Вернуться в библиотеку
УДК 66.048.37:66.074.3
Модернизация установки сероочистки с применением контактных устройств типа «ВНИИУС-14»
Химия и технология топлив и масел. 2001. - №5
Черноземов Н.С., Матюшко Б.Н., Склярова Н.А.,
АхметзяновВ.Р., Нурмухаметова Г.З., Зырнэ И.
На предприятии «SC Petrotel LUKOIL SA» (г.Плоешти, Румыния) установка сероочистки газов от сероводорода включает два
этаноламиновых блока. В моноэтанол-аминовом (МЭА) блоке происходит очистка смеси газов гидроочистки дизельного топлива,
бензина и с установки АВТ, а в диэтаноламиновом (ДЭА) – газа каталитического крекинга. В абсорберах обоих блоков
установлены к-е тарелки фирмы «Glitsch». Абсорбер С-1 (диаметр 1000 мм) МЭА-очистки снабжен 20 тарелками, абсорбер С-3
(диаметр 1400 мм) ДЭА-очистки – 23 тарелками. Качество очистки газов, проанализированное по режимным листам работы
установлены за апрель 2000 г., оказалось неудовлетворительным: усредненная степень очистки в блоке в блоке МЭА составляла
78%, в блоке ДЭА – 57%.
На первом этапе (вариант 1) модернизации установки была поставлена задача обеспечить требуемое качество очистки
газов (содержание сероводорода в очищенных газах не должно превышать 100 млн-1 и по возможности повысить
производительность блока МЭА-очистки на 56% (при проектном 6500 м3/ч в нормальных условиях). На втором этапе,
при дополнительном вовлечении в очистку газа гидроочистки вакуумного газойля (вариант 2), предполагалось повысить
производительность еще на 70%.
Для решения этих задач во ВНИИУС на основании данных обследования работы установки и в соответствии с техническим
заданием были разработаны и через генподрядчика – ОАО «ЛУКОЙЛ-Ростовнефтехимпроект» выданы заказчику технологический
регламент проведения процессов МЭА- и ДЭА-очистки газов для достижения требуемой степени очистки, а также
нормативно-конструкторская документация на контактные устройства «ВНИИУС-14» [1] для реконструкции абсорберов с целью
исключения пенообразования на тарелках и повышения производительности.
На стадии определения технологических параметров работы колонных аппаратов (абсорберов, десорберов) были выполнены
расчеты по выбору их оптимальных значений. За критерий оптимизации был принят минимум энергозатрат, обеспечивающий
заданное качество очистки газов. Расчетом установлена необходимость монтажа дополнительного теплообменного оборудования
в блоке МЭА-очистки для обеспечения в обоих вариантах модернизации требуемого роста производительности.
Схема блока МЭА-очистки газов с учетом переобвязки действующего и привязки дополнительного теплообменного оборудования
разработана в ОАО «ЛУКОЙЛ-Ростовнефтехимпроект».
Модернизация блока МЭА-очистки
В результате обследования работы этого блока и расчетов установлено, что основными причинами неудовлетворительной
очистки газа являлись недостаточность значений таких важных технологических параметров, как расход и концентрация
циркулирующего раствора. Ограничение этих параметров приводило, кроме того, к перенасыщению поглотительного раствора:
содержание сульфидов в насыщенном растворе достигало 0,78 моль H2S/моль МЭА, что недопустимо с точки зрения
коррозии регенерационного оборудования. При этом удельный расход абсорбента составил 2 кг раствора МЭА на 1 кг газа.
В соответствии же с расчетом его значение должно быть более 6 кг/кг. В свою очередь, ограничение расхода циркулирующего
раствора было связано с интенсивным пенообразованием на клапанных тарелках абсорбера: попытки работать с орошением более
12,5 м3/ч приводили к уносу раствора с газом в коммуникацию и даже к «захлебыванию» аппарата. При этом
интенсивный межтарельчатый брызгоунос не мог не сказаться на снижении к.п.д. тарелок вследствие снижения движущей силы
процесса.
Учитывая необходимость в повышении пропускной способности абсорбера по жидкости (при исключении пенообразования на
тарелках и связанных с этим негативных последствий) не только при существующей, но и в перспективе при повышенной
производительности по газу, было решено клапанные тарелки фирмы «Glitsch» в абсорбере С-1 заменить на контактные
устройства «ВНИИУС-14». Такое решение базировалось на опыте промышленного применения этих устройств в АО «Уфанефтехим»
на установке сероочистки 30/4, что позволило успешно решить проблему повышения степени очистки газа [2].
Для обеспечения требований технического задания по варианту 1 в абсорбере С-1 было смонтировано 6 тарелок (11
контактных ступеней), на каждой из которых установлено по одному контактному узлу «ВНИИУС-14». Коэффициент замены
составил 0,55 (11:20). Конструкция этих устройств была рассчитана на максимальную производительность по газу (в
нормальных условиях) 10139 м3/ч (+10%). Одновременно с этим была разработана нормативно-конструкторская
документация на контактное устройство «ВНИИУС-14» для реконструкции абсорбера С-1, обеспечивающей его работу по варианту
2 (при производительности по газу 17139 м3/ч и по жидкости 80 м3/ч.
Расчетом показано, что существующий регенератор С-2 (диаметр 1800 мм) с 23 контактными тарелками справляется с этой
нагрузкой по жидкости. Для обеспечения нагрузок по варианту 2 было рассчитано и смонтировано дополнительное насосное и
теплообменное оборудование. В частности, насос для подачи раствора МЭА в абсорбер С-1 производительностью 50
м3/ч был заменен на более мощный производительностью 95 м3/ч. У двух теплообменников по раствору
МЭА с теплопередающей поверхностью по 98 м3 общая суммарная поверхность увеличена до 500 м3.
