设备结垢是煤制油化工生产中的一种常见现象。结垢导致生产过程能耗增加，设备寿命缩短，也使设备内径变小，物料流动压降增大，收率降低，操作周期缩短，严重影响生产。为消除结垢的影响，化学清洗在实际生产中普遍应用。化学清洗的主要技术手段有污垢成分分析、清洗工艺技术选择、清洗设备的研制和利用、清洗剂及助剂的选择配制、缓蚀剂的选用、清洗过程监测技术以及废液处理等。其中，清洗剂及助剂的选择配制是决定清洗工作成败关键的一环，它直接影响设备的清洗效果、除垢率、腐蚀率及经济效益等。清洗剂主要由清洗主剂、缓蚀剂、表面活性剂三大组分构成。表面活性剂由于其分子结构中同时具有亲水基和疏水基部分，在化学清洗中起着吸附、渗透、乳化、溶解、洗涤等作用，在化学清洗中不仅仅作为辅助剂，而且可以作为主要组分而得到广泛重视，尤其在酸洗、碱洗、缓蚀、除油、杀生等清洗过程中已经发挥出越来越大的作用。国内外对表面活性剂在化学清洗中的应用进行了大量的研究。本文对表面活性剂的清洗机理以及在煤制油化学清洗中的应用等进行了阐述山东葡萄糖酸钠销售厂家。

表面活性剂在化学清洗中的作用机理

清洗液中使用表面活性剂作清洗剂，降低清洗液及污物间界面张力，清洗液首先可润湿污物表面，使污物膨润，然后渗透到污物之间，使污物分散。污物如属油类，则油脂先形成球状聚集在金属表面，表面活性剂挤入，使污物自金属表面脱离，移至清洗液中。本来不溶解的油污粒子，在表面活性剂胶束中包围而“增溶”于清洗液中，不会再吸附到金属表面上。在洗涤时，如有机械力作用，就有助于污物脱离金属表面，提高清洗效果。由表面活性剂制备的乳状液除了具有上述清洗剂的清洗作用外，还根据溶剂相似溶解原理，内相油相的存在将使其对油污的溶解清洗作用大大增强。理想的清洗乳状液，一般具有以下四个特性：

(1)乳状液稳定，油相对油污溶解能力强;

(2)油相粘度低，最终易于水洗干净;

(3)油相最好无挥发性、无毒、清洗过程不会产生污染;

(4)容易破乳回收，再生利用。

表面活性剂在煤制油化工化学清洗中的应用

1. 在缓蚀剂中的应用

表面活性剂是一种能对缓蚀产生显著作用的添加剂，能增加润湿性、分散性与发泡性，促进酸洗液同垢、锈的接触，以及改变酸洗后基体金属表面状态，从而提高酸洗质量。有的表面活性剂还具有一定的缓蚀性能，能得到比使用单一缓蚀组分有更好的效果。在缓蚀剂配方中一般添加的表面活性剂为阴离子型的C10～C18烷基或烷基苯磺酸盐或烷基硫酸盐，或为高级醇、酚类的聚氧乙烯醚的非离子型表面活性剂。但某些缓蚀剂中也会有阳离子型表面活性剂，如季铵盐等。

2. 在酸洗中的应用

2.1 用作酸雾抑制剂

在酸洗中，盐酸、硫酸或硝酸在与锈垢反应的同时，不可避免地会与金属基体反应、放热，并产生大量酸雾。在酸洗液中加入表面活性剂，由于其憎水基的作用，在酸洗液的表面形成定向排列的、不溶的线状膜覆盖层，并利用表面活性剂的发泡作用，可抑制酸雾挥发。当然，一般酸洗液中往往加入缓蚀剂，能大大减少金属的腐蚀速度，降低了析氢量，也即相应减少了酸雾。

2.2 用作酸洗除油二合一清洗

一般工业设备化学清洗中，如污垢有油脂成分，为保证酸洗质量，首先要经过碱洗再进行酸洗。如在酸洗液中添加一定量的以非离子表面活性剂为主的除油剂，则可合并成一个工序。此外，一般固体清洗液大多以氨基磺酸为主要成分，并含有一定量的表面活性剂、硫脲及无机盐等组分，使用时兑水。这种清洗剂不仅具有良好的除锈、除垢缓蚀性能，还能同时去除油分。

3. 在碱洗中的应用

3.1 一般设备清洗

碱洗是以强碱性的化学药剂作为清洗剂来疏松、乳化和分散金属设备内污垢的一类清洗方法。它往往作为酸洗的前处理，以除去系统与设备中的油脂或使硫酸盐、硅酸盐等难溶垢转化，使酸洗易于进行。常用碱洗药剂有氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠或硅酸钠，同时添加表面活性剂，以便润湿油脂与分散污垢，提高碱洗效果。

