Содержание к диссертации
Введение
1. Глава I Литературный обзор 8
1.1. Физико-химические свойства серы 8
1.2. Механизм растворения сероводорода в сере 9
1.3. Проблемы при использовании жидкой недегазированной серы 19
1.4. Химизм процесса дегазации 21
1.5. Факторы влияющие на процесс 21
1.5.1. Время пребывания серы в резервуаре хранения 22
1.5.2. Влияние температуры 22
1.5.3. Катализатор 25
1.5.4. Влияние перемешивания 26
1.5.5. Применение продувочного газа 27
1.6. Технологии дегазации серы 28
1.6.1. Процесс дегазации фирмы "SNE(a)P" 28
1.6.2. Процесс дегазации фирмы "Shell" 29
1.6.3. Процесс дегазации фирмы "Exxon" 30
1.6.4. Процесс дегазации фирмы "Texasgulf" 32
1.6.5. Процесс дегазации фирмы D'GAASS 32
1.6.6. Процесс дегазации фирмы "Amoco" 34
1.6.7. Процесс дегазации Hyspec фирмы "Ргосог" 35
1.6.8. Патентный обзор процессов дегазации 37
1.6.9. Сравнительная характеристика методов дегазации серы 43
1.7. Выводы из литературного обзора. Цель и задачи исследования 45
2. Глава II Методы определения содержания сероводорода 46
2.1 .Методы определения содержания сероводорода в газах 46
2.1.1. «Газы горючие природные. Методы определения сероводорода и меркаптановой серы» по ГОСТ 22387.2-97 46
2.1.2. Определение содержания сероводорода в атмосферном воздухе по РД 52.04.186-189 46
2.1.3. Определение содержания сероводорода в атмосферном воздухе (производственные инструкции ПИ-34- ВЧ-2005, ПИ-34 - ВЧ-2005 применяемые на Астраханском ГПЗ) 47
2.2.Методы определения содержания сероводорода в сере 48
2.2.1. Метод фирмы «ТЕКНИП» 48
2.2.2. Определение содержания сероводорода в сере с помощью индикаторных трубок 48
2.2.3. Определение содержания сероводорода в сере по методике С\Б-7, ЛУРГИ 48
2.2.4. Определение содержания гидрополисульфидов в сере 48
2.2.5. Методика определения содержания сероводорода в жидкой сере ПР 51-31323949-64-2004 49
2.2.6. Раздельное определение НгЭ и гидрополисульфидов в сере 57
3. Глава III Экспериментальная часть
3.1. Дегазация с применением воздуха в различных соотношениях с аммиаком 62
3.2. Дегазация серы на катализаторах процесса Клаус 65
4. Глава IV Разработка эффективного метода дегазации серы 74
4.1.Описание технологической схемы дегазации применяемой на Астраханском ГПЗ 74
4.2. Анализ причин ухудшения анализов по содержанию сероводорода в жидкой сере 78
4.3. Технические разработки по совершенствованию технологии 8ЫЕ(а)Р .80
4.3.1. Изменение схемы распыления жидкой серы 80
4.3.2. Дегазация с подачей воздуха на всас серных насосов 80
4.3.3. Дегазация жидкой серы с применением эрлифтов 83
4.3.4. Дегазатор- окислитель 86
4.3.5. Технология очистки жидкой серы с применением высокочастотных колебаний 93
4.3.5.1. Механизм высокочастотной дегазации 93
4.3.5.2. Влияние мощности излучателя и частоты на скорость массообмена 102
4.3.5.3. Результаты проведенных экспериментов 106
4.3.5.4. Описание технологи очистки серы от сероводорода 109
5. Глава V Технико-экономическая оценка эффективности технологии 112 CLASS
5.1. Производственная программа 113
5.2. Расчет показателей использования мощности установки 115
5.3. Определение стоимости основных фондов установки 116
5.4. Определение показателей по труду и заработной плате 117
5.5. Расчет заработной платы 119
5.6. Определение себестоимости продукции 122
5.7. Расчёт прибыли 127
5.8. Заключение 131
Выводы 132
Список использованной литературы 133
- Патентный обзор процессов дегазации
- Методика определения содержания сероводорода в жидкой сере ПР 51-31323949-64-2004
- Дегазация с подачей воздуха на всас серных насосов
- Расчет заработной платы
Введение к работе
