Срок службы катализатора десульфуризации оксида цинка и первые прорывы.

Что означает «ранний прорыв»?

Прорыв начинается, когда содержание серы на выходе из слоя приближается к максимально допустимому уровню, установленному в последующем технологическом процессе. Критерием должно быть согласованное значение параметров на выходе, а не фиксированное количество месяцев работы.

Одного завышенного показания анализатора недостаточно, чтобы признать заряд непригодным. Подтвердите результат повторным отбором пробы, проверьте анализатор и линию отбора проб, а затем сравните его с тенденциями изменения содержания серы на входе, расхода, температуры и перепада давления. Это позволит отличить реальное истощение слоя от сбоя прибора или технологического процесса.

Схема расположения розеток	Что это обычно подразумевает
Медленное, устойчивое повышение уровня H2S вблизи ожидаемой продолжительности эксперимента.	Нормальное движение зоны массопереноса в направлении выхода
Внезапный скачок уровня H2S после смены корма.	Резкое повышение уровня серы, увеличение расхода или прекращение очистки на предыдущем участке.
H2S высвобождается сразу после загрузки	Протекание, обходной путь, неправильная загрузка или недостаточный объем слоя
Содержание H2S изменяется в зависимости от температуры или производительности.	Ограничение скорости реакции или времени контакта
Общее содержание серы повышается, в то время как содержание H2S остается под контролем.	Неполное преобразование или удаление органической серы.
Повышение уровня H2S происходит при увеличении перепада давления.	Мелкие частицы, загрязнения, перенос жидкости или уплотнение слоя

Как оценить срок службы катализатора десульфуризации оксида цинка

Хотя в отрасли его часто называют катализатором, в данном случае оксид цинка в основном представляет собой расходуемый реактивный сорбент. Оксид цинка реагирует с H2S, образуя сульфид цинка и воду, поэтому каждая порция серы расходует часть ограниченного запаса серы в слое.

Срок службы слоя начинается с баланса массы серы:

Полезный запас серы = загруженный материал ZnO × прорывная сера

Расчетный срок службы слоя = запас доступной серы ÷ среднесуточная нагрузка серы

Для расчета необходим инженерный запас на случай скачков концентрации примесей, неравномерного распределения и неиспользованной части слоя ниже фронта прорыва. Одного лишь содержания ZnO в каталоге недостаточно для получения ответа.

Показатель прорывной серной емкости более полезен, поскольку он измеряет, какое количество серы удерживает материал до достижения предельного значения на выходе при заданных условиях испытания. Температура испытания всегда должна соответствовать значению емкости. Результат, измеренный при повышенной температуре, не следует использовать в качестве ожидаемой емкости в сосуде, работающем при температуре, близкой к комнатной.

Не следует рассчитывать количество сероводорода, исходя из среднего значения, если его концентрация регулярно резко возрастает. Пиковая концентрация серы может перемещать фронт реакции гораздо быстрее, чем это предполагает среднемесячное значение.

Семь причин раннего прорыва серы

1. Содержание серы превышает расчетное значение.

Повышенная концентрация H2S, больший поток газа или более длительное время работы приводят к более быстрому износу слоя. Изменение источника газа также может привести к увеличению содержания COS или меркаптанов, даже если концентрация H2S кажется стабильной.

Сравните текущий массовый расход серы с исходным расчетным вариантом. Если текущая нагрузка выше, сокращение цикла может отражать нормальное потребление ZnO, а не деградацию катализатора десульфуризации оксида цинка.

2. Показатель не соответствует реальной температуре.

Температура влияет на скорость реакции, диффузию через гранулу и полезную серную емкость. Универсальной минимальной температуры для каждой рецептуры ZnO не существует.

HONREL HY310-C предназначен для эксплуатации при низких и нормальных температурах от 0 до 150 °C. T305 рассчитан на диапазон 150–400 °C, а HY306-G — на 150–450 °C. Выбор следует основывать на минимальной, нормальной и максимальной температуре на входе в сосуд, а не только на его расчетном значении.

Обычный высокотемпературный материал, используемый в охлаждающем слое, может демонстрировать низкую степень использования серы. Выбор марки материала, соответствующей фактическому диапазону температур, может улучшить эти показатели. катализатор десульфуризации оксида цинка жизненный цикл без изменения емкости.

3. Скорость в космосе слишком высока.

Когда поток увеличивается без увеличения объема слоя, объемная скорость газа в час возрастает, а время контакта сокращается. Зону массопереноса становится труднее удержать внутри доступного слоя, поэтому H2S может появляться на выходе, в то время как неиспользованный ZnO остается глубже внутри отдельных гранул или в плохо контактируемых областях.

Проверьте фактический расход, а не только номинальную производительность. Также убедитесь, что загруженный объем и насыпная плотность соответствуют расчетным значениям.

4. Загрузка привела к образованию каналов или обходных путей.

Неравномерное заполнение, расслоение, пустоты вокруг внутренних элементов сосуда или поврежденный опорный экран могут обеспечить газу путь с низким сопротивлением через слой. В результате часть материала совершает мало работы, а узкий путь быстро достигает насыщения.

Если прорыв происходит вскоре после новой загрузки, следует проверить протокол загрузки, конечный уровень слоя, распределитель, опорную решетку и систему крепления, прежде чем обвинять в этом качество продукции.

5. Поры закупорены пылью, маслом или сконденсированной жидкостью.

Для того чтобы H2S мог достичь активного материала внутри гранулы, ZnO необходимы доступные поры. Пыль, компрессорное масло, смола и конденсированные углеводороды могут закупоривать входы в поры. В результате происходит потеря катализатора десульфуризации оксида цинка, поскольку часть химической емкости остается недоступной.

