一种可再生管道内表面焦炭的清洗液及清洗方法技术

本发明专利技术公开了一种可再生管道内表面焦炭的清洗液及清洗方法。采用以氢氧化钠和高锰酸钾为主要成分的清洗液，在80℃超声清洗管道内部8小时，可去除管道内表面的焦炭，而且清洗过程不会对管道造成腐蚀破坏。本发明专利技术的清洗液适合于清洗各类吸热性碳氢燃料在金属管道内壁所形成的焦炭。

【技术实现步骤摘要】
一种可再生管道内表面焦炭的清洗液及清洗方法
本专利技术涉及可再生管道的表面处理，具体涉及在不破坏、损伤管道的情况下清洗冷却管道等金属油管内表面的焦炭。
技术介绍
目前碳氢燃料广泛应用于工业生产和日常生活中，然而碳氢燃料在裂解过程中不可避免地会产生碳沉积，并进一步受热结焦，从而在壁面形成焦炭。这样形成的焦炭会降低金属表面的热交换效率，降低金属材料的抗腐蚀能力，以及堵塞阀门和过滤器，甚至堵塞油路使发动机熄火，从而造成严重不良后果。通过低温(＜100℃)清洗去除金属材料制造的可再生管道内表面的焦炭，既能减少安全隐患，又能提高管道的使用寿命。然而，可再生管道内表面的低温清洗存在以下几个技术难题：1)管道内表面的清洗受到内腔形状和尺寸的限制，传统的物理清洗方法(例如，刷洗)很难适用，清洗质量无法得到保证。2)化学清洗剂具有较强的腐蚀性，在溶解焦炭的同时也会腐蚀管道，导致管道无法满足使用需求。3)在低温(＜100℃)下焦炭具有较强的惰性，不易于发生化学反应，导致焦炭去除困难。中国专利CN108150288A公开了一种化学除积碳方法，采用“高锰酸钾氧化分解”、“柠檬酸盐预酸洗”和“冷盐酸酸洗”等步骤，适用于形状结构复杂件导管带镀覆层的零件的积碳清除。但对于金属管道而言，无表面镀层的管道(数量更多、再生利用的价值更大)仍面临化学清洗导致的管道腐蚀破坏问题。同时清洗过程以浸泡为主要手段，对尺寸较细的管道存在清洗不彻底的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可再生管道内表面焦炭的清洗液及清洗方法，本专利技术可以有效去除焦炭，又不会腐蚀金属管道，适用于清洗固结于管道基体上的经吸热性碳氢燃料裂解、自氧化产生的焦炭覆层。为达到上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种管道内表面焦炭的清洗方法，包括以下步骤：1)对形成于金属管道(例如，合金钢管)内壁上的焦炭进行预清洗，然后干燥；2)经过步骤1)后，使用含有氢氧化钠和高锰酸钾的清洗液对所述金属管道的内表面进行超声清洗，使焦炭从该金属管道的内壁上剥离并分散于所述清洗液中；所述清洗液以水为溶剂，其中，氢氧化钠与高锰酸钾的重量比为1:(1～2)。3)经过步骤2)后，通过酸洗中和除去所述金属管道内壁上的清洗残留物(包括由清洗液在清洗中反应形成并附着在管道内壁上的金属氧化物，还包括残留的清洗液碱性成分)，然后进行干燥。优选的，所述步骤1)中，预清洗具体包括以下步骤：使用丙酮、无水乙醇和去离子水对所述金属管道的内表面分别进行10～15分钟的超声清洗，超声清洗温度均为20～30℃；所述步骤2)中，超声清洗温度为70～80℃，超声清洗时间为8～10小时。优选的，所述步骤2)中，清洗液按重量百分比计由85％～90％的混合碱溶液、3％～5％的表面活性剂、3％～5％的增溶剂及1％～5％的螯合剂组成；混合碱溶液由质量分数为17％～20％的氢氧化钠溶液和质量分数为17％～20％的高锰酸钾溶液组成，其中，所述氢氧化钠溶液与高锰酸钾溶液的重量比为1:1～2。优选的，所述表面活性剂由非离子表面活性剂(例如，脂肪醇聚乙烯醚)和阴离子表面活性剂(例如，十二烷基苯磺酸钠)组成，非离子表面活性剂与阴离子表面活性剂的摩尔比为1:2～3；增溶剂选自异丙醇；螯合剂由三聚磷酸钠和三乙醇胺组成，三聚磷酸钠与三乙醇胺的重量比为5:1～2。优选的，所述步骤3)具体包括以下步骤：3.1)对经过所述清洗液超声清洗(即步骤2的清洗)的金属管道，使用0.1～0.2mol/L的草酸溶液对该金属管道的内表面进行超声清洗；3.2)对经过所述草酸溶液超声清洗(即步骤3.1的清洗)的金属管道，使用65％～85％的乙醇溶液对该金属管道的内表面进行超声清洗，然后干燥。优选的，所述步骤3.1)中，超声清洗温度为70～80℃，超声清洗时间为4～6小时；所述步骤3.2)中，超声清洗温度为20～30℃，超声清洗时间为15～30分钟。优选的，以上各步骤中的超声清洗是在超声条件下将相应步骤的清洗试剂(例如，清洗液等)通入金属管道进行循环流动而实现的。一种管道清洗液，该清洗液包括氢氧化钠、高锰酸钾、水及清洗助剂，所述清洗助剂包括上述表面活性剂、增溶剂和螯合剂，氢氧化钠:高锰酸钾:水的重量比为1:(1～2):(8～10)。优选的，所述清洗液按重量百分比计由85％～90％的混合碱溶液、3％～5％的表面活性剂、3％～5％的增溶剂及1％～5％的螯合剂组成；混合碱溶液由质量分数为17％～20％的氢氧化钠溶液和质量分数为17％～20％的高锰酸钾溶液组成，其中，所述氢氧化钠溶液与高锰酸钾溶液的重量比为1:1～2。所述表面活性剂由非离子表面活性剂(例如，脂肪醇聚乙烯醚)和阴离子表面活性剂(例如，十二烷基苯磺酸钠)组成，非离子表面活性剂与阴离子表面活性剂的摩尔比为1:2～3；增溶剂选自异丙醇；螯合剂由三聚磷酸钠和三乙醇胺组成，三聚磷酸钠与三乙醇胺的重量比为5:1～2。上述管道清洗液在清洗金属管道、管件内壁上由吸热性碳氢燃料裂解和/或自氧化形成的焦炭的应用。本专利技术的有益效果体现在：本专利技术利用预清洗、溶液化学清洗(采用以氢氧化钠和高锰酸钾为主成分的清洗液)，并结合超声作用，实现在温和的条件下(清洗温度更低、无需强酸性清洗液)，去除金属管道内表面的由吸热性碳氢燃料裂解、自氧化产生的焦炭，并保证清洗液和清洗方法能够满足投入实际使用的工艺要求(条件温和、工艺简单、操作安全性高)。进一步的，本专利技术通过使用表面活性剂、增溶剂及螯合剂，可以提高溶液化学清洗中主成分(氢氧化钠和高锰酸钾)对焦炭的清洗效果，解决化学清洗导致的管道腐蚀破坏问题。本专利技术适合于清洗各类吸热性碳氢燃料在金属管道(特别是无表面镀层的管道)内壁所形成的焦炭。附图说明图1为清洗工艺前管道截面宏观形貌。图2为清洗工艺后管道截面宏观形貌。图3为清洗工艺前管道内壁典型微观形貌及元素分析；其中：b)为a)所示微观形貌中谱图标记19对应位置的元素分析结果，d)为c)所示微观形貌中谱图标记20对应位置的元素分析结果，f)为e)所示微观形貌中谱图标记21对应位置的元素分析结果。图4为清洗工艺后管道内壁典型微观形貌及主要元素(≥2％)分析；其中：b)为a)所示微观形貌中谱图标记7对应位置的元素分析结果，d)为c)所示微观形貌中谱图标记8对应位置的元素分析结果，f)为e)所示微观形貌中谱图标记9对应位置的元素分析结果。图5为预清洗前后对比，其中：a)为预清洗前管道内表面微观形貌，b)为a)的C元素扫描结果，c)为预清洗后管道内表面微观形貌。图6为不同清洗试剂清洗后效果对比；其中，a)清洗案例；b)清洗对照组。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。所述实施例仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术保护范围的限制。(一)可再生冷却管道内表面焦炭的清洗液按照重量百分比配制清洗液：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管道内表面焦炭的清洗方法，其特征在于：包括以下步骤：/n1)对形成于金属管道内壁上的焦炭进行预清洗；/n2)经过步骤1)后，使用含有氢氧化钠和高锰酸钾的清洗液对所述金属管道的内表面进行超声清洗，使焦炭从该金属管道的内壁上剥离并分散于所述清洗液中；/n3)经过步骤2)后，通过酸洗除去所述金属管道内壁上的清洗残留物，然后进行干燥。/n

