Sirné kondenzátorynejsou okouzlující zařízení. Ale v jednotkách na rekuperaci síry jsou naprosto kritické. Nechte je špatně a budete mít co do činění s ucpanými trubkami, zkorodovanými trubkovnicemi a požáry síry. Udělejte je správně a poběží roky s minimální pozorností.
Navrhli jsme, nainstalovali a řešili problémy s kondenzátory síry v rafinériích a závodech na zpracování plynu. Zde je to, co jsme skutečně viděli fungovat-a co ne.
Co vlastně kondenzátor síry dělá
V jednotce rekuperace síry (Clausův proces) opouští síra reakční pec a konvertory jako pára smíchaná s procesním plynem. Sírový kondenzátor ochlazuje tento proud, kondenzuje páry elementární síry na kapalnou síru a odděluje ji od plynu.
Kapalná síra pak jde do skladování nebo tuhnutí. Zbývající plyn-nyní zbavený síry- jde do dalšího stupně konvertoru nebo do spalování.
Kritický problém: síra kondenzuje při teplotě přibližně 120–160 stupňů v závislosti na tlaku. Pod asi 115 stupni se síra stává extrémně viskózní (některé formy síry mohou dosáhnout 10 000 cP). Nad asi 160 stupni nekondenzuje. Pro efektivní provoz musíte udržovat teplotu stěny trubky v úzkém okně-obvykle 130–145 stupňů-.
Dva typy, které skutečně vidíme
- Vodou-chlazený plášť-a-trubka: trubkami (nebo pláštěm) proudí procesní plyn, na druhé straně chladicí voda. Toto je nejběžnější typ ve větších SRU.
- Vzduchem-chlazený (žebrový-ventilátor): okolní vzduch proudí přes žebrované trubice. Méně časté, používané v místech s nedostatkem vody- nebo v menších jednotkách.
V obou případech jsou trubky obvykle uspořádány svisle nebo mírně nakloněny-ne vodorovně. Proč? Kapalná síra lépe odtéká ze svislých ploch. Vodorovné trubky mohou na dně trubice zadržovat kapalnou síru, což způsobuje problémy s tuhnutím a ucpáváním.
Operační okno: Užší, než si myslíte
Zde je teplotní výzva v reálných číslech.
| Stav síry | Teplota | Chování |
| Pára | >160 stupňů | Žádná kondenzace |
| Tekuté (normální) | 120-160 stupňů | Volně-tekoucí, nízká viskozita |
| Kapalina (vysoká viskozita) | 115-120 stupňů | Stává se tlustým |
| Solidní | < 115°C | Zamrzá, může ucpat trubky |
Plech a materiály trubek: Co specifikujeme
Sirné kondenzátory mají jedinečný problém s korozí. Procesní plyn obsahuje oxid siřičitý, sirovodík a vodní páru. Při ochlazení pod rosný bod tvoří kyseliny siřičité a sírové.
Naše materiální zkušenosti:
- Trubkovnice: uhlíková ocel s přídavkem na korozi je marginální. Za 5 let jsme viděli pitting. Nyní specifikujeme 304L nebo 316L plátovaný pro čelo trubkovnice.
- Trubky: uhlíková ocel může pracovat s dobrou odolností proti korozi, ale 304L nebo 316L je bezpečnější. Pro mokré provozy je 316L minimum.
- Plášť: uhlíková ocel je obvykle jemná, s přídavkem koroze.
- Příruby a těsnění: použijte grafitové nebo spirálové-vinuté s grafitovým plnivem. Těsnění PTFE NEJSOU pro provoz na bázi síry-síra degraduje PTFE při zvýšených teplotách.
Jednou jsme viděli továrnu, která používala trubky 304L a trubkové plechy z uhlíkové oceli. Trubkovnice zkorodovala kolem otvorů trubek-štěrbinová koroze. Spoje trubek netěsnily. Závod musel po 3 letech vyměnit celou trubkovnici. Dodatečné náklady na plátovaný trubkovnicový plech by byly asi 20 % nákladů na výměnu.
Rozložení trubky: Rovná svislá, žádné U-trubky
Naučili jsme se to tvrdě. Svazky U-trubic v sirných kondenzátorech vytvářejí mrtvé nohy, kde se kapalná síra hromadí a tuhne. Zachycená síra se při zahřátí rozpíná a může rozdělit trubici.
Naše specifikace: rovné vertikální trubky se spodním odtokem. Trubkovnice na dně umožňuje tekuté síře volně odtékat.
Rozteč trubek: použijte čtvercovou rozteč (nikoli trojúhelníkovou), abyste umožnili čištění drah. Pokud použijete trojúhelníkové stoupání, nemůžete tyče trubek, pokud se ucpávají. A v sírové službě není ucpávání trubek otázkou „jestli“-, ale „kdy“.
Riziko požáru nikdo nezmiňuje
Pevná síra hoří. Hoří velmi horko a vytváří plynný oxid siřičitý, který je toxický a žíravý.
Náš kontrolní seznam prevence:
- Nainstalujte teplotní senzory na plášť na více místech
- Pokud používáte ohřev párou, zajistěte volný odtok kondenzátu
- Nikdy nedovolte, aby hladina kapalné síry stoupla nad svazek trubek (základní je uzda hladiny a{0}}alarm vysoké hladiny)
- Pro případ nouze mějte systém čištění dusíkem
Údržba: Praktická realita
Údržba sírového kondenzátoru není okouzlující. Ale je to nutné.
Co doporučujeme:
Vyfukovací-porty: instalujte na spodní stranu pláště a trubice (pokud je to možné), aby se během vypínání vypouštěla kapalná síra.
Čistý-na-místě (CIP) spoje: připojení páry nebo horké vody k roztavení a vypláchnutí síry z trubek.
Manways: dostatečně velké pro přístup k trubkovnici. Prostup 500 mm je lepší než průlez 300 mm.
Prostor pro tažení trubek: svislé trubky potřebují prostor nad hlavou. Viděli jsme, že závody instalují kondenzátory s nedostatečnou světlou výškou pro odstranění svazku trubek,-která chyba stojí později hodně.
Provozní kontrolní seznam pro kondenzátory síry
Před spuštěním-, během provozu a během vypínání:
- Regulace teploty – výstupní teplota plynu 135–145 stupňů . Ne pod 120 stupňů.
- Hladina kapalné síry – udržujte pod svazkem trubek. Používejte hladinové alarmy.
- Průtok chladicí vody – řízení podle teploty, nikoli podle průtoku. Přemosťovací ovládání, ne škrcení.
- Inspekce – měsíční vizuální kontrola trubkovnice a konců trubek na korozi nebo sírové můstky.
- Plán čištění – na základě poklesu tlaku, nikoli kalendáře. Pokud pokles tlaku stoupne nad návrh, naplánujte čištění.
- Zazimování – pokud se jednotka může v chladném počasí přepnout do režimu offline, zvažte použití doprovodného ohřevu nebo vycpávky párou, abyste zabránili zamrznutí síry.
- Nouzové vypnutí – propláchnutí dusíkem a vypuštění veškeré tekuté síry, než se jednotka ochladí pod 120 stupňů.