К основному оборудованию установки относят следующие аппараты: реакторы-генераторы РГ-1,2; топки-подогреватели технологического газа ТП-1,2; конверторы каталитического превращения
технологического газа в элементарную серу КВ-1,2; сепаратор-уловитель капельной серы СУ, сепаратор топливного газа С-1 и печь дожига ПД-1.
В процессе нормальной эксплуатации установки поддерживаются основные технологические параметры, указанные в табл. 2.6.
Таблица 2.6
Основные параметры работы установки
| Наименование продукта и стадии процесса | Температура, С | Молекулярная масса | Расход, нм3/ч |
| Кислый газ, поступающий на переработку | 33,00 | ||
| Воздух на установку (без печи дожига) | 28,88 | ||
| Кислый газ в РГ-1 | 33,00 | ||
| Воздух в РГ-1 | 28,88 | ||
| Газ на выходе из РГ-1 перед входом в котел (I ступень) | 29,69 | ||
| Газ на выходе из I ступени перед входом во II ступень котла РГ-1 | 32,13 | ||
| Газ на выходе из котла РГ-1 (II ступень) | 25,66 | ||
| Кислый газ на сжигание в ТП-1 | 33,00 | ||
| Воздух на горение в ТП-1 | 28,88 | ||
| Газ на выходе из ТП-1 перед входом в КВ-1 (I каталитическая ступень) | 26,07 | ||
| Газ на выходе из КВ-1 перед котлом КГ-1 | 26,26 | ||
| Газ на выходе из КГ-1 перед входом вТП-2 | 24,54 | ||
| Воздух на горение в ТП-2 | 22,88 | ||
| Кислый газ на сжигание в ТП-2 | 33,00 | ||
| Газ на выходе из ТП-2 перед конвертором КВ-2 (II каталитическая ступень) | 24,82 | ||
| Газ на выходе из КВ-2 перед входом вКГ-2 | 24,94 | ||
| Газ на выходе из КГ-2 | 24,25 | ||
| Газ на входе в печь дожига ПД-1 | 24,25 | ||
| Топливный газ на входе в ПД-1 | 38,99 | ||
| Воздух на горение в ПД-1 | 28,88 | ||
| Газ на выходе из ПД-1 перед входом в дымовую трубу | 25,97 |
Реактор-генератор (РГ-1,2) является головным аппаратом установки производства серы. В нем при контакте с подаваемым в топку воздухом происходит термическое сжигание основной части кислого газа с образованием продуктов, состоящих в основном из серы, сернистого газа, сероокиси углерода и сероуглерода — технологического газа. Сгорание кислого газа проводится при температуре 1250°С в герметичной топочной камере. Реактор-генератор состоит из двух частей — топочной камеры с установленными в ней горелками для сжигания сероводорода и котла-генератора для охлаждения технологического газа до температуры конденсации серы и выработки пара среднего и низкого давления.
Общий вид и размер топочной камеры и 1-й ступени котла-генератора представлены на рис. 2.11, а вид сверху топочной камеры с расположением на ней горелочных устройств и точками контроля температуры — на рис. 2.12.
Топочная камера реактора-генератора рассчитана на рабочее давление 0,055 МПа и температуру 1250°С. Температура стенки — 300°С. Корпус камеры выполнен из углеродистой, нержавеющей и жаростойкой сталей. Внутри топочная камера футерована жаростойким бетоном и легковесным кирпичом.
Пробный разогрев и пуск реактора-генератора РГ-1 после реконструкции установки выявили ряд проектных недоработок, главными из которых являлись перегрев и быстрое оплавление футеровки реактора-генератора. В целях устранения этого в конструкцию реактора-генератора внесены следующие изменения:
• в торцевой части реактора-генератора смонтирован штуцер для установки термопары с пределами от 0 до 1200°С на период сушки футеровки и ее разогрева;
• в верхней части реактора РГ-1 для контроля температуры в период эксплуатации РГ-1 установлена платинородиевая термопара с более высокими пределами измерения (600-1600°С);
• внутренняя футеровка торцевой и конусной части реактора-генератора выполнена полностью из кирпича с термостойкостью до 1700°С;
• путем математического моделирования в зависимости режима сжигаемого топлива подобран оптимальный вариант габаритных размеров и соотношения горелки и футеровки, в том числе и внутреннего сужающего устройства. Проектная конструкция горелки и сужающего устройства в связи с удлиненным факелом пламени быстро выводила футеровку РГ-1 из строя. Кроме того, внесены некоторые изменения в обвязку самой горелки и модернизированы штуцеры датчиков погасания пламени и запальников в топках подогревателях ТП-1, 2 путем установки шаровых обогревающих кранов.
