Рис. 4. Насадка «Вакупак»

Автор: Ю.Н. Лебедев, В.Г. Чекменёв, М.Б. Вихорев (НПК «Кедр-89»).

Опубликовано в журнале Химическая техника №1/2015

Создание и серийное освоение производства новой техники – длительный и дорогостоящий процесс, требующий наличия высококвалифицированных специалистов, соответствующей экспериментальной и производственной базы. Всем этим располагает НПК «Кедр-89», созданная в 1989 г. с целью внедрения достижений российской науки и техники при модернизации действующих и строительстве новых объектов нефтеперерабатывающей, нефтехимической и газовой промышленности.

Научно-технический персонал компании состоит из специалистов, обладающих большим опытом работы в головных научно-исследовательских и проектных институтах (ВНИИнефтемаш, ВНИИ НП, ГрозНИИ, БашНИИ, ГИАП, НИИхиммаш и др.). Компания ежегодно инвестирует значительные средства в совершенствование экспериментальных стендов и компьютерного центра, который располагает самой современной высокопроизводительной вычислительной техникой – рабочей станцией, включающей 40-ядерный процессор с 512 ГБ оперативной памяти, что дает возможность решать задачи с числом конечных элементов более 200 миллионов.

Современный набор лицензионного программного обеспечения: ANSYS CFX, ANSYS ICEM CFD; PV ELITE; PVP-DESIGN; ASTRA-NOVA; SCAD OFFICE; ANSYS Mechanical и др. – позволяет моделировать процессы гидродинамики и теплопередачи в каналах со сложным трехмерным течением и высокой турбулентностью.

Компьютерное моделирование рассматривается как составная часть общей программы разработки нового технологического оборудования, позволяющая минимизировать капитальные и эксплуатационные затраты, сократить время разработки и оптимизировать конструкции.

В результате в НПК «Кедр-89» создано и освоено серийное производство на заводах химического машиностроения высокоэффективного оборудования, которое успешно эксплуатируется в составе многих установок на нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах НК «Роснефть», НК «Славнефть», ОАО «Газпромнефть», НК «Лукойл», ОАО «Газпром Нефтехим Салават» и др.

Так, многолетний опыт эксплуатации контактных устройств для массообменных колонн для процессов ректификации, абсорбции, экстракции, осушки, разработанных в НПК «Кедр-89», показал, что оно соответствует современному мировому уровню и вполне конкурентоспособно.

Тарелки

Центробежные тарелки (рис. 1).

Рис. 1. Центробежная тарелка конструкции НПК «Кедр-89»: 1 – полотно тарелки; 2 – переточная труба; 3 – сепарационная обечайка
Рис. 1. Центробежная тарелка конструкции НПК «Кедр-89»:
1 – полотно тарелки; 2 – переточная труба; 3 – сепарационная обечайка

Преимущества центробежных тарелок:

  • высокая производительность по газу и жидкости (в 2–3 раза выше, чем тарелок барботажного типа);
  • широкий диапазон устойчивой эффективной работы, который составляет 4…6 (у барботажных тарелок – 2…4) при сохранении высокой эффективности разделения при изменении объемов потоков как газа, так и жидкости;
  • возможность работы с сильно пенящимися средами;
  • существенное увеличение производительности существующего аппарата.

Преимущества центробежных тарелок было неоднократно подтверждены при реконструкции действующих установок:

  • в 2000 г. реконструкция абсорбера 72С01 Астраханского ГПЗ диаметром 2600/4000 мм с заменой ситчатых тарелок, предусмотренных проектом фирмы Technip (Франция) центробежными тарелками, позволила на 8–10% увеличить производительность установки. При этом содержание Н2S в очищенном газе составило 0,0073 г/м3 (при норме 0,012 г/м3), содержание СО2 – менее 2,7 ppm (норма 150 ppm). Перепад давления в абсорбере после реконструкции составил не более 0,0025 МПа;
  • в 2004 г. реконструкция деэтанизатора К-11 диаметром 2600/3000 мм на установке ЭП-300 ОАО «Газпромнефтехим Салават» по замене клапанных тарелок центробежными, позволила на 25–30% увеличить производительность, улучшить качество разделения (содержание С3 в дистилляте менее 0,05% мол. при норме 0,1%, содержание С2 в остатке менее 0,5%), обеспечить КПД центробежных тарелок на уровне 75–80%, получить перепад давления в колонне 15…20 кПа, что свидетельствует о наличии у тарелок значительного запаса по производительности.
  • в 2010 г. при реконструкции щелочной колонны К-9 на установке ЭП-300 ОАО «Газпромнефтехим Салават» замена клапанных тарелок центробежными позволила увеличить производительность в 1,4 раза, снизить при этом перепад давления в колонне на 20–40%, уменьшить содержание СО2 в очищенном пирогазе (не более 6…9 ppm), исключить вынос щелочи из промывной секции колонны.

Область применения центробежных тарелок – процессы ректификации и абсорбции под давлением, осушка газа, регенерация аминов, отпарка растворителей.

Конструкция центробежной тарелки защищена патентами в России и США. Лицензия на изготовление тарелки на территории США куплена компанией Koch International (США), где тарелка производится под торговой маркой ULTRAFRAC.

Рис. 2. Клапанная тарелка конструкции НПК «Кедр-89»

Рис. 2. Клапанная тарелка конструкции НПК «Кедр-89»

Высокоэффективные тарелки барботажного типа

Клапанные тарелки (рис. 2) конструкции НПК «Кедр-89» по всем показателям не уступают клапанным тарелкам фирмы Koch-Glitch. Они характеризуются высокой для тарелок этого типа эффективностью разделения, широким диапазоном устойчивой работы, низким гидравлическим сопротивлением.

