149. Анализ пригодности внутренних компонентов устройства для разделения газа и жидкости в турбине десульфуризации циклического водорода в установке гидрогенизации: циклонный отделяющий аппарат и лопастной отделяющий аппарат

Последнее изменение в этом посте было сделано luoli519 14.04.2020 в 18:14. Вопрос разделения газа и жидкости в турбине для десульфуризации циклического водорода в установках водородации является технической проблемой, с которой не могут справиться нефтехимические предприятия. Компания Norway Energy Technology ранее получала от владельцев нефтеперерабатывающих предприятий и проектировщиков запросы на разработку технических решений для проектов гидрогенизации. Среди них были установки для гидрокракинга, устройства для каталитической гидротермической обработки дизельного топлива, установки для гидрогенизации тяжелого нефтяного сырья, установки для гидрогенизации фракций нефти, а также установки для гидрорефинирования. При выборе компонентов, необходимых для разделения газа и жидкости, учитывались такие элементы, как резервуары для разделения газа и жидкости в системах холодной сепарации, резервуары на входе в колонны для десульфуризации циркулирующего водорода, а также устройства для разделения газа и жидкости на вершине этих колонн. Сетчатый деэмульгатор, циклонный дефлектор (циклонный деамминатор) или разделяющий аппарат с перьевидными лопастями?

В технологическом пакете гидрогенизационного оборудования UOP компания по-прежнему использует наиболее традиционные сетчатые деаэраторы. Обратите внимание на два места, обозначенные красными кругами на рисунке от UOP, показывающем размеры конструкции колонны для десульфуризации циклического водорода в установке гидрогенизации. На этих местах видно, что по-прежнему используется самый традиционный тип фильтра-отпаривателя.

Бесспорно, сетчатый деаэратор является самым простым и примитивным устройством для разделения газа и жидкости. Не говоря уже о том, что отечественные сетчатые деаэраторы с разнообразными характеристиками плохо справляются со своей функцией в установках для десульфуризации циркулирующего водорода, даже использование оригинальных импортных сетчатых деаэраторов серии YORK не приводит к значительному улучшению их эффективности. Структура сетчатого деаэратора и механизм его работы определяют тот факт, что диапазон его рабочей эффективности обычно составляет 60–110%, а иногда даже меньше. Эффективность разделения жидкостей сильно колеблется; возможны явления «перелива жидкости» и её всплесков. Гель и частицы, переносимые потоком воздуха, могут забивать сетку, что приводит к резкому повышению давления. Это делает эксплуатацию и техническое обслуживание таких устройств дорогостоящими.

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем luoli519 14.04.2020 в 18:09. Учитывая реальные проблемы, с которыми сталкиваются многие предприятия в стране при использовании технологии гидрогенизации UOP, связанные с работой фильтров-демуфлеров в установках для десульфурации циркулирующего водорода, несколько нефтеперерабатывающих компаний и проектных институтов обратились к нам за помощью в области динамического разделения. Они хотят использовать элементы конструкции, подобные тем, что применяются в устройствах для интенсивного катализа в нефтеперерабатывающей промышленности, чтобы улучшить работу фильтров-демуфлеров в установках для десульфурации циркулирующего водорода в рамках технологии UOP. Примерно в 2007 году мы, используя параметры технологического процесса, предоставленные проектным институтом и заказчиком, разработали систему через платформу для проектирования с применением технологии точной динамической сепарации. Мы предложили этому нефтеперерабатывающему предприятию и проектному институту решения и оборудование для центробежной сепарации, разработанные специально под конкретные условия эксплуатации. Впоследствии, под руководством этого проектного института, во многих новых или реконструируемых проектах башни для десульфуризации циклического водорода были заменены на устройства с циркуляционным разделением. Но после первого решения по технологии центрифугированного разделения с индивидуальным проектированием для конкретных условий эксплуатации, ни один проектный институт, ни заказчик не обращались за технической поддержкой и усовершенствованиями устройств для других условий и составов работы. Это оборудование для технологии разделения с использованием принципов точной динамики. Для устройств, работающих в различных условиях и с разным составом газа и жидкости, необходимо использовать систему проектирования, основанную на расчетах с учетом принципов точной динамики, чтобы добиться надежного результата разделения. Разве достаточно просто решить проблему «засорения» существующего детектора пены, не уделяя большого внимания эффективности разделения? Если так, почему бы просто не извлечь сетчатый деаэратор — это позволит решить проблему засорения, не беспокоясь о эффективности разделения. Я обсуждал эту ситуацию с сотрудниками поставщика технологического пакета, и все не могли сдержать смех.