Актуальность проблемы. Объемы производства серы непрерывно увеличиваются в связи открытием новых месторождений природных газов, нефти, угля, руд цветных и черных металлов. В настоящее время в мире производится около 70 млн. тонн серы в год. За последние 20 лет мировая структура производства серы из различного серосодержащего сырья существенно изменилась. Около 90% серы получают из сероводорода, содержащегося в природном газе. Основным потребителем серы является сернокислотная промышленность. Наиболее благоприятными технико-экономическими показателями характеризуются установки производства серной кислоты на основе газовой серы, получаемой по методу Клауса. Эта сера содержит растворенный сероводород и одним из путей снижения себестоимости ей производства является уменьшение затрат на дегазацию. В последнее время разработан ряд процессов дегазации серы, что позволило значительно сократить затраты. Вместе с тем, технологии дегазации, применяемые на современных установках производства серы, имеют ряд недостатков. Несовершенство технологий фирм „Exxon" „Shell", "Amoco", схем дегазации SNE(a)P в необходимости установки больших по объему емкостей сбора жидкой серы (для обеспечения обязательного времени дегазации 8-14 часов), что требует больших капитальных и эксплуатационных затрат. Во время следования серы с температурой 160-170С от технологических аппаратов до емкости сбора быстро образуются гидрополи-сульфиды. В некоторых процессах для сокращения времени дегазации в качестве катализатора распада гидрополисульфидов применяют аммиак, но при этом образуются аммонийные соли. Самая устойчивая из них твердый четырехсершетьга азот N2S4 накапливается в сере и возникает необходимость периодической очистки насосов, распылительных форсунок и трубопроводов. При применении аммиачной каталитической дегазации возникают проблемы забивки горелок на заводах производства серной кислоты. Для смешения серы с аммиаком применяются насосы, работающие в высокоагрессивной среде, свободный пробег редко лревыша-
ет 1200 часов, после чего требуется их демонтаж и ремонт. Степень дегазации снижается также из-за плохого смешения катализатора с серой, при этом значительная часть аммиака теряется. Технология SNE(a)P, применяемая на Астраханском газоперерабатывающем заводе (АГПЗ) предусматривает громоздкую систему обогреваемых циркуляционных серопроводов, трубопроводов отсоса газов, работающих в коррознонно-активной среде. За время эксплуатации в результате капитальных ремонтов серных ям их полезный объем значительно сократился, поэтому допустимое время дегазации в расчете на максимальную проектную производительность уменьшилось в 1,5 раза. В то же время, неиспользуемый («.мертвый») остаток серы в ямах увеличился с 13% (проект SNE(a)P) до 22 - 44%, что также отрицательно влияет на процесс. Кроме того, процесс SNE(a)P уже не соответствует современным требованиям к аппаратурному оформлению и качеству товарной серы, а значительные капитальные затраты на ремонт серных ям требуют разработки и внедрения новых способов для обеспечения гарантированного содержания в дегазированной сере H2S (менее 10 ррт)
Цель и задачи исследования.
Целью работы явилось совершенствование технологических схем установок дегазации жидкой серы и разработка оптимального метода дегазации сероводорода из жидкой серы на установках АГПЗ. Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
1. Проанализировать режим работы установок Клауса и узлов дегазации серы на АГПЗ и выявить влияние технологических параметров на дегазацию жидкой серы, а также определить причины периодического ухудшения процесса на установках получения элементарной серы Астраханского ГПЗ
2 Исследовать дегазацию промышленных образцов жидкой серы с использованием различных продувочных газов и катализаторов.
3. Разработать новый метод дегазации жидкой серы на установках получения
элементарной серы АГПЗ. Научная новизна:
В работе впервые:
Проиедены эксперименты по дегазации жидкой серы под давлением в обоїре-ваемой насадочиой колонне на катализаторах процесса Клаус КТК-3, АО-К1, АО-К2, CRS-31, активированном угле с использованием инертного газа, воздуха, кислорода.
Разработан способ раздельного определения содержания свободного сероводорода и гидрополисульфидов в жидкой сере.
Исследовано влияние условий ультразвуковой обработки на дегазацию жидкой серы. Определены оптимальные условия дегазации. Предложена технология очистки жидкой серы от сероводорода.
Практическая значимость:
Разработаны и внедрены мероприятия по модернизации, используемой на АГПЗ технологии SNE{a)P, что позволило сократить расход аммиака на дегазацию серы на 20%.
