Применение композитных внутренних элементов для эффективной передачи масс в системе Yanhua для преобразования углеводородов

Thread Content

Компания Henan Jinkai Group Yanhua Chemical Co., Ltd. является многофункциональным химическим предприятием, которое в основном занимается производством синтетического аммиака, метанола и удобрений. Кроме того, оно производит электроэнергию и пластиковые мешки. Изначально это был небольшой завод по производству синтетического аммиака с годовым объемом производства 3000 тонн. За последние годы предприятие развивалось, и теперь его годовой объем производства составляет 280 тысяч тонн – из которых 120 тысяч тонн – метанол, а 300 тысяч тонн – удобрения. Предприятие также производит 200 миллионов киловатт-часов электроэнергии в год. Это среднего размера предприятие по производству азотных удобрений. Особенно после того, как компания оказалась во владении группы Jin Kai, это придало ей сильный импульс для развития. На данный момент этап утверждения проекта «6080» компании завершен, и в конце 2012 года проект сможет быть реализован. На протяжении многих лет компания уделяла большое внимание удалению сульфида водорода. Однако по мере увеличения производственных мощностей и изменения состава исходного угля содержание H2S в газе, получаемом в результате преобразования, значительно возросло. В связи с этим при десульфуризации газа уровень H2S продолжал превышать допустимые значения. Кроме того, из-за увеличения нагрузки на колонну происходит более частое засорение её, что вынуждает останавливать оборудование для очистки наполнителя внутри колонны, что серьезно сказывается на производственном процессе. 2. Определение технического решения: поскольку коррозия в находящейся в эксплуатации колонне диаметром ￠3800 является довольно серьезной, компания решила заменить её на новую. Что касается конструктивной схемы новой башни, компания создала группу по анализу проекта, в которую вошли отделы технической разработки, производства и цехов по обработке материалов; эта группа провела детальное исследование на производствах других компаний-производителей. После многократных обсуждений было решено применить в новой установке для десульфуризации газа технологию беснаполнительных колонн, разработанную самой компанией Changchun Dongshi Science and Trade Industry Co., Ltd. – комплексные высокоэффективные элементы для передачи вещества модели QYD. Согласно техническому плану реконструкции, предоставленному компанией Чанчунь Дунши Кэмао Промышленная Ко., Лтд., реконструкция будет проведена во время планового технического обслуживания системы в конце 2011 года. 3 Основные технические параметры:
Поток газа, проходящего через установку: ≤65000 м³/ч
Рабочее давление в установке: 0,8 МПа
Содержание H2S в газе, проходящем через установку: ≤350 мг/Нм³
Содержание H2S на выходе из установки: ≤10 мг/Нм³
Сопротивление потока газа в установке: ≤30 кПа
Насос для перекачки газа: пропускная способность – 315 м³/ч, высота подъема – 150 метров. Структура и принцип работы композитного элемента для передачи массы QYD: с учетом особенностей процесса преобразования, концентрация сероводорода на входе является высокой. Для достижения более оптимальных результатов в проекте этой колонны используется комбинированная структура, сочетающая технологию элементов QYD с технологией распыления внутри колонны. В верхней части башни расположены три уровня внутренних компонентов типа QYD, а в нижней части — секция для распыления воздуха; здесь установлено 20 высокоэффективных распылителей. Принцип работы этой башни заключается в следующем: комплексный внутренний элемент QYD состоит из четырех компонентов – устройства для распределения газа, устройства для повторного распределения пузырьков, трубопровода для снижения скорости потока жидкости, а также сегмента, предназначенного для удержания жидкости, который образуется в результате сборки всех этих компонентов. Путь газа в этом устройстве следующий: сначала газ, прошедший преобразование, поступает с нижней части башни; затем он встречается сверху с разбрызгиваемой из форсунок секции распыления аэрированной жидкостью для десульфурации, в результате чего газ получает первоначальную очистку. Затем газ поступает в первый уровень устройства для распределения газа в колонне, где непосредственно происходит процесс абсорбции за счёт пузырькового обмена веществ с раствором для десульфуризации, поступающим сверху вниз. При этом сероводород, содержащийся в газе, быстро вступает в реакцию абсорбции с раствором для десульфуризации. Затем газ быстро поднимается снизу вверх и поочередно попадает во второй и третий уровни устройств для распределения газа и жидкости, где происходит та же реакция поглощения сероводорода, что и на первом уровне. При этом эффективность десульфуризации газа достигает 95% и более. В конце газ проходит через деэмульгатор, где удаляются капли жидкости, проникшие в него, после чего попадает в следующий этап обработки. Текущий путь жидкости в колонне следующий: жидкость для десульфуризации поступает из распределителя жидкости, расположенного в верхней части колонны, в третий уровень, где происходит процесс поглощения H2S с помощью газо-жидкостной бульбашечной реакции. После поглощения нужного количества H2S жидкость переливается в трубопровод для спуска жидкости; оттуда она попадает на второй уровень. Жидкость, прошедшая процедуру десульфуризации, снова переливается через трубопровод для спуска жидкости и попадает на первый уровень, где происходит аналогичный процесс передачи веществ между газом и жидкостью. В конце концов, жидкость, обогащенная продуктами десульфуризации, выходит из нижней части колонны и подвергается снижению давления в резервуаре для окислительной регенерации. 