Рис. 3. Щелевидная и комбинированная тарелки: 1– неподвижный клапан трапециевидной формы; 2 – полотно щелевидной тарелки; 3 – полотно комбинированной тарелки
Рис. 3. Щелевидная и комбинированная тарелки:
1 – неподвижный клапан трапециевидной формы;
2 – полотно щелевидной тарелки;
3 – полотно комбинированной тарелки

Щелевидные тарелки (рис. 3) конструкции НПК «Кедр-89» имеют следующие достоинства: простота конструкции; возможность работы в средах с отложениями осадков; эффективная работа при низких паровых нагрузках. Характеристики тарелки соответствуют тарелкам Glitch-V0, Sulzer-V-Grid (MVG, SVG, MMVG), UOP, Nutter.

Комбинированные тарелки (рис. 3).

На базе трапециевидно-клапанной и щелевидной тарелок разработана комбинированная щелевидно-клапанная тарелка, которую характеризует более широкий диапазон работы, чем у отдельно взятых щелевидных и клапанных тарелок, высокая эффективность разделения, особенно при низких нагрузках по жидкости.

Все тарелки барботажного типа легко устанавливаются на опорные конструкции зарубежных тарелок без применения огневых работ в колонне.

Регулярная насадка

Насадка «Вакупак» (рис. 4). По своим показателям насадка не уступает таким зарубежным аналогам, как Sulzer Mellapak 125, Koch Flexipak 3x/3y, Clitch Gempak 1A, Intalox 4T.

Рис. 4. Насадка «Вакупак»
Рис. 4. Насадка «Вакупак»

Насадка характеризуется высокой производительностью, низким гидравлическим сопротивлением. Эффективность разделения: 1,5…2 теоретических тарелки на 1 м высоты насадки. Насадка изготавливается из просечно-вытяжного листа толщиной 0,8 мм, что обеспечивает больший срок ее службы.

Насадка «Кедр» (рис. 5). Насадка по своим характеристикам является аналогом таких зарубежных устройств, как Sulzer Mellapak 250, Koch Flexipak 2, Clitch Gempak 2A, Intalox 1,5T.

Рис. 5. Насадка «Кедр»
Рис. 5. Насадка «Кедр»

Эффективность разделения насадки: 3…4 теоретических тарелки на 1 м высоты насадки.

В 2003 г. на вакуумных колоннах АВТ-1, АВТ-3 и АВТ-4 ОАО «Уфанефтехим» [4] была проведена реконструкция с заменой вышедшей из строя насадки западных фирм насадкой «Вакупак» и «Кедр». По результатам фиксированного пробега установлено, что насадки «Вакупак» и «Кедр» по эффективности идентичны западным насадкам, ранее работавшим в колоннах. Высота, эквивалентная одной теоретической тарелке, для насадки «Вакупак» составляет 700…750 мм для насадки «Кедр» – 420…450 мм.

Сепарационное оборудование (рис. 6)

Рис. 6. Сепарационное оборудование: 1 – каплеуловитель «Ультрасет» из полимерных нитей; 2 – каплеуловитель «Ультрасет» из коррозионно-стойкой сетки; 3 – каплеуловитель «КСМ»
Рис. 6. Сепарационное оборудование: 1 – каплеуловитель «Ультрасет»
из полимерных нитей;
2 – каплеуловитель «Ультрасет» из коррозионно-стойкой сетки; 3 – каплеуловитель «КСМ»

Каплеуловитель «Ультрасет». Каплеуловитель «Ультрасет» изготавливается из гофрированной сетки, связанной из полимерных нитей и/или вязанной гофрированной коррозионно-стойкой сетки. По эффективности сепарации и производительности каплеуловители «Ультрасет» не уступают известным конструкциям «DEMISTER» и «YORK».

Каплеуловитель «Ультрасет»установлен в следующих аппаратах установок, спроектированных по базовым проектам западных компаний: l установка производства серы (WorleyParsons) в ОАО «АНХК» – сепаратор факельного газа, отбойный сепаратор топливного газа; l установка АВТ-6 (Axens) в ОАО «Газпромнефтехим Салават» – сепаратор факельный, сепаратор ВСГ,сепаратор компрессора циркуляционного ВСГ.

Каплеуловитель струнного типа (КСМ). Каплеуловитель изготавливается из полимерных или коррозионно-стойких нитей, определенным образом зафиксированных на металлическом каркасе. Каплеуловитель характеризуется высокой удельной производительностью по газу (в 3 раза выше, чем сетчатых каплеуловителей), а также возможностью работы на загрязненных и пенящихся средах. Не имеет зарубежных аналогов.

За 25 лет работы Научно-производственная компания «Кедр-89» накопила огромный положительный опыт разработки и реализации проектов модернизации действующих установок и строительства новых современных установок для нефтепереработки и нефтехимии. Во всех проектах, в том числе выполненных по технологиям ведущих западных компаний – UOP (США), ABB Lummus Global (США), Axens (Франция), Shell (Голландия), Parsons (США) и др., нашей компанией было получено согласие Лицензиаров на использование более 80% основного технологического оборудования российского производства, в том числе разработанного в НПК «Кедр-89».

Все установки после фиксированного пробега сданы в эксплуатацию в полном соответствии с техническими заданиями и успешно эксплуатируются.