3.2 用于水基金属清洗剂

水基金属清洗剂是一类以表面活性剂为溶质，水为溶剂，金属硬表面为清洗对象的洗涤剂。它可代替汽油、煤油以节约能源，主要用于机械制造与修理、机械设备维修与保养等方面的金属清洗。有时也可以作为石化设备一般油垢的清洗。水基清洗剂多以非离子型表面活性剂与阴离子型表面活性剂复配物为主体，再加多种辅助剂所组成的混和物。前者去污力强，具有良好的防锈、缓蚀能力，后者能提高并改进清洗剂的综合性能。

3.3 在络合清洗中的应用

络合剂又称螯合剂或配位体，它是利用各种络合剂(含螯合剂)对各种成垢离子的络合作用(配位作用)或螯合作用，使之生成可溶性的络合物(配位化合物)而进行清洗的。在络合剂清洗中往往加入表面活性剂，以促进清洗过程。常用的无机螯合剂有三聚磷酸钠等，常用的有机螯合剂有乙二胺四乙酸(EDTA)，氮三乙酸(NTA)等。络合剂清洗除用于冷却水系统清洗外，目前在难溶垢的清洗中有较大发展。由于它能络合或螯合各种难溶垢中的金属离子，故清洗效率高。

3.4 在重质油垢、焦垢清洗中的应用

煤制油化工装置中，换热设备和管线的重质油垢与焦垢沉积严重，经常需要清洗。采用有机溶剂毒性大，易燃易爆;而采用一般碱洗法，对重质油垢与焦垢无效。目前，国内外研制的重质油垢清洗剂主要以复合型表面活性剂为主，由几种非离子型表面活性剂和阴离子型表面活性剂的复配物、再加无机助洗剂与碱性物质组成。复合表面活性剂不仅产生润湿、渗透、乳化、分散、增溶与起泡效果，还具有吸收FeS2的作用，一般需在80℃以上加热清洗。

表面活性剂在煤制油化工化学清洗中的配方形式

1. 碱与表面活性剂的混合溶液

为了改善单一碱与表面活性剂溶液清洗能力的不足，适应多种油垢的清洗，往往把碱性物与表面活性剂复配，通过它们的协同效应，使润湿渗透、分散乳化与增溶能力倍增，它可广泛地代替石油溶剂清洗轻油垢与重油垢，但对粘性更强的焦油垢、胶油垢、含催化剂或硫化铁油垢清洗能力差。国内商品清洗剂中多是这类产品。国外专利报道也不少。如前苏联专利1273390，组成的质量分数(%)为：三聚磷酸钠1.5～2，纯碱2～2.5，烷基苯磺酸钠5～10，三乙醇胺0.3～1，亚硝酸钠0.3～0.6，糊精0.01～0.1，水余量。

2. 有机溶剂与表面活性剂溶液

由于单一有机溶剂仅能去除油垢，为了弥补清除非油溶性污垢的不足，把有机溶剂与表面活性剂混合复配，能产生更强、更有效的清洗剂。它可分为两类：一类是两相清洗剂，以乳化或增溶状态存在，发挥两者的协同效应，使对粘附性强的重油垢、焦油垢、胶油垢及积炭有良好的清洗能力，并且能同时去除水溶性与油溶性污垢。由于加入表面活性剂水溶液，就可减少较贵的有机溶剂用量，也可减少挥发，且不易燃烧，可在常温下清洗。另一类是由醇醚类溶剂加表面活性剂水溶液，称含有两亲溶剂的清洗剂，由于增大了表面活性剂与某些添加剂在水中的溶解度，除油垢能力比表面活性剂水溶液大有提高。如罗专利93275用于槽车残油清洗，组成的质量分数(%)为：煤焦油蒸馏物90，乳化剂APE 10。美专利4854973用于发动机除炭与脱漆，组成的质量分数(%)为：二氯甲烷75，二甲基甲酰胺5，n-表面活性剂与a-表面活性剂混合物5，水15。

3. 碱、表面活性剂与有机溶剂混合溶液

碱性表面活性剂溶液虽具有润湿乳化分散与增溶等性能，对去除轻油垢、重油垢有较大能力，但去除含积炭沥青较多的焦油垢的能力较差，这时应加入有机溶剂，一种是两亲的醇类，如异丙醇，会使胶束增大，有利于非极性有机物插入胶束“栅栏”间，使清除焦油垢能力大大增强。另一种是加入亲油性有机溶剂如卤代烃、酚类、二甲基甲酰胺等，对去除积炭、剥离涂层有较大作用。如CN1095756(1944)用于清洗油垢，组成的质量分数(%)为：烷基苯磺酸6～12，NaOH 4～8，硅酸钠1～2，三聚磷酸钠0～0.5，SP-11～5，CMC0.5～1.5，分子筛1～1.5，异丙醇0.5～1，C11-13脂肪醇硫酸盐0.01～0.05，Aeone0.5～1.5，香精和颜料少量，水余量。又如CN1101384A(1995)用于内燃机清洗，组成的质量分数(%)为：丁醇8～12，平平加6～9，油酸10～14，乙醇胺4～6，氨水6～10，煤油20～30，机油10～30，乙二醇丁醚6～15，水8～10。