5. Реализация технического решения. В начале ноября 2011 года компания воспользовалась возможностью ежегодного технического обслуживания для установки внутренних компонентов конвертера. В то же время компания Dongshi направила инженера Вана для технического руководства на месте, который совместно с компанией-установщиком занимался установкой внутренних компонентов трансформаторной башни диаметром 3800 мм. Основная конфигурация установки в башне заключается в наличии нижней части башни, предназначенной для распыления воды (в ней расположены двадцать высокоэффективных распылителей). Устройство для передачи массы газа и жидкости типа QYD имеет трехуровневую конструкцию: высота участка, предназначенного для хранения жидкости, на каждом уровне составляет 1 метр; на каждом уровне расположены два трубопровода диаметром ￠426 для снижения уровня жидкости. 10 ноября система была запущена. Поток газа, проходящего через колонну, составлял 55000 м3/ч; содержание H2S — от 320 до 390 мг/Нм3. В газе, выходящем из колонны, содержание H2S составляло 5–10 мг/Нм3. Сопротивление потока в колонне составляло около 22 кПа. Кроме того, секция распыления в нижней части колонны не работала. Однако с увеличением нагрузки на производство, когда объем потока газа, поступающего в колонну, достигает примерно 65 000 м3/ч, содержание H2S в газе, выходящем из колонны, составляет 15–20 мг/Нм3, что превышает заданные значения (допустимое содержание H2S на выходе: ≤10 мг/Нм3). Секция распыления в нижней части башни пока не может функционировать из-за слишком малого диаметра трубы для выхода жидкости из резервуара для регенерации. После обсуждения с инженером Ван из компании Dongshi было пришто, что используемый в настоящее время катализатор не подходит для удаления высокого содержания серы. В начале мая этого года был заменен катализатор. После почти месяца работы в условиях полной нагрузки уровень H2S на входе в колонну составлял около 250 мг/Нм3, а на выходе — от 6 до 8,5 мг/Нм3. Сопротивление потока в колонне составляло примерно 22 кПа. До сих пор работа системы изменения состояния оставалась довольно стабильной. Учитывая, что в будущем содержание сульфида водорода в угле может достигнуть примерно 400 мг/Нм3, для обеспечения нормальной работы химического производства компания планирует воспользоваться моментом технического обслуживания для модернизации выходного трубопровода регенерационной камеры. Кроме того, предусмотрено установка насоса для удаления серы производительностью 200 м3/ч, предназначенного специально для использования в секции распыления, что позволит обеспечить стабильную работу системы удаления серы в течение длительного времени. 6. Реальные результаты эксплуатации
6.1 Информация о работе устройства для удаления веществ из сырья приведена в таблице ниже. 6.2 Информация о работе устройства с использованием композитных элементов для передачи масс приведена в таблице ниже. С момента запуска системы для удаления веществ компанией Jin Kai Yan Hua в ноябре 2011 года были достигнуты довольно удовлетворительные результаты. В таблице ниже приведены данные за июнь 2012 года.
6.3 Расходы на материалы и экономическая эффективность Благодаря снижению уровня H2S после использования данной системы, срок службы активированного угля как средства для десульфуризации сократился с трех месяцев до одного–двух лет. Это позволяет экономить от 100 до 200 тысяч юаней в год. Что ещё более важно, уникальная конструкция композитных высокоэффективных элементов для передачи массы QYD более эффективно предотвращает засорение колонны, что исключает необходимость остановки системы для замены наполнителя. Поэтому косвенная экономическая выгода, которую это приносит предприятию, является весьма значительной. 7 Заключение В общем, применение композитных элементов с высокой эффективностью передачи вещества марки QYD в компании Jin Kai Yan Hua оказалось довольно успешным. Этот элемент оборудования полностью использует механизм быстрой химической реакции между H2S и щелочным раствором. Он сочетает в себе преимущества таких традиционных элементов для передачи массы, как бульбообразные колонны, колонны с пенными элементами, колонны с ситчатыми пластинами, колонны с вихревыми пластинами и колонны с наполнителем. Это способствует усилению процесса передачи массы между газом и жидкостью, обеспечивая динамичный контакт между ними и турбулентную передачу массы. В результате увеличивается площадь контакта газа и жидкости, что значительно повышает степень очистки газа. Что ещё важнее, оно коренным образом решает проблему засорения дымоочистных башен. Этот внутренний компонент подходит не только для реконструкции старых башен, но и при проектировании новых; это позволяет сократить затраты на инвестиции примерно на 30%. Следовательно, композитный высокоэффективный элемент для передачи массы QYD в настоящее время является наиболее перспективным и полезным элементом для передачи массы между газом и жидкостью в башнях для десульфуризации преобразованного газа.