Насосы KSB для технологических процессов производства элементарной серы и сероочистки дымовых газов
В. С. ДРАГОМАН, О. В. ИСУПОВА – ООО «КСБ»
Сера является шестнадцатым по химической распространённости 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. Перекачка 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 обогревается полностью 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» азотом. Данная схема торцовых уплотнений предлагается компанией EagleBurgmann (Германия).
Насос CTN
Вертикальный насос с трансмиссионным валом, с двухзавитковым спиральным корпусом, имеющим поперечный разъем, для мокрой или сухой установки, с радиальным колесом, однопоточный, одно или двухступенчатый, возможно также обогреваемое исполнение. Исполнение по ATEX.
Область применения: Для перекачивания химически агрессивных жидкостей, слабозагрязненных жидкостей или жидкостей с незначительным содержанием твердых частиц в химической и нефтехимической промышленности.
DN (мм) – 25-250/250-400
Q [м3/ч] – до 950
H [м] – до 115
p [бар] – до 16
T [°C] – до +300
Здесь необходимо учитывать, что обязательно требуется специальная система подачи азота к газодинамическому уплотнению. Есть также вариант комплектации 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 режимах (температура +250°С), которые в течение суток меняются. При переключении с одного режима на другой насосы должны плавно охлаждаться со скоростью 45–40°С в час. Для обеспечения надежной работы в таком режиме наиболее подходящими являются насосы серии RPH со специальным одинарным торцовым уплотнением. При 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.
Насос RPH
Горизонтальный центробежный насос со спиральным корпусом, имеющим поперечный разъем, в процессной конструкции по API 610, ISO 13709 (для тяжелых режимов работы), тип OH2, с радиальным рабочим колесом, однопоточный, одноступенчатый, с расположенными на уровне оси насоса опорными лапами, при необходимости с предвключенным шнеком. Исполнение по ATEX.
Область применения: На нефтеперерабатывающих заводах, в нефтехимической и химической промышленности, а также на электростанциях, прибрежных и шельфовых буровых платформах.
DN (мм) – 25–400
Q [м3/ч] – до 4150
H [м] – до 270
p [бар] – до 110
T [°C] – от -70 до +450
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 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, где требуется более современное высокотехнологичное оборудование для обеспечения этого процесса.
Насос KWP
Горизонтальный насос со спиральным корпусом, имеющим поперечный разъем, в моноблочном или процессном исполнении, одноступенчатый, однопоточный с разнообразной геометрией рабочих колес: канальные, открытые многоканальные и свободновихревые. Исполнение по ATEX.
Область применения: Для перекачивания очищенных сточных вод, загрязненной воды, пульпы всех видов без волокнистых примесей и суспензий с содержанием сухого остатка до 5% и максимальной плотностью 2000 кг/м3.
DN (мм) – 40–900
Q [м3/ч] – до 15000
H [м] – до 100
p [бар] – до 10
T [°C] – от -40 до +140
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 (AmarexKRT).
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, причем 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. Например, в 2014 году компания ООО «КСБ» осуществила 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.
Насос LCC-M
Соприкасающиеся с перекачиваемой средой детали (корпус, рабочее колесо и вакуумная плита/втулка) из отбеленного чугуна. Оптимизированная конструкция для простого монтажа и демонтажа для проведения технического обслуживания и инспекционных осмотров.
Область применения: Оптимально подходит для больших напоров, предназначен для перекачки сильно корродирующих жидкостей с содержанием твердых материалов, в промышленных установках сероочистки, в горнодобывающей промышленности, гидротранспорте золы и вскрышных пород.
Q [м3/ч] – до 3405
H [м] – до 90
p [бар] – до 16
T [°C] – до +120
Надежность конструкции всех находящихся под давлением деталей насоса KWP обусловлена применением коррозионно- и 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.