Проверьте фильтры, сепараторы, систему обогрева и запас по точке росы. Унос жидкости важнее, чем общее утверждение о том, что весь водяной пар отравляет ZnO.

6. Гранулы разложились.

Неправильная обработка, неконтролируемая загрузка или слабый материал могут привести к образованию мелких частиц. Мелкие частицы повышают перепад давления, нарушают распределение газа и увеличивают риск образования каналов. Высокое содержание ZnO не компенсирует недостаточную прочность на сжатие или износостойкость.

Динамика перепада давления с момента запуска. Повышение значения в сочетании с ранним просачиванием H2S указывает на физическую проблему в слое, а не на простое химическое насыщение.

7. Процесс преобразования органической серы на начальном этапе производства демонстрирует низкую эффективность.

Во многих установках по производству природного газа и водорода органическую серу гидрируют на начальном этапе, а затем улавливают образовавшийся H2S в слое ZnO. Если катализатор гидрирования, температура или подача водорода недостаточны, меркаптаны или тиофеновая сера могут продолжать процесс.

Некоторые рекламируемые составы ZnO способны преобразовывать или поглощать COS и CS2 при подходящих условиях, но от стандартного ZnO ​​не следует ожидать удаления всех органических соединений серы. Проведите отдельные анализы H2S и общего содержания серы. В противном случае утечку органической серы можно ошибочно принять за истощение слоя H2S.

Проблема с изнашиванием или работой кровати?

Прежде чем планировать экстренную замену, используйте имеющиеся данные в совокупности:

Проверять	Нормальное истощение	Эксплуатационная или механическая проблема
Тенденция уровня H2S на выходе	Постепенный рост ближе к ожидаемому концу периода	Внезапные, нестабильные или связанные с изменением процесса изменения.
Нагрузка по сере на входе	Близость к проектной основе	Повышенная концентрация, поток или нагрузка органической серы
Разница давлений	В целом стабильный	Растущий, колеблющийся или аномально низкий
Температура	Внутри рабочего окна градуировки	Работа в холодном режиме, перегрев отдельных участков или нестабильный профиль.
Отработанный материал	Сульфидирование по всему слою было довольно равномерным.	Мелкие частицы, комкование, изменение цвета или неравномерная реакция на фронте
Результат после замены	Новая зарядка восстанавливает ожидаемый цикл.	Преждевременное скольжение повторяется, потому что первопричина остается.

Отбор проб отработанного материала из верхней, средней и нижней частей слоя может быть полезен. Неравномерный профиль содержания серы может указывать на образование каналов, неравномерное распределение или неожиданно короткую зону массопереноса. Не следует смешивать пробы, если цель состоит в изучении фронта реакции.

Какую оценку HONREL вам следует пересматривать?

Компания HONREL предлагает три варианта начала процесса удаления H2S с помощью стационарного слоя:

Оценка	Рабочий диапазон	Фокус закупок
HY310-C	0–150°C	Тонкая десульфуризация при низких и нормальных температурах
Т305	150–400 °C	Стандартное обслуживание при повышенной температуре
HY306-G	150–450 °C	Применение в условиях высоких температур, где требуется более высокая полезная емкость по содержанию серы.

Компания HONREL публикует данные о предельной серной емкости не менее 10 мас.% при 30°C для HY310-C, не менее 20 мас.% для T305 и не менее 20 мас.% при 220°C или 30 мас.% при 350°C для HY306-G. Это значения, специфичные для каждого сорта при указанных условиях, а не универсальные гарантии для всех газовых потоков.

Посмотреть полный текст Ассортимент катализаторов HONREL или прочитайте наши Руководство по замене десульфуризатора на основе оксида цинка при сравнении существующего продукта с продуктом класса HONREL. Другие подходящие технологические обязанности см. в разделе... Применение десульфуризаторов на основе оксида цинка.

Что отправить в HONREL для получения рекомендации по замене

Самый быстрый способ получить полезное предложение — это пакет эксплуатационных данных, а не запрос на «высокочистый ZnO». Отправить:

• Содержание растворенных твердых веществ в текущем продукте, размер гранул, производитель.
• Диаметр сосуда, высота слоя, объем слоя и количество загруженного материала.
• Полный состав газа и форма серы.
• Минимальный, нормальный и максимальный расход газа
• Тенденции изменения концентрации H2S на входе и выходе
• Требуемый предел содержания серы на выходе
• История изменения температуры и давления
• Тенденция изменения перепада давления
• Текущая продолжительность цикла и прогнозируемый цикл за предыдущий период
• Примечания по поводу скачков содержания серы, переноса жидкости или неисправностей в вышестоящих энергоблоках.
• Необходимое количество, место назначения и график доставки.

При наличии, приложите фотографии и отдельные анализы верхнего, среднего и нижнего слоев отработанного заряда. Эти сведения помогут отличить истощение материала от плохого распределения или загрязнения.

Устраните причину, а не только материал.

Преждевременный прорыв не всегда свидетельствует о неисправности десульфуризатора. Это указывает на необходимость проверки всей работы слоя десульфуризатора.

Компания HONREL может сравнить вашу нагрузку по сере, температуру, объемную скорость подачи газа (GHSV), существующий резервуар и целевую длину цикла с HY310-C, T305 или HY306-G. Если требуется другой сорт или количество загрузки, мы объясним причины. Если данные указывают на образование каналов или загрязнение выше по потоку, это следует устранить до установки новой шихты.

Свяжитесь с HONREL с учетом вашего текущего уровня содержания растворенных твердых веществ (TDS) и истории эксплуатации. Цель состоит не просто в заправке емкости. Речь идет о восстановлении предсказуемого цикла защиты от серы и защите катализатора, расположенного ниже по потоку.