Книги по разным темам Pages:     | 1 | 2 | 3 | 4 |

I-отходящие газы установки Клаус; II- очищенные газы в печь дожига; III-выход серы; 1- колонна; 2-узел фильтрации; 3-промежуточная емкость Стабильной работы установок достичь не удалось по следующим причинам: проектом заложен нелогичный принцип соединения установки Клауса, дающие газы с соотношением H2S/SO2=2, и установки ФИНа, требующей соотношения H2S/SO2=2,4/2,9; качество получаемой серы низкое 93-96%; датчики расходов и уровней часто забивались серой и солями, поэтому установка ФИН плохо регулировалась и контролировалась; коррозия очень интенсивна и был необходим частый и металлоемкий ремонт. Установки доочистки отходящих газов эксплуатировались до 1982 года, а затем из-за коррозионного износа установки были остановлены.

Эффективность работы установок Клауса сильно зависит от оптимизации параметров процесса. Первоначально оптимизация осуществлялась на основе системы с обратной связью. Система оптимизации с обратной связью базировалась на обеспечении минимальной концентрации диоксида серы в газах после печи дожига.

Трудности пробоотбора и пробоподготовки, а также значительная инерционность системы не позволили в полной мере реализовать преимущества систем с обратной связью из-за динамических погрешностей регулирования и привели к созданию прогнозирующих систем оптимизации, т.е. систем управления по возмущению.

Поэтому значительным достижением следует считать предложенную фирмой Elf.Equitaine(Франция) комбинированную систему оптимизаций с обратной связью и быструю реакцию на внешние возмущения прогнозирующих систем. Данная система оптимизации реализована на базе ЭВМ Т1600 фирмой Telemecanique Electrique (Франция) и была испытана на I и III очереди ОГПЗ. Со стороны ГПЗ руководили работами главный приборист Кузин А.Ф. и начальник бюро эксплуатации Редин В.А. В 1984г. система была испытана и показала, что она работает устойчиво, обеспечивая стабилизацию соотношения H2S/SO2 на уровне 2,16-2,22 ед., что позволяет получать среднемесячную степень конверсии 93-93,5 %.

Начиная с 1984 года, согласно проекту реконструкции и расширения ОГПЗ, начал перерабатываться газ КГКМ. Газ КГКМ (табл. 3) по своему составу отличается от газа ОГКМ.

Таблица 3.

Состав газа КГКМ (% об.).

Н2S CO2 С1 С2 С3 iС4 + nС4 С5+ RSH N3,93 5,63 79,2 6,05 2,43 0,99 0,44 до 0,870* * концентрация, мг/мВ табл. 4 представлен компонентный состав кислого газа при работе установок сероочистки на газе ОГКМ и КГКМ на первой очереди ГПЗ.

Таблица 4.

Состав кислого газа при работе установок сероочистки на смеси газов ОГКМ и КГКМ (% об.).

Н2S CO2 H2O CH3OH у/в 58,3 36,49 4,08 0,66 0,Из приведенных таблиц видно, что с приемом газа КГКМ концентрация сероводорода в кислом газе снизилась с 70 до 58%об., возросло содержание диоксида углерода с 18,5 до 36,49% об., что поставило перед производством серы на установках Клауса ряд проблем, важнейшей из которых явилось ухудшение горения кислого сероводородсодержащего газа в печах Клауса. Это вызвано тем, что диоксид углерода, присутствующий в кислом газе, непосредственного влияния на реакцию Клауса не оказывает, но снижает концентрацию реагирующих компонентов и тем самым понижает конверсию.