Разработана и внедрена установка дегазации на основе эрлифтов, что позволило отказаться от использования насосов для циркуляции серы.
Внедрение дегазатора-окислителя позволило интенсифицировать дегазацию на установке. До 70 % растворенного сероводорода удаляется до ямы дегазации.
Разработана технология очистки серы, с применением ультразвука внедрение которой позволит улучшить технико-экономические характеристики процесса, снизить капитальные н эксплуатационные затраты, сократить расходы на дегазацию жидкой серы.
Апробация работы:
Основные положения диссертации доложены на пятой, шестой, седьмой всероссийской конференциях молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России, г* Москва. Конференции ТЭК г. Москва. ШЧх.
Публикации:
По теме диссертационной работы опубликованы 2 статьи и тезисы 4 докладов на научных конференциях. Получено решение о выдаче патента от 24.03.2010 на изобретение по заявке №2009100546/15(000678) от 11.01.2009.
Объем и структура работы.
Патентный обзор процессов дегазации
Технология SNE(a)P была первым широко используемым процессом дегазации. Процесс может быть периодическим или непрерывным. В случае периодического процесса, сера из емкости сбора установки Клауса откачивается насосом в специальную емкость дегазации, в которой установлены насосы для перемешивания и разбрызгивания серы через форсунки [39]. Образование мелких капель серы увеличивает поверхность раздела жидкой и газообразной фаз. Серу рециркули- руют и распыляют в течение нескольких часов, после чего откачивают в емкость для хранения. После окончания дегазации емкость освобождают и закачивают новую порцию недегазированной серы. Первоначально использовался катализатор - аммиак, небольшие количества которого подавали на всас циркуляционного насоса. Однако некоторые крупные потребители серы отказались закупать серу, произведенную с применением аммиачной каталитической дегазации, из-за выхода из строя горелок на заводах производства серной кислоты. Поэтому компания разработала катализатор Aquisulfur. Как отмечается, этот катализатор работает лучше, чем аммиак и не образовывает твёрдых солей. Общее время дегазации около 24 часов. Процесс SNE(a)P поточно поставлен на рынок и лицензирован Elf
В непрерывном процессе дегазации этой же фирмы (Рисунок 11) камера дегазации состоит из одного или нескольких отсеков. Выбор числа отсеков зависит от времени пребывания серы и скорости ее рециркуляции. Серу, поступающую с установки Клауса, собирают в секции, откуда ее забирает рециркуляционный насос и подает в форсунку для распыления. Сера поступает в первую стадию дегазации, куда она качается насосом и рециркулирует в яме через распылители, проходя через паровое пространство над жидкой серой. Вследствие того, что общий объем серы в дегазаторе регулируется путем поддержания постоянного уровня серы, такое же количество серы, какое поступает в секцию, перетекает во вторую. Второй насос, расположенный в этой секции, рециркулирует повторно жидкую серу в систему распыления. Более 83 систем дегазации Shell с мощностью от 6 до 4000 тонн серы в день находятся в действии или на стадии разработки и конструирования [1,12].
Дегазацию проводят по непрерывной схеме в емкости для сбора серы установки Клауса (Рисунок 12). Собственно процесс дегазации происходит в отпар- ной колонне, где сера интенсивно перемешивается барботирующим воздухом. Избыточное давление воздуха, подаваемого в отпарную колонну, составляет примерно 0,05 МПа, чтобы преодолеть статический напор серы. Во многих случаях для этого можно использовать избыток воздуха, отводимый из воздуходувок установок Клауса. Воздух играет роль окисляющего агента, а также является средством перемешивания. Десорбированный воздух, содержащий сероводород, вместе с добавочным потоком воздуха используется как продувочный газ для поддержания концентрации H2S в газовой фазе ниже нижнего предела взрываемости. Поскольку низ и верх отпарной колонны открыты, обеспечивается многократная рециркуляция серы. Для удаления продувочного газа из серной ямы и подачи ее в печь используется эжектор.[33] Большинство последних проектов Comprimo основано на дегазации H2S до 10 ррт без использования катализатора. Недостатком этого способа является высокое потребление энергии. Проект предусматривает применение катализатора, например аммиака. [41]