Как известно, те, кто разрабатывает планы на основе «приблизительных оценок» или даже импульсивных решений, — это не только компании, занимающиеся продажами внутри страны и за рубежом, но также многие дизайнеры. Причина, по которой вместо разработки системной платформы с использованием технологий точной динамической сепарации применяются лишь «приблизительные оценки» или даже импульсивные решения, заключается в том, что таким образом удается обмануть заказчика, который не разбирается в технике. Хотя владельцы могут быть обмануты из-за недостаточного понимания технологий разделения при проектировании установки, появление таких проблем в её реальной работе, как нестабильная эффективность разделения, заметное наличие жидкости в потоке воздуха и застой жидкости в трубопроводах, непосредственно указывает на наличие проблем с установкой!

Из-за несправного функционирования башни для десульфуризации циклического водорода на установке гидрогенизации одной из нефтехимических компаний на северо-востоке страны была заказана проектная документация для технической модернизации устройства у одного из проектных институтов. Этот проектный институт также использует так называемый «циркуляционный деаэратор» для модернизации технологии десульфуризации циклического водорода. Однако проектный институт не обратился за помощью к специализированным компаниям, занимающимся технологиями анализа динамики, а продолжил полагаться на «приблизительные оценки» и интуитивные решения” ； Но снова возникли опасения относительно эффективности технических изменений в такой схеме, поэтому решили установить на так называемом «циркуляционном дегидраторе» дополнительный фильтр из сетки для удаления пены. :лол

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем luoli519 14.04.2020 в 18:11. Приложенный файл представляет собой документ MR, разработанный каким-то проектным институтом для модернизации установки десульфуризации циклического водорода на нефтехимическом заводе; в этой модернизации используется так называемый «циркуляционный десульфуризатор». В красном кружке указаны технические требования, предъявляемые данной проектной организацией: речь идет о «приблизительных оценках» и импульсивных решениях; при этом не была ясна эффективность внесения технических изменений в проект. Поэтому было решено установить на так называемый «циклонный деаэратор» дополнительный устройство для удаления пены — сетчатый деаэратор. Разве не будет ещё более безответственно просто использовать «сетчатый деэмульгатор» из комплекта технологий десульфуризации циклического водорода для установок гидрогенизации UOP в неизменном виде?

На этом всё по поводу сетчатых деаэраторов. Далее приводится пример проекта для сравнительного анализа и обсуждения выбора между «циркуляционным деэкстрактором» и «сепаратором с лопастями».

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем luoli519 14.04.2020 в 20:34. Это проект выбора компонентов для устройства разделения газа и жидкости в башне десульфуризации циклического водорода на установке гидрокрекинга мощностью 3,7 миллиона тонн в год (2401-C-0101). Характеристики сырья, поступающего сверху, следующие: 1. Температура операции: 52℃ ； 2. Рабочее давление: 16,6 МПаГ ； 3. Номинальный расход в газообразном состоянии: 226565 кг/ч ； Начальный расход: 205968 кг/ч ； Конечный расход: 183334 кг/ч; 4. Средняя молекулярная масса газовой фазы: 3,3; 5. Состав газовой фазы: водород, аммиак, вода и небольшое количество сероводорода; плотность газовой фазы: 17,71 кг/м³ ； 6. Расход нефтяной фазы: 0,05 кг/ч ； 7. Плотность масляной фазы: 956 кг/м³; 8. Вязкость масляной фазы: 0,522 цП ； 9. Поверхностное натяжение масляной фазы: 0,065 Н/м.

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем luoli519 14.04.2020 в 18:39. Основные требования к технологиям разделения, предложенные проектным институтом: 1. Гибкость управления: 60–110%； 2. Максимально допустимая разница давлений: 10 кПа; 3. Размер капель на выходе газовой фазы d50 не превышает 3 микрометров; размер частиц с массовым соотношением C5+ также не превышает 3 микрометров. Кроме того, степень удаления капель размером более 5 микрометров составляет около 95% ； 4. В циклоне должна быть обеспечена возможность демонтажа и установки циклонной трубы; при необходимости следует осуществлять её забивку.

В этом проекте проектировочное бюро без каких-либо объяснений определило комплект элементов для разделения газа и жидкости в турбине для десульфуризации циклического водорода как «циркуляционный дезжидификатор»? См. файл MV с выдержкой из прилагаемой иллюстрации:

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем luoli519 14.04.2020 в 19:02. Давайте сначала проанализируем соответствие технических требований к технологии разделения файлов MR условиям их использования: 1. Указано значение «гибкость операций: 60–110%». Это выражение кажется знакомым; кажется, я уже видел его где-то раньше. “«Эластичность в диапазоне 60–110%» — это требование стандарта для сетчатых устройств для удаления пены. По-видимому, проектные институты беспокоятся по поводу отечественных устройств для центрифугированной фильтрации жидкости, поэтому они предпочитают применять к этим устройствам более низкие стандарты эластичности, характерные для сетчатых устройств. А номинальный расход газа в рабочем режиме/значение расхода в конце срока службы, очевидно, уже превышает диапазон 60–110%. Это показывает, что проектный институт бессилен что-либо сделать в отношении гибкости операций оборудования для удаления жидкости с помощью циклонов у поставщика. 2. Требования к эффективности разделения: «размер частиц жидкости на выходе из газовой фазы d50 не должен превышать 3 микрометров; размер частиц с составом C5+ также не должен превышать 3 микрометров; при этом степень удаления частиц размером более 5 микрометров должна составлять около 95%». Эти требования схожи с стандартами для сетчатых устройств для удаления пены, а также с практическими условиями их эксплуатации. 3. Требование о том, что «в вихревом сепараторе должна быть обеспечена возможность демонтажа и установки вихревой трубы, а при необходимости — её заблокировка», позволяет поставщику использовать такие оправдания, как «приблизительные расчеты» и «субъективные оценки», чтобы избежать ответственности за отклонения от фактических характеристик устройства в процессе его эксплуатации. Это позволяет проектировщикам и заказчикам поддаваться на такие доводы поставщика. Подумайте: может ли установка гидроразкисления мощностью 3,7 миллиона тонн в год быть использована продавцом для экспериментов с её демонтажом и забивкой труб? Ведь речь идет о рабочих условиях с давлением 16,6 МПа Г. Разве так просто осуществлять процедуры такие как сброс давления, остановка оборудования, замена компонентов, разборка и сборка оборудования, закупорка трубопроводов, повышение давления для запуска оборудования и т. д.? У многих отечественных установок для водородации циклические турбинаторы для десульфуризации водорода работают не так эффективно, как следовало бы. Но сколько компаний решались на демонтаж и замену компонентов или на закупорку труб в процессе эксплуатации? Не говоря уже о внутреннем рынке, даже за границей редко применяют сложные методы обработки, о которых говорит поставщик — «демонтаж» и «закупорка труб», если только нет абсолютной необходимости в переоснащении.

Поскольку проектный институт в документе MR требует использования «циркуляционного дезсушилника», можно воспользоваться этой возможностью, чтобы для данной ситуации сравнить и проанализировать варианты применения как «циркуляционного дезсушилника», так и «сепаратора с лопастями».

На основе данных о рабочих условиях, указанных в документах типа MR, компания NOVEL с помощью системы точных динамических расчетов и программ для проектирования разработала следующие технические характеристики устройства для десульфуризации циклического водорода в установке гидрокракинга: 1. Название устройства для разделения газа и жидкости: циркуляционный деэмульгатор； II. Модель оборудования: NOVEL-G54AX-145.7/2530.8 ； III. Модель внутреннего комплекта для разделения материалов с использованием многофакторного циклона: NOVEL G54AX-684.5 ； IV. Эффективность разделения: 99,9% — удаление капель и пены размером 3,66 микрометра и более; количество оставшейся жидкости на выходе газовой фазы составляет менее 0,1 Г/ММСЦФ ； V. Падение давления при работе: 1,42 фунта на квадратный дюйм ； VI. Максимальное/минимальное соотношение операционной гибкости: ~4:1.

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем luoli519 14.04.2020 в 21:51. В качестве приложения приводится информация о устройстве для десульфуризации циклического водорода в установке гидрокрекинга, разработанном компанией NOVEL на основе данных из документов MR с использованием методов точных динамических расчетов и системы проектирования