Для решения проблемы горения кислого газа в печах установки Клауса пригласили специалистов Оренбургского Политехнического института. В результате проведенных исследований было предложено установить форкамерные горелки (проект выполнен в ПКО ГПЗ, активное участие в разработке проекта приняли главный инженер В.Я. Климов и начальник установки Матвеев А.В., от ОПИ - Г.И. Алимбаев), а также было предложено на печах подогрева I,2,3У50 FО2, FО3 стабилизатор воспламенения на горелку печи. Анализ работы печей подогрева с форкамерными горелками показал, что метанол, метан и другие углеводороды сгорают в печи полностью до паров воды и диоксида углерода. Пары воды, азот, диоксид углерода из кислого газа и воздуха переходят в продукты горения без изменения. В продуктах горения содержится около 0,2 % свободного кислорода, который переходит из воздуха. Переокисление сероводорода в печах подогрева уменьшилось, что снизило недостаток воздуха в печи реакции.

В 1984 году институтом было предложено установить стабилизатор воспламенения на горелку РГ. Стабилизатор был установлен на установке Клауса 2У50 1 очереди ГПЗ в 1985 году. В табл. 5 представлены результаты промышленных испытаний устройства по сравнению с установкой 3У50, на которой конус не был установлен.

Таблица 5.

Показатели работы установок 2У50 со стабилизатором и 3У50 без стабилизатора воспламенения в печи реакции Дата Устано Расход,тыс. Температура, Отходящие газы о вка м3/ч С к/г воздух факела стенки H2S SO1 2.04.85 2У50 28 37,8 1030 1230 0,7 0,2 2.04.85 3У50 30 40,5 800 1060 1,45 0,3 3.04.85 2У50 28 38 1030 1200 0,93 0,4 3.04.85 3У50 28.5 38,5 800 1030 1,56 0, Из табл. 5 видно, что сумма концентраций Н2S+SO2 в хвостовых газах 2У50 на 0,92-1,12 % ниже, чем на 3У50. Стабилизатор воспламенения позволил снизить выбросы сернистых соединений в атмосферу и повысить извлечение серы.

Поэтому описанное устройство было установлено на 3У50 в 1986 году В феврале 1984 года под руководством главного инженера завода Вакулина В.И. было созвано отраслевое совещание специалистов институтов, занимающихся проблемами отходящих газов ВНИИГаз (Москва), ВолгоУраНИПИгаз (Оренбург), Гипрогазочистка (Москва) и другие, которое пришло к заключению о неработоспособности процессов ФИН и Клин-Эр и необходимой реконструкции установок на "сухой" процесс типа "Сульфрен.

В апреле 1984г. к проектированию установок доочистки отходящих газов приступили ВолгоУраНИПИгаз (Оренбург), ВНИИГаз (Москва), Гипрогазоочистка (Москва), НИИОгаз (Москва). Проектно-сметная документация по техническому перевооружению установок доочистки отходящих газов по I очереди была получена и утверждена в мае 1985 г.

Установка доочистки отходящих газов 2У55 была введена в эксплуатацию в апреле, 1У55 - в сентябре 1988 года, 3У55 - в июне г., что сразу сказалось на экологической обстановке на промышленной площадке вокруг ОГПЗ. Принципиальная технологическая схема установки Сульфрен представлена на рис.4.

IV II 1 1 I III Рис.4. Принципиальная технологическая схема установки Сульфрен:

I-отходящие газы установки УКлаусФ; II-газы регенерации; III-выход серы;

IV- очищенные газы в печь дожига; 1- реактора; 2-конденсатор серы; 3газоотдувка; 4-печь нагрева газов регенерации Большую роль в приближении эффективности работы действующих установок Клауса к термодинамически возможным играет каталитическая стадия процесса, вот почему имеет значение правильный выбор катализатора и сохранение его активности на высоком уровне.