В этом процессе непрерывного действия (Рисунок 13) катализатор вводят в емкость для сбора серы, в жидкой форме, при помощи инжектора как это показано на рис. Первоначально процесс Еххоп требовал большого времени пребывания (3-5 суток) и применения химического катализатора для ускорения разложения H2Sx. В усовершенствованном процессе дегазации фирмы Еххоп используется барботаж воздуха через специальную форсунку, что обеспечивает перемешивание серы и облегчает десорбцию сероводорода с поверхности серы. Качество барботи- рующего воздуха не имеет особого значения, хотя рекомендуется использовать сепаратор для предотвращения конденсации воды на входе в яму. Воздух для барбо- тажа с давлением, приблизительно равным 0,7 МПа обычно подается газодувкой. Количество воздуха должно обеспечивать содержание H2S над жидкой серой менее 1%, так как накопление выделяющегося из серы сероводорода может стать причиной образования взрывоопасной смеси с воздухом. Барботаж воздуха может использоваться отдельно или непосредственно с каталитическим процессом. Сера в этом процессе непрерывно качается из ямы дегазации в емкость хранения. При использовании больших ёмкостей для сбора серы они могут использоваться и в качестве ёмкости дегазации, и в качестве ёмкости хранения. Содержание H2S в жидкой сере, направляемой на дегазацию с установки мощностью 150 т/день составляет 300-400 ррш, а после проведения дегазации -10-20 ррш. Процесс проводится с добавлением катализатора или без него. Технология реализована на четырех промышленных установках. К недостаткам процесса следует отнести длительность процесса (около суток) и высокие расходы на обслуживание специальных форсунок.
В процессе дегазификации фирмы «Texasgulf» жидкая сера рециркулирует в скруббере, который располагается на резервуаре серы. Внутри скруббера предусмотрены перегородки, которые располагаются по высоте вплоть до низа резервуара серы [42].
Перегородки располагаются таким образом, что они обеспечивают каскадный поток при стекании серы. Жидкая сера перемешивается, что помогает освобождению Н28. Отверстия под перегородками служат каналами для отвода газообразного сероводорода. Газообразный сероводород из резервуара и скруббера удаляются через наружный кожух колонны.
Методика определения содержания сероводорода в жидкой сере ПР 51-31323949-64-2004
На основе литературных данных можно сделать вывод, что существующие процессы дегазации жидкой серы энергоемки, требуют использования специальных. серных насосов и недостаточно надежны из-за большого количества факторов влияющих на процесс. Усовершенствование существующих процессов является актуальной задачей. Еще более актуальна разработка новых простых технологий процесса дегазации для использования их не только на крупнотоннажных установках, но и на небольших установках большинства газо- и нефтеперерабатывающих заводов. Анализ опыта эксплуатации описанных процессов дегазации на действующих предприятиях в России и за рубежом показал, что широко используемые процессы дегазации в серных ямах требуют существенного времени пребывания серы и заметных трудозатрат. В последнее время в отечественной литературе появились сообщения [20, 21] о новых разработках процесса дегазации, но они требуют доработки и полупромышленной проверки до промышленной реализации. Поэтому основными задачами работы явились:
Провести анализ работы установок Клауса и узла дегазации серы на Астраханском ГПЗ и выявить влияние технологических параметров на дегазацию жидкой серы.
