Автор: В.С. Драгоман, О.В. Исупова (ООО «КСБ»).
Опубликовано в журнале Химическая техника №4/2016
На протяжении 140 лет концерн KSB (Германия) является поставщиком оборудования для промышленности и энергетики. История сотрудничества российских предприятий с концерном КSB корнями уходит в 30-е годы XX века, на заре строительства первых химических, нефтехимических и энергетических объектов (ТЭЦ, ГЭС, ГРЭС). В настоящее время среди заказчиков KSB успешные российские химические, нефтехимические и нефтегазоперерабатывающие компании, такие как ПАО «ЛУКОЙЛ», ПАО «Газпром», ПАО «СИБУР Холдинг», ОАО «Сургутнефтегаз», ПАО АНК «Башнефть», ОАО НК «Роснефть», АО «ТАНЕКО», ПАО «Газпром нефть», АО «МХК «ЕвроХим», ОАО «Щекиноазот и др.
Сера является шестнадцатым химической распространeнности элементом на Земле. Встречается в свободном состоянии и в виде соединений.
Современные способы промышленного производства серы могут быть сведены к трем типам:
- добыча самородной серы (10, 5%);
- получение из сероводорода промышленных и природных газов;
- получение из диоксида серы, выделяющегося в процессе металлургических производств.
Извлечение серы из сероводорода, содержащегося в месторождениях нефти и природного газа, преследует, прежде всего, экологическую цель, поскольку утилизация серы или нейтрализация ее соединений обязательны при получении основной углеводородной продукции. Таким образом, в процессе переработки нефти, природного газа, а также коксохимического производства сера является побочным продуктом.
Концерн KSB предлагает широкую линейку высокоэффективного оборудования практически для всех цепочек технологического процесса получения элементарной серы: насосы жидкой серы для откачивания из серной ямы на грануляцию (CTN-H), насосы циркулирующей воды RPH, насосы конденсата низкого давления (Movitec) и насосы питательной воды среднего давления (Multitec V).
Откачивание серы из серной ямы на грануляцию осуществляется с помощью насосов KSB серии CTN-H.
При работе с серой необходимо знать и учитывать ее специфические свойства, особенно в тех случаях, когда она перекачивается в жидкой фазе, и ее вязкость зависит от температуры. Перекачивание чистой серы может производиться только в температурном диапазоне 120…155°С, а насосы требуются в обогреваемом исполнении. Вертикальный насос CTN-H, который монтируется в серной яме, имеет обогреваемую колонну. Колонна полностью обогревается в зоне, где установлены подшипники скольжения, а также напорная колонна и выкидной штуцер. В зависимости от подвода марочного трубопровода горизонтально или вертикально присоединяются дополнительные обогреваемые колена. Материалом уплотнения может служить сальниковая набивка или более дорогие, но более высокотехнологичные газодинамические уплотнения, в которые подается азот. Во втором случае применяется одинарное торцовое уплотнение, которое работает в благоприятном режиме за счет того, что пары серы не могут скапливаться из-за постоянной «продувки» их азотом. Данная схема торцовых уплотнений предлагается компанией Eagle Burgmann (Германия), но необходимо учитывать, что в этом случае обязательно требуется специальная система подачи азота к газодинамическому уплотнению. Есть также вариант с двойным торцовым уплотнением.
В этом случае устанавливается торцовое уплотнение с металлическим сварным сильфоном для восприятия высоких температур. Для обеспечения прогревания и исключения возможности кристаллизации паров серы зона торцового уплотнения обогревается.
В установках производства элементарной серы предполагается знакопеременный режим работы, соответственно подача специальной перегретой (циркулирующей) воды будет при разных температурах: в холодном (температура 120°С) и горячем (температура 250°С) режимах, которые в течение суток меняются. При переключении с одного режима на другой насосы должны плавно охлаждаться со скоростью 45…40°С/ч. Для обеспечения надежной работы в таком режиме наиболее подходящими являются насосы серии RPH со специальным одинарным торцовым уплотнением. При такой знакопеременной работе, когда температура то повышается, то понижается, давление соответственно меняется то в сторону повышения, то понижения. При этом перегретая вода при высоких температурах имеет плохие смазывающие свойства, а высокое давление оказывает повышенную нагрузку на торцовое уплотнение, в результате чего его ресурс уменьшается. Для исключения такого последствия необходимо обеспечить термостабильное состояние в зоне торцового уплотнения. Это достигается с помощью плана обвязки 02+23 с применением теплообменника, который охлаждает воду, подаваемую в зону торцового уплотнения, и за счет использования встроенной камеры охлаждения в самом насосе, которая при любой температуре (120°С или 250°С) обеспечит термостабильный режим работы данного узла. Таким образом, узел торцового уплотнения работает в благоприятном для себя режиме, независимо от знакопеременного режима установки.
