Причины засорения колонн в системах десульфуризации влажным способом и способы их устранения

Thread Content

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем 955559 18.09.2018 в 14:23. 1. Вред, связанный с засорением турбины в системе влажного десульфуризации. 1.1 Высокое энергопотребление. Прямым последствием засорения турбины является повышение разницы давлений во всей системе десульфуризации. Например, на нашем заводе в начальный период работы разница давлений составляла всего 25 мм рт. ст., а при засорении турбины она достигала 130–140 мм рт. ст. Ток, потребляемый ротационным насосом, увеличивался примерно на 10 А, что соответствует максимальной нагрузке двигателя. Это означает дополнительные расходы в размере 360 кВт в час, что равносильно использованию ещё одного ротационного насоса. Кроме того, после блокировки башни, для обеспечения заданных показателей H2S в системе десульфуризации многие предприятия принимают обычную меру — увеличивают объем циркуляции жидкости. Это также приводит к увеличению энергопотребления. В структуре затрат на синтез аммиака доля электроэнергии уступает только доле угля, что является серьезным недостатком для отрасли азотных удобрений, действующей в условиях необходимости сокращения энергопотребления. 1.2 Низкая эффективность десульфуризации: процесс засорения колонны приводит к образованию на поверхности наполнителя слоя сульфидного налета. Это неизбежно снижает эффективность распределения наполнителя, в результате чего происходит смещение потока жидкости. Сокращается площадь контакта между газом и жидкостью, а также время их взаимодействия, что в свою очередь влияет на эффективность десульфуризации. 1.3 Работы по техническому обслуживанию оборудования усиливаются, ремонты проводятся чаще. Сам процесс десульфуризации является сложным и трудоемким; к тому же постоянно происходит уход сотрудников. При засорении колонны возникает проблема с работой насосов, а уплотнительные материалы легко повреждаются. В серьезных случаях необходимо полностью закрыть входные и выходные клапаны, чтобы можно было заменить уплотнительные материалы. Кроме того, для обеспечения эффективности десульфуризации увеличение объема циркуляции приводит к сильной эрозии клапанов на выходе и в трубопроводах, что **сокращает срок службы насоса. В некоторых заводах по производству аммиака из-за большой разницы давлений система вынуждена останавливаться для технического обслуживания, причем это происходит раз в два-три месяца, **что сказывается на непрерывной работе всей системы. 1.4 Из-за высокого сопротивления газа объем производства не может увеличиваться; засорение колонны неизбежно приводит к нарушению транспортировки газа через установки для его очистки, что влияет на объем компрессии газа. В итоге это сказывается на общем объеме производства аммиака. У современных предприятий по производству аммиака маржа прибыли невелика; они в основном полагаются на объем производства для поддержания нормальной работы. Кроме того, достижение высоких объемов производства также является способом снижения затрат. 1.5 Высокое потребление вспомогательных материалов приводит к увеличению скорости потока газа, что делает возможным вынос раствора для десульфуризации из колонны ； Кроме того, многие производители, после блокировки колонны, чтобы обеспечить нужный уровень содержания H2S на последующих этапах процесса, вынуждены прибегать к временным мерам в виде увеличения состава раствора для десульфуризации; это приводит к увеличению расхода вспомогательных материалов. 1.6 Наличие потенциальных опасностей: если происходит засорение турбины для десульфуризации, это приводит к постоянному повышению давления на выходе у ротационного насоса. Это может вызвать его остановку. Если не закрыть выход вовремя, ротационный насос может начать работать в обратном направлении, а в самых серьезных случаях это может привести к его разрушению. Кроме того, частая замена насосов и их регулярный ремонт неизбежно увеличивают факторы риска и влияют на безопасность производства. 