Одним из путей сохранения высокой степени конверсии сероводорода в серу является использование активных и стабильных во времени катализаторов. Катализаторы, используемые в процессе Клауса, состоят в своей основе из оксида алюминия. Они обладают высокой механической прочностью, их химические свойства и активность остаются высокими при колебаниях температуры. Однако активность катализаторов в процессе эксплуатации снижается, основной причиной потери активности является их сульфатация. Особенно значительно сульфатация снижает активность алюмоксидных катализаторов в низкотемпературных процессах, использующих реакцию Клауса для доочистки отходящих газов от H2S и SO2. Защита от сульфатирования достигается очень тщательным расчетом основных и вспомогательных горелок. Они должны давать газы сгорания, почти полностью свободные от кислорода. Поверхность катализатора после реакционной печи или вспомогательной горелки должна загружаться защитным катализатором для удаления следов кислорода.

В конвекторах установок Сульфрен на ОГПЗ для предотвращения попадания кислорода использовался французский катализатор АМ, пропитанный сульфатом железа.

Впервые в отечественной практике в АООТ Щелковское предприятие Агрохим освоено производство сферического алюмоксидного катализатора ИКА 27-25 для процесса Клауса. Руководил темой по разработке нового катализатора начальник лаборатории производства серы, адсорбционных и каталитических процессов ООО ВНИИГаза Б.П. Золотовский. Промышленная эксплуатация начата в 1996 г. на ОГПЗ. Катализатор ИКА 27-25 был загружен во второй реактор В06 установки 2У50 цеха №1. После пуска установки проводилось обследование с целью оценки работы катализатора. Конвекторы Клауса установки 2У50 были загружены следующим образом: В04 - катализатор СR, В06 - ИКА 27-25 (верхний слой 52тн.), ИКА 27-22. Главный технолог С.А. Слющенко и начальник ТО Биенко А.А. приняли активное участие в обследовании работы установки.

В табл. 6 приведены показатели работы конвектора В06.

Таблица 6.

Показатели работы конвектора ВОПоказатель ИКА 27-25 CR Номер анализа 1 3 4 Температура 204 205 206 205 226-на входе в В06, С Перепад 17 15 16 18 11-темпера- тур в В06, 0С Конверсия 70 58 73 77 74-H2S, % Проведенное обследование работы конвектора В06 установки 2Уцеха №1 позволяет заключить, что катализатор ИКА 27-25 обеспечивает нормальные показатели технологического режима, соответствующие требованиям, предъявляемым ко второму конвектору установки Клауса.

ВНИИПИГазом (г. Баку) была разработана технология получения промотированного катализатора на основе окиси алюминия и природного цеолита. Руководитель темы кандидат технических наук Р.А. Багиров.

Катализатор, полученный по названой технологии, испытывался на установке Клауса 2У50 первой очереди ГПЗ.

В 1988г. партия промотированного катализатора в количестве 16 т.

загружена в конвектор В04 установки 2У50. После двух лет эксплуатации, отобраны пробы катализатора для проведения полного исследования с целью выявления изменений в их структурных и каталитических свойствах. Результаты сведены в табл. 7.

Таблица 7.

Работа конвектора ВНаименование Скорост Тем-ра в Содержание Степень катализатора ь зоне реакц. сероводорода, % конверсии, газ.пото С % ка Час-до после реактора реактора Французский 1500 250 6,80 0,18 97,катализатор 2000 275 6,30 0,12 98,АМ Цеолит 1500 255 5,93 0,6 89,природный 2000 280 7,11 1,0 86,промотированный защитный катализ-р Тоже после 1500 260 6,90 1,51 78,эксплуа- 2000 285 6,31 1,42 77,тации 26 месяцев Катализатор 1500 250 7,40 0,88 88,Al2O2000 280 7,72 1,00 87,из под защитного слоя катал-ра через26 мес.

Катализатор 1500 248 6,84 1,83 73,Al2O2000 275 7,23 1,99 72,из незащищенного слоя через 26 мес.

Из табл. 7 видно, что активность катализатора защитного слоя после 26 месяцев эксплуатации снизилась на 8-10% от первоначальной.

Катализатор под защитным слоем имеет активность около 88% (достаточно высокая), тогда как активность катализатора, расположенного в реакторе без защитного слоя ощутимо снизилась и равняется 72-73 %.