Исследовать дегазацию промышленных образцов жидкой серы с использованием различных продувочных газов. Определить причины периодического ухудшения процесса дегазации на установках получения элементарной серы Астраханского ГПЗ 4. Разработать новый способ дегазации жидкой серы, полученной на установках Клауса Астраханского ГПЗ. Сущность метода заключается в поглощении сероводорода и меркаптанов, содержащихся в природном газе, раствором хлористого кадмия с последующим йодометрическим титрованием. Газ, объем которого замеряется газовым счетчиком, проходит через поглотительные склянки с 50см3 раствора хлористого кадмия со скоростью не более 1,5 дм /мин. Поглотительный раствор собирают в коническую колбу, добавляют 10 см3 0,1 н раствора йода и оттитровывают избыток йода 0,1н раствором тиосульфата натрия до исчезновения синей окраски. Параллельно проводят контрольный опыт. Определение содержания сероводорода в атмосферном воздухе (РД 52.04.186 - 189) Сущность метода заключается в улавливании сероводорода из воздуха пленочным хемосорбентом и его фотометрическом определении. Атмосферный воздух в количестве 80дм с помощью электроаспиратора ЭА-1 прокачивается в течение 20 минут через сорбционную трубку СТ-212 с пленочным сорбентом (суспензионный раствор комплекса кадмия с триэтаноламином). Затем сорбционную трубку помещают в пробирку, содержащую 4 см дистилированной воды и 1 каплю раствора хлорного железа, и оставляют на 30 мин до полного развития окраски. Измерение оптической плотности нулевого раствора (di) и раствора, содержащего сероводород (d2), проводят на фотоэлектороколориметре КФК-3. Определение содержания сероводорода в атмосферном воздухе (производственные инструкции ПИ-34-ВЧ-2005, ПИ-35- ВЧ-2005 применяемые на Астраханском ГПЗ) Сущность метода заключается в просасывании атмосферного воздуха через индикаторные трубки (отечественные индикаторные трубки ГХМ МУ5 ТУ 12.43.01 166- 86; H2S - 0,0066%; импортные индикаторные трубки DRAGER TUBES (Cat СН 28101) 0,25 % об. 10 мм окрашенного столба - 0,41 % об). Просасывание воздуха производится через газораспределитель химический ГХ - 4 (индикаторные трубки) с помощью аспиратора сильфонового AM - 5 (ПИ- 34-ВЧ-2005) или универсального газоанализатора УГ - 2 (ПИ-35-ВЧ-2005). По методике ПИ-34-ВЧ-2005 объем анализируемого воздуха 100+5 мл. Продолжительность 15 минут. По методике ПИ-35-ПЧ-2005 30 —300 мл. Продолжительность прокачивания 2 — 5 мин. Условия проведения анализа: 740 —780 мм. рт. ст; влажность не более 90 %; температура 15- 30С. Погрешность ± 10%. Сущность метода заключается в измельчении серы, растворении ее в смеси растворителей и аргентометрическом титровании. Навеска серы (от 2 до 5 г), предварительно размельченная в ступке, переносится в колбу и растворяется в течение 5 минут в сероуглероде (60 мл). Затем в колбу добавляется диметисульфоксид (30 мл), нормальный бутиловый спирт (10 мл) и насыщенный раствор нитрата калия (0,2 мл). Потенциометрическое титрование проводят с помощью нитрата серебра. Точность анализа ± 5%. Определение содержания сероводорода в сере с помощью индикаторных трубок [23] Сущность метода заключается в отдувке суммарного сероводорода (свободного и выделившегося в результате разложения гидрополисульфидов) и улавливании его индикаторной трубкой.
Навеска серы в количестве 196± 0,5г и хинолин (катализатор разложения H2SX) в количестве 0,25г (около 4-5 капель) помещаются в колбу, устанавливают пробку с двумя отверстиями: одно — для трубки, в которую подается азот, другое - для индикаторной трубки (высокоточная газодетекторная трубка Китагавы). Колбу устанавливают на горячую пластину, снабженную вибратором. Для расплава серы требуется приблизительно 50-60 минут. Время продувки до снятия показаний 90 минут. Замерив высоту столба потемневшего индикатора в трубке и умножив эту величину на 10, получаем содержание ТЬБ в сере в ррт. Трубки Китагавы имеют градуировку с делениями 0,5 - 4,0 %. Если высота столба окрашенного красителя превышает 4,0 %, продолжают опыт и используют дополнительную индикаторную трубку, при установке которой соблюдают необходимые меры безопасности. Точность анализа ± 5 ррт.
Дегазация с подачей воздуха на всас серных насосов
Высокочастотные колебания вызывают в объеме жидкой серы специфические явления - кавитацию и вихревые акустические течения. Они представляют собой стационарные вихревые потоки жидкости вблизи препятствий на пути распространения ультразвука. Чем выше интенсивность колебаний, тем больше скорость этих потоков, тем активнее протекают под их воздействием процессы тепло- и массо- переноса, перемешивания жидкости. Процесс ультразвуковой дегазации можно разделить на три стадии: 1. Небольшие воздушные пузырьки, существующие в жидкости, растут за счет диффузии в них растворенного газа. 2. Пары или группы мелких пузырьков коалесцируют, образуя пузырьки больших размеров. Эта фаза обусловлена действием акустических потоков, радиационного давления, сил Бьеркнеса и Бернулли. 3. Выросшие пузырьки, обладая большей плавучестью, быстрее поднимаются к поверхности и покидают жидкость. Сопоставляя кинетику процесса дегазации [108] при низких интенсивно- стях звука, когда кавитация заведомо отсутствует, и при наличии кавитации можно сделать вывод о существовании оптимальной для дегазации области интенсивностей, в пределах которой скорость изменения концентрации газа наибольшая. Эта область со стороны меньших значений интенсивности ограничена величиной кавитационного порога. Совпадающее с возникновением кавитации увеличение скорости массообмена связано с действием двух факторов: 1. Увеличению числа пузырьков-зародышей, происходящему в результате образования и отделения микропузырьков с поверхности пузырьков 2. Повышению диффузионного потока газа на пузырек вследствие увеличения поверхности раздела фаз.
