Установка извлечения серы

Когда слышишь про установку извлечения серы, первое, что приходит в голову — это громоздкие колонны и теплообменники где-то на промплощадке. Но на деле ключевые проблемы часто прячутся в мелочах: например, в том, как ведёт себя расплавленная сера в линиях при резких перепадах давления. Многие проектировщики до сих пор используют устаревшие нормативы по коррозионной стойкости сталей, хотя практика показывает, что даже легированные марки ?сыпятся? при длительном контакте с сероводородом в условиях повышенной влажности. Мы в своё время на одном из объектов в Оренбургской области столкнулись с тем, что замена материала на парочку марок нержавейки спасла проект от полной переделки конденсационных блоков.

Конструктивные особенности, которые не всегда очевидны

Если брать классическую схему Клауса, то многие упускают момент с температурным режимом в реакционной камере. Не раз видел, как технологи стараются ?выжать? максимум конверсии, поднимая температуру, а потом удивляются, почему катализатор спекается уже через полгода. Приходится объяснять, что сера, особенно при наличии примесей тяжёлых углеводородов, начинает вести себя непредсказуемо. На установке в Уфе, например, мы более двух месяцев подбирали оптимальный диапазон 220–240 °C, и то лишь после того, как провели серию замеров на разных точках контура.

Ещё один момент — это гидравлика линии перетока расплавленной серы. Казалось бы, простейший участок, но именно здесь чаще всего возникают пробки и закупорки. Мы как-то раз использовали трассировку паром низкого давления, но в условиях сибирской зимы это оказалось малоэффективно — пар конденсировался раньше, чем доходил до проблемных зон. В итоге пришлось ставить дополнительные греющие кабели с регулируемой мощностью, причём расчёт мощности — отдельная история, потому что стандартные формулы не учитывали реальные теплопотери через изоляцию.

Кстати, про изоляцию. На одном из объектов заказчик сэкономил на термоизоляции аппаратов, мотивируя это тем, что ?в проекте и так всё просчитано?. Через три месяца эксплуатации выяснилось, что тепловые потери на 15 % выше паспортных, и для поддержания температуры в контуре пришлось увеличить нагрузку на печь. В итоге перерасход топлива и дополнительные выбросы. Такие мелочи в итоге съедают всю экономику проекта.

Ошибки монтажа и как их избежать

Монтаж установки извлечения серы — это всегда лотерея, особенно если подрядчик не имеет опыта работы именно с серными блоками. Помню случай на площадке в Татарстане: сборщики перетянули фланцевые соединения на трубопроводах подачи кислого газа, в результате — микротрещины в прокладках, утечки, постоянные остановки на ремонт. Пришлось полностью менять партию прокладок и проводить обучение монтажников по затяжке с динамометрическим ключом.

Особенно критичны сварочные работы на нержавеющих сталях. Многие сварщики, привыкшие к углеродке, не учитывают специфику теплового расширения нержавейки. В результате — коробление, непровары, а потом в этих местах начинается межкристаллитная коррозия. Мы сейчас всегда прописываем в техзаданиях обязательное использование аргона в качестве защитной среды и контроль термоциклирования.

Ещё одна частая проблема — неверная центровка насосов. Казалось бы, банальность, но именно из-за этого у нас как-то вышел из строя главный насос перекачки расплавленной серы. Вибрация постепенно разболтала крепления, появилась течь по валу. Остановка линии на двое суток, пока не привезли новый сальниковый уплотнитель. Теперь всегда ставим вибродиагностику на этапе пусконаладки.

Взаимодействие с поставщиками оборудования

Сотрудничали с разными производителями, в том числе и с ООО ?Лоян Синьпу Разработка Нефтехимического Оборудования? — у них, кстати, неплохо проработаны узлы конденсации для серных установок. Заказывали у них теплообменники для одного из проектов в Красноярском крае. Оборудование пришло без повреждений, но пришлось отдельно обсуждать вопрос по антикоррозионной обработке наружных поверхностей — в их стандартной комплектации защита рассчитана на умеренный климат, а у нас условия более жёсткие.

В целом, если говорить про китайских производителей, то за последние лет пять качество заметно выросло. Раньше бывало, что присланные аппараты не соответствовали заявленным материалам исполнения, сейчас таких косяков почти нет. Но проверять всё равно нужно каждый сертификат, особенно на стали. Мы как-то попались на том, что вместо AISI 316L поставили AISI 304 — разница в стойкости к хлоридам оказалась критичной.

Сейчас многие стараются закупать оборудование комплектно, чтобы избежать проблем с совместимостью. Но и здесь есть подводные камни. Например, на той же установке в Красноярске мы столкнулись с тем, что КИПиА от одного производителя не ?стыковались? с системами управления от другого. Пришлось за свой счёт ставить дополнительные преобразователи сигналов. Теперь всегда прописываем в контрактах единые стандарты связи для всего оборудования.

Эксплуатационные нюансы, о которых редко пишут в инструкциях

Работа с установкой извлечения серы — это постоянная борьба с отложениями. Особенно в тех местах, где есть переходы температур. Например, в конденсаторах часто образуются смеси серы с продуктами коррозии, которые забивают трубные решётки. Стандартная промывка горячей водой помогает не всегда, иногда приходится использовать щелочные растворы, но это уже риск для оборудования.

Ещё один момент — это контроль качества поступающего сырья. Если на входе идёт газ с высоким содержанием меркаптанов, то вся технология может ?поплыть?. Мы как-то получили партию газа, где содержание меркаптанов было в полтора раза выше нормы — пришлось экстренно корректировать режим горения в печи, чтобы не выжечь катализатор. Сейчас всегда ставим дополнительный хроматограф на входе, хотя проектом это не предусмотрено.

Часто забывают про систему сбора и утилизации аварийных сбросов. На одном из объектов при проектировании не заложили достаточный объём аварийных ёмкостей — в результате при остановке линии часть серы пришлось сбрасывать в открытые канавы, что естественно, привело к проблемам с экологами. Теперь всегда считаем объёмы с запасом минимум 30 %.

Перспективы и что можно улучшить

Если говорить о развитии технологий установки извлечения серы, то главное направление — это повышение степени конверсии. Сейчас появляются новые катализаторы, которые позволяют работать при более низких температурах, но их стоимость пока высока. Мы пробовали один из таких на пилотной установке — эффективность действительно выросла, но окупаемость проекта stretched на дополнительные два года.

Ещё одно перспективное направление — это интеграция систем рекуперации тепла. Обычно тепло от процесса утилизируется только частично, а ведь можно греть технологическую воду или даже генерировать пар для собственных нужд. Мы считали такой вариант для одного из заводов в Поволжье — экономия по энергозатратам могла составить до 15 %, но требовались значительные капиталовложения в теплообменное оборудование.

Ну и конечно, автоматизация. Современные системы управления позволяют оптимизировать режимы в реальном времени, но для этого нужны качественные датчики и надёжные алгоритмы. Мы как-то устанавливали систему от ООО ?Лоян Синьпу? — в целом работает стабильно, но пришлось дорабатывать программное обеспечение под наши конкретные условия. В частности, добавили модуль прогнозирования отложений на основе анализа изменения перепада давления в аппаратах.