【技术特征摘要】
1.一种管道内表面焦炭的清洗方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)对形成于金属管道内壁上的焦炭进行预清洗；
2)经过步骤1)后，使用含有氢氧化钠和高锰酸钾的清洗液对所述金属管道的内表面进行超声清洗，使焦炭从该金属管道的内壁上剥离并分散于所述清洗液中；
3)经过步骤2)后，通过酸洗除去所述金属管道内壁上的清洗残留物，然后进行干燥。


2.根据权利要求1所述一种管道内表面焦炭的清洗方法，其特征在于：所述预清洗具体包括以下步骤：使用丙酮、无水乙醇和去离子水对所述金属管道的内表面分别进行10～15分钟的超声清洗，超声清洗温度为20～30℃；所述步骤2)中，超声清洗温度为70～80℃，超声清洗时间为8～10小时。


3.根据权利要求1所述一种管道内表面焦炭的清洗方法，其特征在于：所述清洗液按重量百分比计由85％～90％的混合碱溶液、3％～5％的表面活性剂、3％～5％的增溶剂及1％～5％的螯合剂组成；混合碱溶液由质量分数为17％～20％的氢氧化钠溶液和质量分数为17％～20％的高锰酸钾溶液组成，所述氢氧化钠溶液与高锰酸钾溶液的重量比为1:1～2。


4.根据权利要求3所述一种管道内表面焦炭的清洗方法，其特征在于：所述表面活性剂由非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂组成，非离子表面活性剂与阴离子表面活性剂的摩尔比为1:2～3；增溶剂选自异丙醇；螯合剂由三聚磷酸钠和三乙醇胺组成，三聚磷酸钠与三乙醇胺的重量比为5:1～2。


5.根据权利要求1所述一种管道内表面焦炭的清洗方法，其特征在于：所述步骤3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：马大衍，卢丙迎，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61