При распространении волны даже сравнительно небольшой интенсивности (всего несколько ватт на квадратный сантиметр) в жидкости возникает переменное звуковое давление, амплитуда которого достигает порядка нескольких атмосфер. Под действием этого давления жидкость попеременно испытывает сжатие и растяжение. Растягивающие усилия в области разрежения волны приводят к образованию в жидкости разрывов, т. е. мельчайших пузырьков, заполненных газом и паром. В звуковом поле эти пузырьки колеблются; вследствие диффузии растворенного газа и коалесценции их размеры увеличиваются. Укрупненные пузырьки, обладая большей скоростью всплывания, быстрее покидают жидкость. Схематично этот процесс показан на рис. 38 [110]. пузырька и микропотоками. Увеличение размеров пузырьков вследствие диффузии вызывает изменение начальной кривой их распределения в соответствии с длительностью, частотой и интенсивностью звука. Новая кривая распределения пузырьков 2 сдвинута относительно начальной, кривой в сторону больших значений их радиусов и обладает максимумом, соответствующим резонансу пузырьков на частоте звукового поля. Площади фигур, ограниченных начальной кривой распределения, и кривой, полученной после озвучивания, определяют объем газа, содержащегося во всех пузырьках до и после озвучивания. Таким образом, количество растворенного в жидкости газа, перешедшего в пузырьки, можно оценить как разность площадей названных фигур. Чтобы определить количество газа, которое, будучи абсорбировано пузырьками, выделится из жидкости за определенный промежуток времени, следует учесть, что скорость всплывания пузырька зависит от его радиуса. Для статического случая эта зависимость показана кривой 3 на рис. 38. В звуковом поле эта кривая должна сместиться в сторону меньших значений радиусов пузырьков из-за увеличения скорости подъема пузырьков вследствие действия радиационного давления и благодаря увлечению пузырьков акустическими течениями. Если точке А пересечения кривой 3 с осью абсцисс в отсутствие звука соответствует максимальный радиус Я2 на кривой распределения пузырьков, то в звуковом поле из-за смещения кривой 3 точка А переходит в А , определяемую радиусом ЯЧ. Площадь заштрихованной области представляет то количество газа, которое может выделиться из жидкости в звуковом поле в результате диффузии в пузырьки растворенного газа и ускорения их всплывания. Из-за коалесценции пузырьков кривая 2 также сместится в сторону больших значений К (например, кривая 2 ), а это тоже вызовет некоторое увеличение площади заштрихованной области.
Акустические течения представляют собой стационарные вихревые потоки жидкости вблизи препятствий на пути распространения ультразвука. Чем выше интенсивность колебаний, тем больше скорость этих потоков, тем активнее протекают под их воздействием процессы тепло- и массопереноса, перемешивания жидкости. При достижении определенной интенсивности поля в технологическом объеме жидкости возникает кавитационная область, представляющая собой скопление кавитационных пузырьков. Форма ка- витационной области определяется характером звукового поля в объеме среды, причем кавитация образуется как на границе раздела фаз, так и в самой жидкости, принимая, вид кавитационных тяжей - цепочечного типа скоплений кавитационных пузырьков.
Кавитационные пузырьки в области жидкости возникают всякий раз, когда до этой области доходит фаза разряжения волны. Как правило, уже следующая за разрежением фаза сжатия приводит к захлопыванию большей части кавитационных пузырьков. Поэтому кавитационные пузырьки исчезают практически сразу вслед за прекращением обработки жидкости. Расширение пузырьков происходит при существовании в жидкости растягивающих или отрицательных давлений, а их сжатие — при положительных давлениях, превосходящих равновесное значение. Значения растягивающих давлений, при которых возможны разрыв жидкости и образование новой фазы- парогазового пузырька для чистых жидкостей, - определяются силой межмолекулярных связей. Поскольку работа по образованию новой поверхности единичной площади определяется поверхностным натяжением о, а расстояние, на которое надо раздвинуть частицы среды для разрыва межмолекуляр ных связей, равно приблизительно удвоенному расстоянию между соседними молекулами г, минимальное критическое растягивающее давление.