2 Причины засорения колонн в системе влажного десульфуризации (1) Контроль показателей работы системы десульфуризации. (2) При низкой температуре нагревают в жидкой фазе. Этот пункт выделен отдельно, потому что это сейчас обычная практика для предприятий по производству азотных удобрений — возможно, это единственный возможный способ, или же они ещё не осознают вреда от таких действий. (3) Выбор компонентов для десульфуризационной башни. (4) Не был выбран подходящий десульфуризатор. (5) Эффективность регенерации низкая, содержание серы в бедном растворе высокое. (6) Качество восстановления серы. (7) Эффективность удаления пыли на предыдущем участке. 3 Меры по устранению засорения колонн в системе десульфуризации во влажном режиме 3.1 Строгий контроль за всеми технологическими показателями Температура является ключевым фактором нормальной работы системы десульфуризации: при низкой температуре вязкость жидкости повышается, что снижает эффективность десульфуризации; при высокой температуре образуется больше побочных солей, что также мешает поглощению H2S. Были проведены эксперименты, показавшие, что при температуре раствора для десульфуризации, превышающей 45°C, скорость образования Na2S2O3 и Na2SO4 растет линейно. Кроме того, при слишком высокой температуре регенерации в регенерационной камере образуется множество пузырьков, что затрудняет агрегацию частиц серы и их флотацию, в результате чего содержание растворенной серы в бедном растворе постепенно увеличивается. Обычно температура десульфуризации должна находиться в диапазоне от 38°C до 42°C; минимальная температура не должна быть ниже 35°C, а максимальная — выше 45°C. Показатель pH также является важным фактором в химических реакциях. При процессе десульфуризации необходимо строго контролировать значение pH регенерирующей жидкости; обычно оно должно находиться в диапазоне от 8,2 до 8,8. В производственных процессах следует избегать ситуаций, когда значение pH превышает 9,0. Когда значение pH раствора превышает 9,2, скорость образования побочных солей также растет линейно. Основные компоненты раствора для десульфуризации необходимо своевременно корректировать в зависимости от технологии производства, одновременно строго контролируя содержание взвешенного серы и побочных солей в этом растворе. 3.2 Разумные способы повышения температуры Многие предприятия, особенно в северных регионах, чтобы повысить температуру раствора для десульфуризации в холодную зимнюю погоду, обычно используют паровые нагреватели, которые непосредственно нагревают раствор паром. Есть также предприятия, которые устанавливают паровые катушки на дно реактора для переработки или просто подают туда пар. У нашего завода раньше тоже так поступали: в 2010 году мы установили на входном трубопроводе для газа в башне десульфуризации паровую оболочку, с помощью которой газ нагревался паром. Этот метод оказался эффективным; если тепла недостаточно, можно напрямую подавать пар в трубопровод с газом для повышения температуры. 3.3 Замена колонны с наполнителем на колонну с распылением http://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20180918/14cb7f577d714b82bcf0d6c0e1d52a53.png При использовании экологически чистого метода влажного окисления для десульфуризации в качестве абсорбционных колонок в основном используются традиционные колонны с наполнителем; на верхней части колонны устанавливается лишь диспергатор. Раствор для десульфуризации проходит через слой наполнителя сверху вниз. Поскольку высота таких колонн достигает нескольких десятков метров, плюс сопротивление газа, со временем может возникнуть смещение потока раствора. В настоящее время многие предприятия, производящие азотные удобрения, благодаря техническим модернизациям устанавливают дисперсоры над каждым слоем наполнителя. Это позволяет снизить скорость движения жидкости, избежать образования зон без жидкости и эффективно предотвратить засорение колонны. В настоящее время, благодаря постоянному развитию промышленных технологий, были решены такие проблемы, как недостаточная эффективность распыления в распылительных устройствах. Технология капельного орошения в пустой колонне благодаря своей простоте конструкции, высокой степени использования объема колонны, эффективности передачи веществ между газовой и жидкой фазами, а также низким затратам на эксплуатацию, постепенно приходит в использование. В нескольких компаниях-партнерах эта технология показала отличные результаты: давление в колонне практически равно нулю, что полностью исключает возможность ее засорения. 