Это объясняется отравлением катализатора вследствие сульфатации поверхности. Защитный слой (промотированный природный цеолит) предотвращает процесс сульфатации, т.к. кислород из зоны реакции не попадал на основной катализатор Клауса.

Промотированный катализатор на основе природного цеолита не уступает промотированному катализатору на основе окиси алюминия по своим защитным свойствам, одновременно с этим катализатор более чем в 3 раза дешевле промотированной окиси алюминия.

В 1988 г. в печи реакции 3У50 F01 был выложен порог. Это позволило создать рециркуляцию потоков, увеличить время горения технологических газов в печи. В сочетании со стабилизатором воспламенения, форкамерными горелками на печах подогрева 3У50F02, FОЗ порог оптимизировал процесс получения серы. Результаты обследования показали, что, несмотря на возросший и нестабильный расход кислого газа с 22,8-25,1 до 26.1-32.0 м3/ч, повышение температуры кислого газа с 4041С до 40-56 оС, содержание сероводорода и диоксида серы в отходящих газах Клауса снизилось с 1,6 и 0,8 % до 0,42 и 0,61 % соответственно.

Повысился перепад температуры в первом и втором конверторах с 90 и 16С до 100 и 22С соответственно.

В 2001 году на установке 2У55 в реактора засыпан отечественный катализатор ГРЭС-24 (АО-С1), произведенный МОСЭНЕРГО (г.Москва), CGS-1, произведенный ЗАО Щелковский катализаторный завод. В этом же году проведено обследование установки с целью сравнительной оценки эксплутационных показателей работы отечественных катализаторов процесса Сульфрен АО-С1 и CGS-1 и проектного А2/5 (Procatalyse).

Проведенное обследование установки показало, что все три катализатора обеспечивают практически равновесную степень превращения сернистых соединений и проявляют высокую активность в реакции превращения COS в течение всего цикла адсорбции.

Таким образом, сравнительная оценка работы реакторов Сульфрен, загруженных катализаторами АО-С1 и CGS-1, и реактора с проектной загрузкой А 2/5 показывает, что эффективность работы отечественных катализаторов соответствует показателям проектного катализатора.

Проведенная работа по модернизации производства серы на первой очереди обеспечивает стабильную работу установок Клауса в настоящее время.

3. Развитие процессов производства серы на второй очереди Оренбургского ГПЗ В состав II очереди ГПЗ входят три установки процесса Клауса 04-производительностью по 184 тыс.т/год каждая. Принципиальная схема установки Клауса второй очереди представлена на рис.5.

3 3 IV I 4 4 II III III III Рис.5. Принципиальная технологическая схема установки Клаус второй очереди ГПЗ:

I-кислый газ; II-воздух горения; III-выход серы; IV- отходящие газы;

1-сепаратор кислого газа; 2-печь реакции; 3-конвектор; 4-конденсатор серы; 5-экономайзер Генеральный проектировщик - научно-исследовательский институт ЮжНИИгипрогаз. Проектная документация на технологическую часть КИПиА и электрооборудование разработана фирмой COCEL (Франция).

Сырьем установок Клауса 2й очереди ГПЗ является кислый газ, полученный после десорбции ДЭА с установки У01-02-03 и кислых газов из общего коллектора. Кислый газ, поступающий на вторую очередь завода, содержит около 68 % сероводорода.

Переработка кислого газа ведется по схеме прямого-Клаус процесса, и каждая из установок снабжена тремя каталитическими реакторами.

Установки доочистки отходящих газов 07-08 первоначально были основаны на жидкостном процессе Клин-Эр, которые введены в эксплуатацию в декабре 1975 г. Принципиальная технологическая схема установки Клин-Эр представлена на рис.6.

II I 2 III Рис. 6. Принципиальная технологическая схема установки Клин-Эр:

Pages:     | 1 | 2 | 3 | 4 |    Книги по разным темам