После внесения указанных изменений в проектный вариант работа реактора-генератора РГ-1 пришла в норму.
Топочная камера РГ-1 переходит в задней ее части в котел-генератор пара, состоящий из собственно генератора пара, оборудованного трубной секцией, вмонтированной в решетку, выполненную из коррозионно-устойчивых и жаропрочных сталей, и паросборника-котла. Горячие продукты сгорания кислого газа с температурой 1250°С из топочной камеры направляются в трубную часть котла-генератора, отдают свое тепло для выработки пара, который собирается в паросборнике, охлаждаются до 315°С и поступают во вторую часть генерирующего пар котла (на рис. 2.12 не показан), где охлаждаются до 150°С, за счет чего сера из газа конденсируется и удаляется через гидрозатвор в сборную емкость для хранения серы.
Топочная камера РГ-1 оборудована двумя основными горелками (см. рис. 2.12) для сжигания кислого газа, которые направлены навстречу друг другу.
Принципиальное устройство горелок приведено на рис. 2.13. Горелка оборудована штуцером Б для ввода кислого газа, двумя штуцерами В и двумя штуцерами Г для воздуха при минимальной и максимальной производительности работы установки по кислому газу. Расположение воздушных штуцеров для минимального и максимального расхода воздуха хорошо видно на рис. 2.14.
Штуцер А в горелочном устройстве предусмотрен для подачи топливного газа, который используется только в период сушки футеровки печи и разогрева топки до необходимой температуры. При нормальной эксплуатации топливный газ не используется и сгорание кислого газа происходит за счет автотермичности процесса. В котле реактора вырабатывается до 5 т/ч пара давлением 0,35-0,4 МПа. Он используется для обогрева трубопроводов, серопроводов, гидрозатворов, а избыток его — для нагрева теплофикационной воды на установке.
Топки-подогреватели (ТП-1,2) служат для подогрева технологического газа до необходимой температуры перед каталитическими ступенями и сжигания части кислого газа. Они рассчитаны на сжигание сероводородсодержащего газа в количестве от 13 до 69 нм3/ч и нагрева технологического газа, поступающего в топку в количестве от 1672 до 7249 нм3/ч от 150 до 280°С на 1-й и до 220°С на 2-й каталитической ступени. Внешний вид и разрез топки-подогревателя представлен на рис. 2.15, а размещение горелочного устройства относительно торца топки — на рис. 2.16.
В топках поддерживается избыточное давление до 0,055 МПа. Они изготовлены из углеродистой и нержавеющей стали, внутренность футерована жаростойким бетоном. Основные размеры топок:
диаметр — 9м, длина — 41м.
Конверторы KB-1,2. Эти аппараты предназначены для проведения каталитических реакций превращения продуктов, входящих в состав технологического газа после термической ступени процесса Клауса (сернистый газ, сероуглерод, сероокись углерода, непрореагировавшая часть сероводорода), в элементарную серу, то есть для увеличения степени конверсии сероводорода. Разрез конвертора представлен на рис. 2.17.
Конверторы рассчитаны на работу при температуре 220-360°С и избыточном давлении 0,055 МПа. Выполнены из углеродистых сталей СтЗ спб, СТ20 спб, а также 12Х18Р10Т и 10Х17НВ142Т. Габаритные размеры: диаметр — 34 м, высота — 48,5 м.
Внутренняя часть оборудована опорной решеткой Е, на которой находится загруженный в конвертор катализатор. Температура в слое катализатора контролируется с помощью трех термопар В с целью своевременного предотвращения самопроизвольного повышения температуры до недопустимой.
Вход газа производится через патрубок А, выход конвертированного газа — через патрубок Б. Конверторы оборудованы двумя люками: Г — смотровой и для загрузки катализатора и Д — для выгрузки отработанного катализатора.
Сепаратор серы — СУ (сероуловитель) служит для отделения аэрозольной серы, уносимой со 11-й каталитической ступени отходящими в печь дожига газами. Сепаратор выполнен из углеродистой стали и оснащен фильтром из натянутых нержавеющих струн, по которым уловленные из потока газа капли серы стекают вниз, что обеспечивает снижение потерь серы. Рабочая температура 130-150°С, давление 0,01 МПа. Габариты сепаратора: диаметр — 12 м, высота — 25,8 м.