3.4 Выбор качественного катализатора. Выбор катализатора для десульфуризации в значительной степени определяет такие ключевые показатели, как эффективность десульфуризации, расход вспомогательных материалов и затраты на процесс десульфуризации. В настоящее время в стране существует множество видов реагентов для влажного десульфуризации. Только из серии фталоцианида кобальта имеются такие продукты, как 888, T90-2, RTS, PDS-600 и TTS. Кроме того, существуют катализаторы на основе железа, такие как DDS и NDC. Для выбора средства десульфуризации не существует жестких стандартов, но он должен определяться на основе существующих технологических процессов и конфигурации оборудования, а также содержания H2S в газе и требуемых показателей десульфуризации. Например, у нашей компании уровень H2S в полуотработанном газе составляет 2500–3500 мг/м³. Поскольку используется процесс полного низкотемпературного преобразования, требуется, чтобы уровень H2S в системе десульфуризации составлял около 100 мг/м³. Мы используем комбинацию щелочи и катализатора 888; это также является общепринятой оптимальной комбинацией в отрасли. Однако сейчас возникает проблема: из-за вопросов безопасности V2O5 масштабы производства соответствующих предприятий постоянно сокращаются, а цены растут. Теперь в процессе использования появилось много дополнительных проблем. В некоторых регионах уже приняты правила, запрещающие использование V2O5. Поэтому автор по-прежнему высоко оценивает катализаторы для десульфуризации на основе цобалтфталоцианина: их преимуществами являются высокая способность к переносу кислорода, низкая вязкость, что способствует эффективной очистке установки, а также возможность удаления части органических серосодержащих веществ. 3.5 Плохая эффективность процесса восстановления оборудования заключается в том, что NaHS, образующийся в результате поглощения H2S солью Na2CO3 в колонне, не полностью окисляется до элементарного серы. Этот продукт попадает в резервуар для пены и затем входит в десульфуризационную колонну. Окислительная реакция происходит только в верхней части колонны, в результате чего образуется элементарная сера, которая оседает на поверхности наполнителя. Именно это является основной причиной засорения верхней части десульфуризационной колонны. Резервуар для регенерации с помощью распыления должен проектироваться строго в соответствии с требованиями, предусмотренными для производства синтетического аммиака. Он состоит из трех частей: внутреннего реакционного резервуара, среднего резервуара с бедной жидкостью и внешнего резервуара с пеной. Расстояние между верхней частью внутренней трубы и навесным бортом для сульфидного пены должно составлять 700 мм, а расстояние от задней трубы до дна канала рекомендуется устанавливать в 900 мм. На выходном отверстии задней трубы можно сделать зубчатую поверхность для улучшения эффективности распределения. Рекомендуется закрепить заднюю трубу и панель сваркой, поскольку в ходе технического обслуживания мы обнаружили сильное износание на месте их соприкосновения. Лучше всего использовать для сопла нержавеющую сталь, поскольку это также участок, подверженный коррозии. Для установки распылителя лучше обратиться к профессиональной команде, чтобы обеспечить вертикальное и симметричное расположение; в противном случае это повлияет на объем отсасываемого воздуха. В процессе производства также с помощью регуляторов давления и уровня жидкости необходимо строго контролировать толщину пенного слоя, чтобы предотвратить сильные колебания уровня жидкости и образование волн, обеспечивая при этом нормальный отток серной пены. Кроме того, нужно избегать слишком большого количества жидкости в пене. Регулярно проверяют наличие засоров и налета в форсунках и глотке в зависимости от скорости потока воздуха в камере впуска или от ситуации обратного тока. 3.6 Улучшение процесса восстановления серы. Качество восстановления серы напрямую указывает на то, сколько H2S было удалено. Даже если система десульфуризации работает отлично, но сера не выделяется, она определенно остается в башне, что создает риск её