Расчет заработной платы
На основе экспериментальных данных с учетом требований ГОСТ 12.2.051-80 « Система стандартов безопасности труда. Оборудование технологическое ультразвуковое. Требования безопасности» разработана технология очистки жидкой серы от сероводорода. При этом непосредственно на выходе серы из конденсаторов (минимальное содержание полисульфидов) вместо гидрозатворов монтируется блок дегазации (см. рис 49). Выходящая из аппаратов жидкая сера очищается от механических примесей, после чего поступает на обработку. Распространяясь в объеме жидкой серы, колебания, образуют чередующиеся области высоких и низких давлений, создают зоны высоких сжатий и растяжений. В жидкости возникает акустическая кавитация- процесс неустойчивого изменения размеров парогазовых пузырьков при знакопеременном давлении в жидкости. В результате резкого изменения гидростатического равновесия жидкость разрывается, образуя многочисленные мельчайшие пузырьки газов и паров, находящихся до этого в жидкости в растворённом состоянии. В следующий момент, когда в жидкости начинается период высокого давления, ранее образующиеся пузырьки захлопываются. Процесс захлопывания пузырьков сопровождается образованием ударных волн с очень высоким местным давлением. Проведенные ранее эксперименты по дегазации жидкой серы в насадочной колонне показывают, что увеличение давления позволяет значительно интенсифицировать процесс дегазации. Так увеличение давления в рабочей зоне до 3 кг/см" увеличивает скорость дегазации в 2-3 раза. Для удаления сероводорода в нижнюю часть подается воздух от технологических воздуходувок установки. Применение воздуха позволяет значительно повысить эффективность дегазации, кроме того окисление предупреждает накопление пирофорных сульфидов железа. Технология предусматривает высокочастотную обработку до содержания сероводорода в сере до 83% от исходного, для доведения содержания до нормы качества в 10 ррш используется дегазатор окислитель. После обработки жидкая сера поступает в яму суточного хранения. Дегазатор оборудован системой пожарной безопасности- в случае повышения температуры выше 170С в газовое пространство подается водяной пар низкого давления. Аппарат обогревается паром низкого давления.
Интенсифицировать дегазацию серы (сократить время), тем самым снизить расход электроэнергии, значительно сократить количество аммиака для дегазации. Полностью отказаться от использования серных насосов для дегазации. Сократить емкость серной ямы (из-за снижения времени на дегазацию), тем самым снизить капитальные и эксплуатационные затраты. Применение воздуха предупреждает накопление пирофорных сульфидов железа, что улучшит качество серы и повысит безопасность установки. Дегазатор компактный, конструктивно прост, одновременно выполняет функцию гидрозатвора. Разработанная технология может быть применена на предприятиях неф- те- газоперерабатывающей промышленности в производстве получения элементарной серы для её дегазации до содержания сероводорода 10 ррш (требования к промышленным установкам). 5. Глава V Технико-экономическая оценка эффективности технологии Для определения целесообразности и эффективности инвестиций в проект произведен расчет основных технико-экономических показателей действующей на Астраханском ГПЗ установки по производству серы методом Клауса, использующей дегазацию жидкой серы по периодическому методу фирмы 8ЫЕ(А)Р и с применением разработанной технологии. Технология предусматривает высокочастотную обработку до содержания сероводорода в сере до 83% от исходного, для доведения содержания до нормы качества в 10 ррт используется дегазатор-окислитель. Достоинства предлагаемой реконструкции следующие: 1. Процесс дегазации можно осуществлять непрерывно, что ведет к сокращению времени дегазации; 2. Отказ от ямы суточного хранения жидкой серы упрощает контроль и техническое обслуживание узла дегазации и снижает себестоимость товарной продукции; 3. Проект предусматривает возможность отказа от впрыска аммиака, а следовательно повышение качества товарной серы и снижение ее себестоимости; 4. За счет предварительной дегазации серы возможно отказаться от двух насосов перекачки серы из ямы суточного хранения в яму дегазации, что ведет к снижению расходов на производство серы; 5. Так как воздух, используемый при дегазации, отбирается с линии нагнетания технологических воздуходувок, это не требует дополнительных затрат.
