
Когда слышишь про графеновые горелки для крекинга отработанной кислоты, первое, что приходит в голову — это очередной маркетинговый ход. Но на практике всё оказалось сложнее. Многие путают термостойкость графеновых композитов с волшебной неуязвимостью, забывая про химическую агрессию паров серной кислоты.
В 2019 году мы столкнулись с деформацией сопел в установке под Казанью. Заказчик жаловался на частые остановки — оказалось, стандартные никелевые сплавы не выдерживали циклических температурных скачков при крекинге олеума. Тогда-то и начали тестировать графен-керамические композиты.
Ключевой момент — не просто термостойкость, а сопротивление термоударам. При резком охлаждении паром кислоты обычные материалы трескаются за 2-3 цикла. Графеновая матрица давала до 50 циклов без критических деформаций, но требовала точного подбора толщины напыления.
Запомнился случай на НПЗ под Омском, где инженеры сначала отказались от наших образцов — боялись хрупкости. Пришлось делать выездные испытания прямо на площадке, с замерами эмиссии NOx. Результат: снижение выбросов на 18%, но пришлось переделывать систему подачи топлива — графеновые форсунки оказались чувствительны к примесям в газе.
С поставщиком графеновых горелок типа ООО Лоян Синьпу работаем с 2021 года. Их подход нетипичный — вместо готовых решений предлагают кастомизацию под конкретную колонну крекинга. Например, для вязких остатков сернокислотного производства делали укороченные факелы с углом распыла 60° вместо стандартных 45°.
Важный нюанс — совместимость с автоматикой. Старые системы ЧПУ часто не справляются с плавной модуляцией пламени, необходимой для графеновых горелок. Приходится параллельно модернизировать контроллеры, что многие недооценивают при расчете бюджета.
На сайте https://www.lynorbert.ru есть кейс по реконструкции печи УВП-6 — там как раз подробно расписано, как меняли конфигурацию газовых трактов под графеновые блоки. Но в жизни не всё так гладко: при первом пуске возникли проблемы с стабилизацией пламени при нагрузке ниже 40%. Разбирались три недели, пока не нашли вибрацию в трубопроводе.
Самая частая проблема — неправильная обтюрация. Монтажники по привычке используют асбестовые шнуры, которые вступают в реакцию с кислотными парами. Для графеновых горелок нужны спецпрокладки из фторкаучука, причем менять их надо каждые 8-10 месяцев даже без видимых повреждений.
Ещё момент — тепловое расширение. При первом запуске в Новокуйбышевске пережали крепежные болты, через сутки работы пошли микротрещины в корпусе. Теперь всегда оставляем зазор 1.5-2 мм с учетом линейного расширения при 1200°C.
Мелочь, которая стоила нам недели простоя: датчики ионизации пламени. Ставили слишком близко к зоне горения — графеновый факел дает меньше ИК-излучения, и датчики срабатывали на срыв пламени ложно. Пришлось переносить на 15 см дальше и калибровать под другую чувствительность.
Многие спрашивают — зачем переплачивать за графен, если есть проверенные хромистые сплавы? Ответ в суммарной стоимости владения. На установке в Уфе за два года эксплуатации экономия на замене форсунок окупила первоначальные вложения, плюс снизились штрафы за выбросы.
Но есть нюанс: для малых производств с нерегулярной нагрузкой графен может быть избыточным. Видели случай, где горелки отработали 5 лет в идеальном состоянии, но экономический эффект был нулевой — печь работала на 20% мощности 3 дня в неделю.
Сейчас с ООО Лоян Синьпу тестируем гибридный вариант — графеновые сопла в комбинации с керамическими стабилизаторами. Первые результаты обнадеживают: срок службы увеличился на 35%, но пока дороже на 15% против чистого графена.
Сейчас активно экспериментируем с нанесением графенового покрытия методом CVD на ремонтируемые горелки. Это дешевле замены блока, но требует ювелирной подготовки поверхности — малейшая окалина сводит на нет всю адгезию.
Основное ограничение — температура длительной эксплуатации. Заявленные 1600°C на практике лучше держать в пределах 1400°C, особенно при наличии паров плавиковой кислоты в составе отходов.
Из последнего: на установке в Татарстане столкнулись с каталитическим распадом графена при контакте с оксидами ванадия — такой специфический побочный продукт крекинга. Пришлось разрабатывать защитное барьерное покрытие, сейчас тестируем совместно с технологами НПЗ.
В целом технология перспективная, но требует глубокой адаптации под каждый конкретный производственный цикл. Слепое копирование западных решений не работает — наши кислотные остатки часто имеют уникальный состав, не описанный в литературе.