Schwefelkondensatoren: Was wir in der Praxis gesehen haben

Schwefelkondensatorensind keine glamourösen Geräte. Aber in Schwefelrückgewinnungsanlagen sind sie absolut entscheidend. Wenn Sie es falsch machen, haben Sie es mit verstopften Rohren, korrodierten Rohrböden und Schwefelbränden zu tun. Wenn Sie sie richtig machen, laufen sie jahrelang mit minimaler Aufmerksamkeit.

Wir haben Schwefelkondensatoren in Raffinerien und Gasverarbeitungsanlagen entworfen, installiert und Fehler überprüft. Hier sehen Sie, was unserer Meinung nach tatsächlich funktioniert-und was nicht.

Was ein Schwefelkondensator tatsächlich bewirkt

In einer Schwefelrückgewinnungsanlage (Claus-Prozess) verlässt der Schwefel den Reaktionsofen und die Konverter als Dampf, gemischt mit Prozessgas. Der Schwefelkondensator kühlt diesen Strom, kondensiert den elementaren Schwefeldampf zu flüssigem Schwefel und trennt ihn vom Gas.

Der flüssige Schwefel wird dann gelagert oder verfestigt. Das verbleibende Gas, -jetzt entschwefelt-, gelangt zur nächsten Konverterstufe oder zur Verbrennung.

Die entscheidende Herausforderung: Schwefel kondensiert je nach Druck bei etwa 120–160 Grad. Unterhalb von etwa 115 Grad wird Schwefel extrem viskos (einige Formen von Schwefel können 10.000 cP erreichen). Oberhalb von etwa 160 Grad kondensiert es nicht. Für einen effizienten Betrieb müssen Sie die Rohrwandtemperatur in einem engen Fenster halten, -typischerweise 130–145 Grad -.

Die zwei Typen, die wir tatsächlich sehen

• Wasser-gekühlter Mantel-und-Rohr: Prozessgas strömt durch die Rohre (oder Mantel), Kühlwasser auf der anderen Seite. Dies ist der häufigste Typ in größeren SRUs.
• Luft-gekühlt (Lamellenventilator): Umgebungsluft strömt über Rippenrohre. Seltener, wird an wasserarmen Standorten oder in kleineren Einheiten verwendet.

In beiden Fällen sind die Rohre meist vertikal oder leicht geneigt -nicht horizontal angeordnet. Warum? Flüssiger Schwefel läuft an senkrechten Flächen besser ab. Horizontale Rohre können flüssigen Schwefel am Boden des Rohrs halten, was zu Verfestigungs- und Verstopfungsproblemen führt.

Das Operationsfenster: schmaler als Sie denken
Hier ist die Temperaturherausforderung in echten Zahlen.

Rohrböden und Rohrmaterialien: Was wir spezifizieren

Schwefelkondensatoren haben ein einzigartiges Korrosionsproblem. Das Prozessgas enthält Schwefeldioxid, Schwefelwasserstoff und Wasserdampf. Beim Abkühlen unter den Taupunkt bilden sich schwefelhaltige und schwefelhaltige Säuren.

Unsere Materialerfahrung:

• Rohrböden: Kohlenstoffstahl mit einem Korrosionszuschlag ist marginal. Wir haben in 5 Jahren Lochfraß gesehen. Wir spezifizieren jetzt eine 304L- oder 316L-Beschichtung für die Rohrbodenoberfläche.
• Rohre: Kohlenstoffstahl kann mit gutem Korrosionsspielraum verwendet werden, aber 304L oder 316L ist sicherer. Für Nassanwendungen ist 316L das Minimum.
• Gehäuse: Kohlenstoffstahl ist normalerweise in Ordnung, mit einer Korrosionszugabe.
• Flansche und Dichtungen: Verwenden Sie Graphit oder eine Spirale mit Graphitfüllstoff. PTFE-Dichtungen sind NICHT für Schwefelanwendungen geeignet.-Schwefel zersetzt PTFE bei erhöhten Temperaturen.