засорения. Кроме того, возвращение раствора расплавленной серы в систему является важным фактором, приводящим к высокому содержанию побочных солей. Многие предприятия используют метод непрерывного плавления серы из-за требований к охране окружающей среды и высоких затрат. Вода, образующаяся в процессе плавления серы, после охлаждения возвращается в систему. Наш завод ежесменно перерабатывает до 30 м³ такой воды. Температура пара, поступающего в котел для плавления серы, может достигать 190°C, а температура жидкости, выходящей из котла, составляет не менее 85°C. При таких высоких температурах неизбежно образуется множество побочных солей. В настоящее время обычно используется следующий подход: возвращаемую жидкость направляют в осадительный бассейн, где она оседает и охлаждается, после чего поступает в резервуар с бедной жидкостью. В некоторых предприятиях также используются вентиляторы для охлаждения жидкости. Но такой подход эффективен лишь для снижения температуры обратно поступающей жидкости, в то время как эффект охлаждения и осаждения побочных солей крайне незначителен. Автор проводил эксперименты: часть возвращаемой жидкости оставляли при комнатной температуре для осаждения в течение месяца, и содержание побочных солей практически не менялось. В настоящее время мы проводим техническое обновление: сульфидные пузыри, получаемые в процессе флотации в реакторе для регенерации, сначала направляются в фильтр, где фильтруется большая часть чистой жидкости; затем концентрированный сульфидный порошок помещается в котел для плавления серы. Таким образом **сокращается объем возвращающейся ртути, что позволяет в максимальной степени избежать образования побочных солей. Если бы было возможно продавать сырую серу напрямую или использовать её в производстве следующих продуктов, это способствовало бы более стабильной работе системы десульфуризации. 3.7 Обеспечение чистоты газа. Как известно, состав газа, поступающего в систему десульфуризации, сложен: он содержит множество примесей и загрязнений. После попадания в башню для десульфуризации эти примеси трудно удалить; они смешиваются с серным осадком, что приводит к засорению башни. Обычные колонны с наполнителем делятся на 3 секции. Если при измерении показывается высокое давление на наполнителе в самом нижнем слое, это, как правило, связано с недостаточной эффективностью очистки от пыли. Обеспечить нормальную работу фильтра для удаления пыли на выходе из газификационной печи и своевременное сбросление золы. В воде циркуляции для производства газа желательно создать микровихри. Для правильной работы устройства электроудаления пыли необходимо не только поддерживать оптимальные значения вторичного напряжения и тока в электрофильтре, но и регулярно проводить его термическую чистку. Это помогает свести к минимуму ошибки, связанные с показаниями измерителей вторичного напряжения и тока, что в свою очередь способствует более точной оценке эффективности удаления пыли. Необходимо правильно управлять циркулирующей водой в колоннах для очистки газов и в колоннах для охлаждения и промывки. Компании, у которых есть такая возможность, должны регулярно заменять воду; желательно осуществлять одновременное подачу и слив воды. Многолетний опыт работы на производстве позволил автору глубоко понять, что работа по десульфуризации — это работа, требующая совести. После выбора технологии и оборудования ключевым фактором для успешной десульфурации является также тщательное управление мелкими деталями в повседневной работе. Сотрудники, занимающиеся десульфуризацией, должны не только обладать высоким профессиональным уровнем, уметь анализировать и решать проблемы, но также иметь абсолютное чувство ответственности. Они должны в полной мере контролировать процесс десульфуризации в любой момент времени, своевременно выявлять возникающие проблемы и принимать эффективные меры для их решения. Вышеизложенное представляет собой некоторый опыт, накопленный техническими специалистами в процессе работы на производстве. В основном здесь собрана информация, касающаяся проблем, связанных с засорением устройств для десульфуризации. Надеемся, что это будет полезно инженерам и техническим специалистам, работающим над решением этих проблем