Последнее изменение в этом посте было сделано luoli519 14.04.2020 в 20:31. Раз уж здесь речь идет о технологии циклональной сепарации, стоит рассмотреть несколько аспектов более подробно: 1. Технология циклональной сепарации относится к категории чисто динамических методов сепарации. Для получения надежного технического решения необходимо использовать полные данные о условиях работы и свойствах материалов, а также применять точные динамические методы сепарации и специальные системы проектирования； Напротив, так называемые решения по использованию «циклонных устройств для отделения жидкости», основанные на «приблизительных оценках» или даже на произвольных предположениях, не обладают достоверностью. 2. Технология циклонной сепарации предъявляет строгие требования к условиям работы и стабильности системы; кинетическая энергия и импульс частиц жидкости должны находиться в определенном диапазоне значений, чтобы обеспечить эффективную сепарацию ； Если условия работы и стабильность системы неудовлетворительны, процесс разделения может сопровождаться значительными колебаниями; кроме того, может возникнуть сильное явление диссоциации, противоречащее цели разделения. 3. Гибкость в эксплуатации комплекта внутренних элементов для циклонального разделения тесно связана с условиями работы, параметрами режима потока, количеством жидкости в потоке воздуха, радиусом вращения потока воздуха и другими факторами. Например, при увеличении количества жидкости в потоке воздуха снижается эластичность работы ； Чем больше радиус вращения потока воздуха, тем меньше гибкость управления. 4. Метод сепарации с помощью циклона: сепарация осуществляется за счёт вращения жидкости и различий в кинетической энергии и импульсе фаз. Энергия и импульс кинетической энергии жидкостного элемента должны находиться в определенном диапазоне значений при нормальной работе клапана; чем выше скорость вращения, тем выше эффективность разделения, а также тем больше падение давления при работе. 5. Сифонный деэмульгатор: с точки зрения конструкции, он обычно имеет только один уровень сепарации. При неправильной разработке или колебаниях рабочих условий капли и пенная жидкость, выходящие наружу, трудно улавливаться самим устройством ； Некоторые проектные институты устанавливают после него дополнительный сетчатый деаэратор, что в определенной степени помогает, но при этом привносит и недостатки сетчатого деаэратора. 6. Сепаратор циклонального типа, который по типу потока делится на рефлексный и осевой типы. У типа с рефлектирующим потоком эффективность разделения, при одинаковых условиях работы, особенно при высокой плотности газовой фазы, как правило, выше, чем у типа с осевым потоком. Структура центробежного деаэратора, предусмотренная в документации MR проектного института, относится к аксиальному типу; за рубежом он часто используется в условиях среднего и высокого давления, а также является отклонением от технических рекомендаций. 7. При наличии соответствующих условий для эксплуатации, оптимальное решение по технологии разделения должно выбираться с помощью специализированных компаний, занимающихся динамическими процессами разделения. Не следует позволять неспециалистам в этой области или даже сотрудникам отделов продаж определять такие решения. Только тогда, когда разница в кинетической энергии и импульсе микроэлементов в газо-жидкостной двухфазной среде сокращается до определенного порогового значения, приходится жертвовать «гибкостью управления» и «падением давления при работе», чтобы выбрать компоненты для технологии циклонной сепарации.

Последнее изменение в этом посте было сделано luoli519 14.04.2020 в 21:47. Кто-то может спросить: говорят, что для условий высокого давления используется циклонная сепарация, а для условий среднего и низкого давления — другие методы сепарации Это описание явления в определенных условиях работы. По сути, когда соотношение плотностей газовой и жидкой фаз превышает 0,2, использование циклона обеспечивает лучшую эффективность разделения ； В противном случае предпочтение отдается разделению перьевых листьев. Потому что в условиях, подходящих для разделения лопастей, такой способ разделения обладает преимуществами по сравнению с циклонным методом с точки зрения гибкости управления, эффективности разделения, падения давления во время работы, соотношения цены и качества, а также удобства эксплуатации и обслуживания и затрат на них. Для данного примера проектирования, несмотря на рабочее давление в 16,6 МПа Г, плотность газовой фазы составляет 17,71 кг/м³, а плотность жидкой фазы — 956 кг/м³. Плотность газовой фазы значительно ниже; она составляет примерно 1/4 от плотности циркулирующего газа в сепараторе для синтезированного метанола. Кроме того, соотношение плотности газовой фазы к плотности жидкой фазы составляет всего около 2%. Поэтому вполне возможно использовать компоненты сепаратора на основе технологии разделения с помощью лопастей.

Компания NOVEL, используя данные о рабочих условиях, приведенные в документах типа MR, а также с помощью системы для точных динамических расчетов и проектирования конфигураций, определила следующие технические характеристики разделителя перьев в устройстве для десульфуризации циклического водорода в установке гидрокракинга: 1. Название устройства для разделения газа и жидкости: разделитель перьев； II. Модель оборудования: NOVEL G50 D-BANK-146/2530.9 ； III. Модель внутреннего комплекта с раздельными лопастями: G50 D-BANK-152/1050 ； IV. Модель внутренних компонентов для противодействия эффекту «сифона» при снижении уровня жидкости: G50LD20P ； V. Эффективность разделения: 99,9% — удаление капель и пузырьков размером 3,43 микрометра и более; количество остаточной жидкости на выходе газовой фазы составляет менее 0,1 Г/ММСЦФ ； VI. Падение давления при работе: 0,046 фунта на квадратный дюйм ； VII. Максимальное/минимальное соотношение операционной гибкости: ~8,5:1.

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем luoli519 14.04.2020 в 21:50. В качестве приложения приводится документ от компании NOVEL, подготовленный на основе данных из документов типа MR с использованием методов точных динамических расчетов и системы проектирования. Этот документ содержит информацию о устройстве для десульфуризации циклического водорода в установке гидрокракинга; его можно использовать для анализа и сравнения