4. 络合剂与碱、表面活性剂和/或有机溶剂混合溶液

碱、表面活性剂和/或有机溶剂混合溶液虽对一些油垢与积炭清洗能力强，但对含腐蚀产物(硫化铁，氧化铁)、催化剂及某些非油溶性污垢的混合油垢焦垢清洗，还需添加络合剂或螯合剂，由于这些垢物多含金属离子，通过EDTA、NTA、柠檬酸与葡萄糖酸及其盐类等加入产生络合作用，同时还由于碱+表面活性剂+有机溶剂协同作用，促使焦质与沥青质乳化与增溶，能加速这种混合油垢的清洗，如果仅有碱性络合剂溶液清洗，由于上述垢物中金属离子微粒被粘附性强的焦油层包裹而不易作用。如波兰专利151165用于油垢与积炭清洗，组成的质量分数(%)为：NaOH 28，Na2CO3 14.5，Na2SiO3 32，葡萄糖酸钠15，EDTA-Na 43，煤油2.5，聚乙二醇烷基酚醚1.5，环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物3，脂肪酸乙氧基化酰胺0.5。该复配物采用5%浓度水溶液。又如JP85-120800，组成的质量分数(%)为：NaOH 5～30，葡萄糖酸钠或EDTANa2～20，多元醇5～60，β-丙氨酸型表面活性剂/磷酸酯型表面活性剂0.1～10，水余量。

5. 氧化剂与碱、表面活性剂的混合溶液

在碱性表面活性剂水溶液中再加入一定量的氧化剂，如过氧化氢、过碳酸钠、过硼酸钠与高锰酸钾等，使重油垢焦油垢中某些基团发生氧化反应，使其分子间的链键断裂，或促进垢中有机物分解，如使硫化铁转化为可溶性的氧化铁与硫，使H2S释放量减少，这对含硫油垢清洗特别有利。实践证明，加氧化剂的水基清洗剂比不加氧化剂的水基清洗剂效果好得多。如长岭炼厂CN88-105662清除重油垢的碱性清洗剂配方的质量分数%为：NaOH0.1～1，Na2CO3 1～10，H2O2 0.2～5，SP-1 0.1～1。又如JP88-207899，废汽节热器清洗剂，组成为97%过碳酸钠，3% a-表面活性剂(5%水溶液)青岛化工原料。

表面活性剂在煤制油化工化学清洗中的应用实例

1. 锅炉燃料油加热器重质焦油垢的清洗

水汽车间2 台燃料油加热器供锅炉燃烧用重油。材质为碳钢，由于温度高达200～365℃，壳程沉积焦油垢及焦碳垢，只有彻底清洗除垢，才能避免非计划停车。采用如下清洗工艺：蒸汽吹扫滞留柴油→四氯化碳(4：1)清洗除焦油，碱+表面活性剂+氧化剂混合液90℃清除焦油垢，抽芯与管束间焦碳垢用高压水力冲洗，复位用4%(质量分数)HCl+0.3%(质量分数)Lan-826常温循环清洗除残余的铁垢→水冲洗→钝化。经多步清洗，达到预期目的。

2. 热媒油炉管焦油垢积炭的清洗

热媒炉装多根U型碳钢管，管内电热丝加热管外的国产导热油，温度达350℃，经使用多年，管外壁形成焦油垢与积炭。采用如下清洗工艺：抽出U形管用蒸汽吹扫→碱+表面活性剂溶液加温清除焦油→有机溶剂+表面活性剂+氨溶液除积炭→热水冲洗→稀硝酸+Lan-5+JFC溶液清除残余碳垢→水冲洗→钝化。

3. 甲醇合成设备蜡油垢的清洗

某厂甲醇合成设备普遍沉积了一层含催化剂(Al2O3、ZnO、CuO)的蜡油垢。由于高压水射流清洗对塔器、分离器及容器中内件无法实施，只能采用碱+ 表面活性剂+ 络合剂混合液清洗。

组成的质量分数(%)为：NTA(氮川三乙酸)10～30，乳化剂T-80(山梨糖醇酐单油酸酯聚氧乙烯醚)2～3，渗透剂S(琥珀酸二仲辛酯磺酸钠)1.0～1.5，HF-003缓蚀剂0.6，以NaOH调pH值至10～12，90～100℃静态泡煮清洗。

煤制油化学清洗的清洗剂主要通过碱、有机溶剂与表面活性剂这三种基本成分的组合，并加入络合剂、氧化剂、缓蚀剂、吸附剂与防沉积剂等其它助剂，通过多种组分的配伍复合，是当今国内外清除油垢的发展趋向。再通过加温、机械冲刷等作用，基本上能清除各类设备的油垢。

随着科学技术的发展，希望能开发出更高效、节能、经济、安全、方便、可靠与无公害的清除油垢、焦垢的方法与工艺以及机械与装备。而化学清洗更寄托于高效清洗剂的开发，而这必须先开发更优良的表面活性剂山东葡萄糖酸钠。