Теплопередающая поверхность водяного охладителя регенерированного раствора увеличена с 250 до 750 м2, а
дефлегматора - с 220 до 400 м2.
После приведения всех параметров в соответствие с требованиями нового технологического регламента был проведен
фиксированный пробег абсорбера С-1 при существующей нагрузке блока. Результаты этого пробега приведены в табл. 1.
Таблица 1
| Показатели |
Абсорбер C-1 |
| до реконструкции |
после реконструкции |
| Расход очищаемого газа (в нормальных условиях), м3/ч |
2600-6500 |
2000-65000 |
| Рабочее давление, МПа |
0,4 |
0,4 |
| Температура газа, постувающего на очистку,?С |
7-46 |
20-49 |
| Характеристика раствора МЭА |
|
|
| циркулирующего |
|
|
| расход, м3/ч |
12,5 |
42 |
| концентрация, %(масс.) |
8,8-13,5 |
12-18 |
| регенерированного |
|
|
| температура,?С |
32-43 |
35-50 |
| содержание сульфидов, % (масс.) |
0,7-8,7 |
1,2-10 |
| насыщенного: содержание сульфидов, г/л |
24-38 |
15-30 |
| Содержание сероводорода в газе (в нормальных условиях) |
|
|
| в исходном, г/м3 |
56,7 |
70 |
| в очищенном, г/м3 (млн-1) |
12,5 |
<0,1 (100) |
| Степень очистки газа, % |
78 |
99,86 |
В результате замены клапанных тарелок фирмы «Glitsch» контактными устройствами «ВНИИУС-14» с пленочно-дисперсионным
режимом взаимодействия фаз в зоне контакта было исключено пенообразование, что дало возможность обеспечить пропускную
способность абсорбера по жидкости и требуемое количество очистки газа. Этому способствовали также повышение концентрации
раствора МЭА и установка нового насосного дополнительного теплообменного оборудования, обеспечившего требуемую циркуляцию
поглотительного раствора. Проверкой эффективности работы блока МЭА–очистки при повышенной производительности по
варианту 1 будет осуществлена при появлении дополнительного количества газа, направляемого на очистку.
Модернизация блока ДЭА-очистки
Обследование работы блока ДЭА-очистки выявило причины низкого качества очистки газа:
- интенсивное пенообразование на тарелках фирмы «Glitsch» абсорбера С-3, ограничивающее количество циркулирующего
раствора ДЭА и снижающее к.п.д тарелок;
- недостаточные концентрацию, глубину регенерации и высокую температуру регенерированного раствора. Два последних
недостатка, как показали расчеты, связаны с недостаточно эффективной работой теплообменной аппаратуры и регенератора
С-4. При этом удельный расход абсорбента опускался до 0,8 кг/кг, а насыщение раствора сульфидами достигало 0,8 моль
H2S/моль ДЭА.
Для исключения пенообразования и обеспечения необходимого количества циркулирующего раствора, как и в блоке
МЭА-очистки, в абсорбере С-3 клапанные тарелки были заменены контактными устройствами «ВНИИУС-14». Всего смонтировано
7 тарелок, на каждой из которых размещено по 2 контактных узла «ВНИИУС-14». Для повышения эффективности работы
теплообменников и регенератора проведены соответственно ревизия и чистка теплопередающих поверхностей тарелок.
В табл. 2 приведены результаты фиксированного пробега абсорбера С-3 после его реконструкции с применением контактных
устройств «ВНИИУС-14». Эти данный свидетельствуют о достижении цели модернизации блока ДЭА-очистки: повышении качества
очистки газа; защите регенерационного оборудования от коррозии, поскольку удельный расход абсорбента выдерживался на
уровне расчетного (1,41 кг/кг), а степень насыщения абсорбента сульфидами находилась на уровне 0,3 моль
H2S/моль ДЭА.
Таблица 2
| Показатели |
Абсорбер C-3 |
| до реконструкции |
после реконструкции |
| Расход очищаемого газа (в нормальных условиях), м3/ч |
10000-14000 |
8000-14000 |
| Рабочее давление, МПа |
0,9 |
10,5 |
| Температура газа, постувающего на очистку,?С |
19-48 |
23-49 |
| Характеристика раствора МЭА |
|
|
| циркулирующего |
|
|
| расход, м3/ч |
10-26 |
40-56 |
| концентрация, %(масс.) |
5,2-12,6 |
20-28 |
| регенерированного |
|
|
| температура,?С |
36-88 |
36-50 |
| содержание сульфидов, % (масс.) |
2-13,5 |
0,5-7 |
| насыщенного: содержание сульфидов, г/л |
4,2-19,5 |
10-25 |
| Содержание сероводорода в газе (в нормальных условиях) |
|
|
| в исходном, г/м3 |
30,5 |
60 |
| в очищенном, г/м3 (млн-1) |
13,17 |
<0,12 (100) |
| Степень очистки газа, % |
57 |
99,8 |
Полученные результаты позволяют рекомендовать использованные при модернизации технические решения для внедрения на
других установках данного и других предприятий, что позволит повысить качество очистки газов от сероводорода, увеличить
межремонтный пробег технологических печей, снизить потери МЭА и улучшить экологические условия на предприятиях.
Список литературы
1. Пат.2060768 (РФ).
2. Черноземов И.О., Кислухин В.А., Политров Ю.В. - ХТТМ, 1990, № 12, с. 8-9.
ГУП «Всероссийский
научно-исследовательский институт
углеводородного сырья»,
АО «ЛУКОЙЛ-Ростовнефтехимпроект»,
Предприятие «SC Petrotel-LUKOIL SA»,
(Румыния)
|