Wir haben einmal eine Anlage gesehen, in der 304L-Rohre und Rohrplatten aus Kohlenstoffstahl verwendet wurden. Der Rohrboden korrodierte um die Rohrlöcher herum -Spaltkorrosion. Die Rohrverbindungen waren undicht. Nach 3 Jahren musste die Anlage den kompletten Rohrboden austauschen. Die Mehrkosten für einen plattierten Rohrboden hätten etwa 20 % der Ersatzkosten betragen.

Rohranordnung: gerade vertikal, keine U-Röhren

Das haben wir auf die harte Tour gelernt. U--Rohrbündel in Schwefelkondensatoren erzeugen Toträume, in denen sich flüssiger Schwefel ansammelt und verfestigt. Der eingeschlossene Schwefel dehnt sich beim Erhitzen aus und kann das Rohr spalten.

Unsere Spezifikation: gerade vertikale Rohre mit Bodenablauf. Durch den Rohrboden am Boden kann flüssiger Schwefel ungehindert abfließen.

Rohrabstand: Verwenden Sie einen quadratischen Abstand (nicht dreieckig), um Reinigungsspuren zu ermöglichen. Wenn Sie eine dreieckige Steigung verwenden, können Sie die Rohre nicht verbiegen, wenn sie verstopfen. Und im Schwefelbetrieb ist das Verstopfen von Rohren keine Frage des „Ob“-sondern des „Wann“.

Das Brandrisiko, das niemand erwähnt

Fester Schwefel brennt. Es brennt sehr heiß und erzeugt Schwefeldioxidgas, das giftig und ätzend ist.

Unsere Präventions-Checkliste:

• Installieren Sie an mehreren Stellen Temperatursensoren an der Schale
• Bei Verwendung einer Dampfheizung ist darauf zu achten, dass das Kondensat ungehindert abfließen kann
• Lassen Sie niemals zu, dass der Pegel des flüssigen Schwefels über das Rohrbündel steigt (eine Füllstandsbegrenzung und ein Alarm für hohen Füllstand-sind unbedingt erforderlich).
• Halten Sie für Notfälle ein Stickstoffspülsystem bereit

Wartung: Die praktische Realität

Die Wartung eines Schwefelkondensators ist kein Luxus. Aber es ist notwendig.

Was wir empfehlen:

Abblaseanschlüsse: an der Unterseite beider Mantel- und Rohrseiten (falls zutreffend) installieren, um flüssigen Schwefel während des Abschaltens abzulassen.

Clean-in--Anschlüsse (CIP): ein Dampf- oder Heißwasseranschluss zum Schmelzen und Ausspülen von Schwefel aus Rohren.

Mannlöcher: groß genug für den Zugang zum Rohrboden. Ein 500-mm-Mannloch ist besser als ein 300-mm-Mannloch.

Rohrzugraum: Vertikale Rohre benötigen Freiraum über Kopf. Wir haben gesehen, dass Anlagen Kondensatoren mit unzureichender Bauhöhe zum Entfernen des Rohrbündels installiert haben-dieser Fehler kostet später viel Geld.

Betriebscheckliste für Schwefelkondensatoren

Vor dem Start-, während des Betriebs und während des Herunterfahrens:

• Temperaturregelung – Auslassgastemperatur bei 135–145 Grad. Nicht unter 120 Grad.
• Flüssiger Schwefelstand – unterhalb des Rohrbündels halten. Verwenden Sie Füllstandsalarme.
• Kühlwasserdurchfluss – Steuerung durch Temperatur, nicht durch Durchfluss. Bypass-Steuerung, keine Drosselung.
• Inspektion – monatliche Sichtprüfung des Rohrbodens und der Rohrenden auf Korrosion oder Schwefelbrückenbildung.
• Reinigungsplan – basierend auf dem Druckabfall, nicht auf dem Kalender. Wenn der Druckabfall über den zulässigen Wert hinausgeht, planen Sie eine Reinigung ein.
• Überwinterung – Wenn das Gerät bei kaltem Wetter außer Betrieb gehen kann, sollten Sie eine Begleitheizung oder Dampfpolsterung in Betracht ziehen, um ein Einfrieren des Schwefels zu verhindern.
• Notabschaltung – Stickstoffspülung und Ablassen des gesamten flüssigen Schwefels, bevor das Gerät unter 120 Grad abkühlt.