー空気を供給できない中小規模の化学プラントにおいても、分割ブロー法を用いることができる。すなわち、システムの配管を多数の部分に分け、各部分をさらに数つのセクションに分けてから、順番に各セクションをブローし、一つのセクションのブローが終わったらそのセクションをシステムから切り離すのである。これにより、ガス供給量が少ない状況でも、ブローの品質を保証できる。大径の配管や、汚れが除去しにくい配管についても、爆風洗浄法を用いて除去することができる。耐油配管および計装用空気配管は、油分を含まない空気でブロー洗浄する必要があります。窒素は、供給源やコストなどの理由から、一般的には通常の配管や機器の洗浄用ガスとしては使用されず、空気による洗浄やシステムの空気乾燥が完了した後の、配管や機器の保護および置換用として用いられることが多い。 3. 蒸気ブロー：蒸気ブローとは、異なるパラメータの蒸気を媒体として用いるブローであり、その蒸気源は蒸気発生装置によって供給される。蒸気によるパージは非常に高いパージ速度を持つため、大きなエネルギー（または運動量）を有する。また、間欠的な蒸気による洗浄方法では、配管が熱収縮や膨張を起こし、これによって配管内面の付着物が剥がれ落ちやすくなり、除去されやすくなるため、最適な洗浄効果が得られる。蒸気配管には蒸気によるパージが必要であり、特に動力用蒸気配管では必須です。動力用蒸気配管のブロー洗浄時には、配管内に付着した汚れや異物を徹底的に除去するだけでなく、金属表面の浮き錆も取り除かなければならない。なぜなら、これらが高速の蒸気流に混入すると、高速で回転するタービンのブレードやノズルなどに甚大な損傷を与えるからである。蒸気の吹き抜け温度は高く、圧力も大きく、流速も速いため、配管は加熱されると膨張して変位し、冷却すると収縮します。そのため、蒸気配管には補償器やドレン装置、配管支持具、吊り金具、スライドレールなどが取り付けられており、これらもすべて膨張による変位に対応するためのものです。空気によるブローでは清掃要件を満たせない非蒸気配管の場合、蒸気によるブローも可能だが、その構造が高温や熱膨張・収縮の影響に耐えられるかを検討し、ブロー時の人命と設備の安全を確保するための必要な措置を講じなければならない。 4. 油洗浄：蒸気タービンや遠心圧縮機などの高速で高負荷を要する機械装置、および潤滑油・シール油・制御油の配管システムについては、当該装置や配管のブロー洗浄または酸洗いが完了した後に、油洗浄を行うべきである。この種の石油パイプラインシステムでは清浄度が極めて高く求められ、そこに微細な不純物が残っていると、運転中の機械の軸受やシールリングが損傷したり、制御システムが故障したりして、重大な機器事故を引き起こす可能性があります。油洗浄法は、油を配管システム内で循環させる方式で行われ、循環洗浄の過程で8時間ごとに35～75℃の範囲で油温を2～3回繰り返し上昇・下降させることで、管壁に付着した粒子やカスを剥がし落とし、その後油と共に循環してオイルフィルターのフィルターエレメントで除去します。洗浄用油は、その機械に適した高品質な油を使用すべきです。清掃が完了した配管システムには、有効な保護措置を講じるべきである。機械の試運転前には、適格な潤滑油に交換する必要があります。油の洗浄が基準を満たしているかどうかについては、設計者や製造業者が油路システムの洗浄に関する具体的な要求を定めていない場合、油の洗浄が要件を満たしているかを判断する方法が2つあります。一つ目は、アメリカのMOOGの第4級基準に従った検査であり、100mlの油サンプル中に含まれる粒子状不純物の大きさを基準として、20倍の拡大鏡を用いて観察する。連続して2回のサンプル検査で以下の基準を満たした場合、その油システムは洗浄が適切に行われたとみなされる。二つ目は、フィルターを用いた検査で、その合格基準は表1-1-4-2に規定されている。 表1-1-4-1 JC10型20倍読み取り顕微鏡を用いた観察および計数 粒子サイズ μm>150 100-150 50-100 水分 標準、個数 0≤2 1≤2 250 表1-1-4-2 フィルターを用いた検査による残留汚れ粒子数の確認 装置回転速度(r/min) フィルター規格（目） 合格基準 ≥6000 200目 目視でcm2あたりの残留汚れ粒子数が3個以下 ＜6000 100目 目視でcm2あたりの残留汚れ粒子数が3個以下 5. 脱脂： 装置や配管の脱脂処理とは、製造、輸送、保管、使用の過程で少量の油脂などの有機物に触れることで燃焼や爆発が起こり得る媒体（例えば酸素）や、油脂などが製品品質に悪影響を与える可能性のあるものに対して行われる洗浄作業である。試運転や生産の安全を確保するため、この種の機器や配管（継手、バルブ、計器、シール材を含む）はもちろん、設置に使用される工具や計測器具なども、設置・使用前に厳格な脱脂処理を行わなければならない。脱脂とは、脂肪が特定の化学溶剤に溶ける性質を利用するものであり、したがって脱脂処理の工程は、実際には化学的な洗浄工程である。配管および機器の脱脂にあたっては、まず適切な脱脂剤を選定する必要があり、脱脂剤の選択については表1-1-4-3を参照してください。 脱脂剤の名称　適用範囲　備考
工業用二塩化エタン　金属部品の脱脂に使用。有毒で、可燃性・爆発性がある。
工業用四塩化炭素　黒色の金属粉、銅、非金属の脱脂に使用。有毒。
工業用三塩化エチレン　金属部品の脱脂に使用する際は安定剤を含める必要があり、有毒。
工業用アルコール（95.6％以上）　脱脂要求が低い機器や部品、または手作業による表面の清掃に使用。可燃性・爆発性がある。
濃硫酸（98％以上）　濃硫酸を使用する装置の耐酸配管やセラミックリングなどの脱脂に使用。
その他、プロピレン、ベンゼン、アルカリ液も脱脂剤として使用できる。最も一般的に使用される脱脂剤は四塩化炭素であり、脱脂効率が高く、毒性や金属への腐食性が低いため、幅広い分野で利用されている。脱脂剤は油脂を迅速に溶解できるものでなければならず、使用する脱脂剤の含油量は品質基準を満たしていなければならない。必要に応じて分析によって測定する必要があり、脱脂剤の使用規定は表1-1-4-3に示されている。脱脂剤の油脂溶解能力には限界があり、使用後は汚染されるため、通常は1回しか使用できない。繰り返し使用する場合は蒸留によって再生成し、含油量が基準を満たしていることを確認した上で脱脂に用いなければならない。 含油量 ml/l 使用規定 >500の場合は使用不可 50-500は粗脱脂