Ключевые слова: H2S, печь дожига, запуск установки, запуск печи дожига закрытого типа, топливный газ, технологический воздух, техническая сера, метод Клауса, газоход, дымовая труба.
Причины существования проблемы
В наши дни широко используются установки утилизации сероводородного газа и производства технической серы, основанные по методу Клауса. В данном технологическом процессе утилизации побочного продукта нефтепереработки, хвостовые сероводородсодержащие газы дожигаются в печи закрытого типа с выходом в атмосферу через дымовую трубу. Утилизация происходит за счет горения топливного газа и технологического воздуха в топке печи дожига с выделением тепла до 720 °С. Хвостовые сероводородсодержащие газы подаются в специальный коллектор, где в смеси с воздухом окисления дожигаются и через газоход и дымовую трубу выходят в атмосферу. Существует проблема розжига печи дожига зимой. Первый аппарат, запускаемый в работу после монтажа и остановки установки. Запуск производится согласно многоэтапному алгоритму пуска, изложенному в технологическом регламенте установки. В нем прописаны условия и операции, при возникновении которых автоматика выполняет процесс розжига воздушно-газовой среды в топке аппарата. Условия и действия, прописанные в технологическом регламенте, хорошо работают при положительных температурах окружающей среды. Но показывают негативную статистику в зимний период при температурах ниже -5 °С. Проблема заключается в образовании застойных зон в газоходе дымовой печи после останова установки. Останов установки приводит к промерзанию и отсыреванию дымовой трубы и отсутствию тяги. Нередко температура внутри дымовой трубы опускается ниже температуры воздуха окружающей среды. Возникают условия, которые не позволяют выполнить розжиг печи дожига и создают опасность пусковых операций. После неудачных попыток запуска печи дожига в работу создается накопление взрывоопасной газовоздушной среды, которая из-за отсутствия тяги скапливается у горелки подачи газа и воздуха в месте ввода пьезоэлемента для розжига печи. Такие условия опасны и могут привести к возникновению взрыва внутри печи дожига при последующей попытке ее запуска. Что может привести к нарушению целостности конструкции печи дожига и дымовой трубы, образующему аварийную ситуацию, опасную для здоровья и жизни технологического персонала.
Методы устранения проблем из практического опыта
Рационализация пусковых операции несложная, но максимально эффективная и делится на три этапа:
1. Организация продувки печи дожига технологическим воздухом давлением в пределах 0,002–0,005 МПа, расходом не менее 250–350 м3/ч (согласно нормам технологического режима и оптимальным условиям продувки) в течение 8–10 часов. Данная операция выполняется для вытеснения взрывоопасной газовоздушной среды, после проведения операции по останову установки, устранения «воздушных пробок», достижения нужного разряжения (не более -0,0002 МПа) и просушивания газохода дымовой трубы. Если данные показатели разряжения достигнуты, переходим к пункту 2.
2. Обеспечение предварительной продувки печи дожига и газохода дымовой трубы инертным газом (азотом) давлением 0,2–0,3 МПа, расходом 100–120 м3/ч в течение 30 минут перед началом пусковых операций. Это отлично способствует удалению избытка кислорода после продувки технологическим воздухом, что способствует созданию более безопасной среды внутри аппарата, а также вытеснению газовоздушной среды после неудачных попыток пуска печи дожига. После выполнения переходим к пункту 3.
3. Выполнение пусковых операций при достижении разрешающих параметров и состояния технологического оборудования. Изменение в логике пуска печи дожига сопровождается увеличением времени продувки аппарата и газохода технологическим воздухом с 2 минут, что было установлено регламентом до внесения изменений, на 20 минут, расходом не менее 250 м3/ч и давлением не менее 0,0001 МПа, в соответствии с нормами пуска печи дожига. Это более эффективно позволяет вытеснить остатки невозгораемого инертного газа, который затрудняет розжиг печи дожига, и увеличить разряжение в газоходе, тем самым создать максимально благоприятные условия для запуска аппарата в работу. После продувки выполняется розжиг печи дожига. Автоматически подается топливный газ расходом 10–58 м3/ч (по регламенту) и вводится запальная пика. Более оптимальное количество топливного газа составляет 40–45 м3/ч (из практического опыта автора) при плотности от 0,7 до 1,0 кг/м3. При фиксации стабильного сигнала горения от детекторов пламени, розжиг считается выполненным успешно. При отсутствии – неудачным. Проводим выполнение повторных технологических операций, начиная с пункта 2.
Соблюдение данного алгоритма показало отличную статистику успешного запуска в работу печи дожига до 90 %, было принято решение о его применении в летний период времени.
Результаты
Вышеописанные изменения в предпусковых мероприятиях и логике пуска печи дожига успешно применяются при выполнении пусковых операций, основанные опытным путем и личными наработками автора. Что характеризуется в следующих показателях:
- Снижение опасности возникновения аварийной ситуации при пусковых операциях до минимума;
- Увеличение процента успешного запуска оборудования в работу на 30 %;
- Исключение аварийной ситуации и выхода из строя оборудования при неудачных пусковых операциях. Тем самым сокращение затрат на внеплановую закупку нового оборудования и его составляющих на 15 % (в денежном выражении более 40 000 000 рублей);
- Снижение времени простоя и увеличение скорости запуска установки в работу, что приводит к увеличению эффективности работы установки.
Литература
1. Технология переработки сернистого природного газа. Справочник. Под редакцией к.т.н. А.И. Афанасьева. М., Недра, 1993.
2. Химия печи Клауса. P.Clark, директор по науке, Alberta Sulphur Research Ltd, Sulphur, № 285, март–апрель 2003.
3. Технологический регламент АО «АНПЗ ВНК» «Установки утилизации сероводородного газа и производства гранулированной серы». № П1-02.02 СП-303 ТР-004 2007.