Сероочистка газа
Соединения серы по отрицательному воздействию на окружающую среду занимают одно из первых мест среди загрязняющих веществ.
Основной источник загрязнения соединениями серы является сжигание угля и нефтепродуктов. 96% серы поступает в атмосферу Земли в виде SO2, остальное количество приходится на сульфаты, H2S, CS2, COS и др. В виде пыли элементная сера раздражает органы дыхания, слизистые оболочки человека, может вызывать экземы и другие нарушения. Предельно допустимая концентрация серы в воздухе составляет 0,07 мг/м3 (аэрозоль, класс опасности 4). Многие соединения серы токсичны.
В связи с этим в России нефтеперерабатывающие заводы переходят на производство топлива по стандарту Евро-5, благодаря которому существенно снизится содержание вредных веществ (сернистых соединений) в автомобильных выхлопах и повысится экологичность получаемого топлива. В настоящее время активно ведется модернизация производств с применением более эффективных схем сероочистки газа и требуется более современное высокотехнологичное оборудование для обеспечения этого процесса.
Технологический процесс сероочистки газа представляет собой процесс, в котором с помощью насосов диоксид серы SO2 (так называемый дымовой газ) проходит очистку водным раствором известняка и превращается в гипс. Основная цель – очистить газ от оксида и диоксида серы. Для установок очистки дымовых газов регенерации KSB поставляет следующие насосы: насосы рециркуляции скруббера (серия KWP), насосы фильтрующего модуля (KWP и LCC), насосы фильтрата (KWP и LCC) и насосы отходящих стоков (Amarex KRT).
Так, для подачи раствора в скруббер идеальными агрегатами являются одноступенчатые горизонтальные насосы KSB серии KWP, которые могут перекачивать воду, пульпу без волокнистых примесей, а также суспензии с содержанием сухого остатка до 5%. Выбор в пользу этих агрегатов делается в связи с их полным соответствием техническим условиям и предъявляемым заказчиками требованиям: во-первых, перекачивается циркуляционный раствор орошения колонны скруббера, в котором присутствует катализаторная пыль, при этом необходимо учитывать, что раствор может кристаллизоваться при температуре 40 °С; во-вторых, установки сероочистки эксплуатируются в течение очень длительных периодов и, соответственно, насосы должны обладать достаточным запасом эксплуатационной надежности и износостойкости (минимальный межремонтный пробег 4 года).
Насосы серии KWP из высокопрочного материала Noridur DAS (износостойкая дуплексная сталь) на протяжении нескольких десятилетий успешно применяются как на мировых объектах, так и в России.
В России, например, в 2014 г. ООО «КСБ» осуществило поставку насосов KWP из материала Noridur для обеспечения рециркуляции раствора орошения скруббера и фильтрующего модуля для комбинированной установки каталитического крекинга в рамках реализации проекта очистки дымовых газов регенерации на одном из нефтеперерабатывающих заводов РФ.
Надежность конструкции всех находящихся под давлением деталей насоса KWP обусловлена применением коррозионнои абразивостойкого материала Noridur DAS, высоким качеством литья и особенностью конструкции. Корпус насоса оснащен бронедиском со стороны всасывания, диагональный зазор повышает износостойкость агрегата. Вал насоса не соприкасается с перекачиваемой средой, лопатки на тыльной стороне рабочего колеса уменьшают осевое усилие и снижают нагрузку, приходящуюся на уплотнение вала.
Размеры ротора и подшипников выбраны с учетом прогиба вала менее 0,05 мм в зоне уплотнения вала и увеличенного срока службы подшипникового узла.
Немецкий концерн KSB имеет многолетний опыт проектирования, изготовления и поставки насосного оборудования для решения многих специализированных задач, связанных с процессом производства элементарной серы, серной кислоты, а также очистки дымовых газов. В настоящее время концерн KSB сотрудничает с ведущими фирмами и является одним из поставщиков насосного оборудования для крупнейших мировых лицензиаров. Многие десятилетия российские нефтеперерабатывающие и нефтехимические предприятия отдают свое предпочтение уникальным конструкторским решениям KSB с применением высокотехнологичных надежных насосов для организации и модернизации технологических процессов.
