Абсорбер насадочный СН-15

Абсорбер насадочный СН-15 — вертикальный колонный массообменный аппарат для поглощения одного или нескольких компонентов из газовой или парогазовой смеси жидким абсорбентом. Контакт фаз осуществляется на развитой поверхности насадки, орошаемой поглотительной жидкостью.

Абсорбер насадочный СН-15 - изготовление, монтаж и ПНР

ГК «МеталлЭнергоХолдинг» изготавливает насадочные абсорберы СН-15 и аппараты аналогичного назначения по техническому заданию, опросному листу и рабочей конструкторской документации. Возможна поставка корпуса колонны, внутренних устройств, насадки, распределителей жидкости, опорных решёток, каплеуловителя, КИПиА, площадок обслуживания, теплоизоляции и трубопроводной обвязки.

Для корректного подбора необходимо знать состав и расход газа, концентрацию поглощаемого компонента, тип абсорбента, требуемую степень очистки, рабочие давление и температуру, допустимое гидравлическое сопротивление и свойства контактирующих сред.

Важно: обозначение СН-15 рассматривается как типообозначение конкретного исполнения. Геометрические размеры, рабочие параметры, материал корпуса, тип насадки и число насадочных секций должны подтверждаться рабочим чертежом и спецификацией конкретной поставки. Неподтверждённые размеры и производительность в карточке не фиксируются.

Назначение насадочного абсорбера

Насадочный абсорбер предназначен для массообмена между газовой и жидкой фазами. Жидкий абсорбент избирательно поглощает целевой компонент из газовой смеси, после чего насыщенный раствор направляется на регенерацию, дальнейшую переработку либо утилизацию в соответствии с технологической схемой.

• очистка технологических и отходящих газов;
• удаление кислых компонентов;
• поглощение сероводорода и диоксида углерода при соответствующем абсорбенте;
• гликолевая осушка газа;
• улавливание аммиака;
• поглощение хлористого водорода и других растворимых компонентов;
• очистка вентиляционных выбросов;
• улавливание паров растворителей и летучих веществ;
• процессы нефтепереработки, нефтехимии и газопереработки;
• химические и металлургические производства.

Принцип работы СН-15

В типовой противоточной схеме газ поступает в нижнюю часть колонны и движется вверх через слой насадки. Абсорбент подаётся сверху, равномерно распределяется по поперечному сечению и стекает вниз по поверхности насадочных элементов.

На смоченной поверхности создаётся развитая межфазная поверхность. Поглощаемый компонент переходит из газовой фазы в жидкую за счёт движущей силы массопередачи. Очищенный газ выводится сверху, насыщенный абсорбент отводится снизу и направляется на регенерацию, отпарку, охлаждение, циркуляцию или дальнейшую переработку.

Преимущества насадочной конструкции:

• развитая поверхность контакта газа и жидкости;
• сравнительно низкое гидравлическое сопротивление;
• эффективная работа при ограниченном допустимом перепаде давления;
• широкий выбор регулярных и нерегулярных насадок;
• возможность секционирования слоя;
• применение каплеуловителей и перераспределителей жидкости;
• выбор материалов под коррозионную среду;
• возможность модернизации внутренних устройств;
• масштабирование производительности по диаметру и высоте насадочного слоя.

Основные технические параметры СН-15

Расчёт диаметра насадочного абсорбера

Диаметр колонны выбирается по объёмному расходу газа при рабочих условиях и допустимой скорости газа в свободном сечении аппарата. Для предварительной оценки используется выражение:

D = √(4V / πw)

где D — внутренний диаметр колонны, м; V — объёмный расход газа при рабочих условиях, м³/с; w — принятая рабочая скорость газа, м/с.

Рабочая скорость выбирается с запасом относительно скорости начала захлёбывания. Окончательный гидравлический расчёт учитывает тип насадки, плотность и вязкость фаз, расход жидкости, поверхностное натяжение и паспортные характеристики выбранной насадки.

Захлёбывание насадочного абсорбера

При чрезмерной газовой нагрузке восходящий поток начинает препятствовать стеканию жидкости. Перепад давления резко возрастает, насадка переполняется жидкостью, а стабильность процесса нарушается.

• рабочую скорость газа принимают ниже предельной;
• проверяют гидравлическое сопротивление орошаемой насадки;
• обеспечивают равномерное распределение жидкости;
• исключают засорение насадки;
• контролируют перепад давления;
• проверяют максимальные возможные расходы газа и жидкости.

Расчёт высоты насадочного слоя

Высота активной насадочной части определяется требуемой степенью извлечения компонента и эффективностью массопередачи. В инженерной практике используется метод числа и высоты единиц переноса:

H = HTU × NTU

где H — расчётная высота насадки; HTU — высота единицы переноса; NTU — требуемое число единиц переноса.

Расчёт учитывает фазовое равновесие, коэффициенты массопередачи, удельную поверхность насадки, степень смачивания, свойства газа и жидкости, температуру и давление.

Выбор расхода абсорбента

Расход абсорбента должен обеспечивать требуемую степень поглощения при рациональной нагрузке на циркуляцию и регенерацию. Недостаточный расход снижает смачивание насадки и эффективность, чрезмерный — повышает гидравлическую нагрузку, энергозатраты насосов и расход тепла на регенерацию.

Рабочее соотношение жидкость/газ выбирается по материальному балансу и равновесной зависимости для конкретной системы.

Типы насадки для СН-15

Кольца Рашига

Классическая нерегулярная насадка простой конструкции. Изготавливается из металла, керамики и полимерных материалов.

Кольца Палля

Нерегулярная насадка с развитой открытой структурой, большой свободной площадью и хорошими гидродинамическими характеристиками.

Седловидные и другие фасонные элементы

Применяются для увеличения удельной поверхности и улучшения распределения фаз при сохранении достаточного свободного прохода.

Регулярная структурированная насадка

Формируется из упорядоченных пакетов гофрированных листов или сетчатых элементов. Отличается низким гидравлическим сопротивлением и высокой эффективностью при качественном распределении жидкости.

Как выбрать насадку:

• удельная поверхность, м²/м³;
• свободный объём;
• гидравлический диаметр;
• допустимая газовая нагрузка;
• гидравлическое сопротивление;
• смачиваемость;
• коррозионная стойкость;
• склонность среды к загрязнению;
• масса насадки;
• стоимость и ремонтопригодность.

Для загрязнённых сред рационально выбирать насадку с увеличенным свободным проходом, даже если её удельная поверхность ниже.

Распределитель жидкости

Равномерное орошение критично для работы абсорбера. Если жидкость концентрируется лишь в части сечения, часть насадки остаётся недостаточно смоченной и фактическая поверхность массопередачи уменьшается.

Распределитель проектируется по диаметру колонны, расходу абсорбента, числу точек орошения, допустимой неравномерности, наличию загрязнений и коррозионности жидкости.

Перераспределители жидкости

При большой высоте насадки жидкость постепенно смещается к стенке колонны. Поэтому слой разделяют на секции, между которыми устанавливают сборники и перераспределители. Их количество определяется расчётом, типом насадки и диаметром аппарата.

Опорные и удерживающие решётки

Опорная решётка воспринимает массу сухой и смоченной насадки, не создавая избыточного сопротивления газовому потоку. Удерживающая решётка ограничивает перемещение насадки при переходных режимах.

Конструкция проверяется на массу насадки, гидродинамические нагрузки, давление, температуру, коррозионное воздействие и монтажные нагрузки.

Каплеуловитель

В верхней части колонны может устанавливаться каплеуловитель для снижения уноса абсорбента очищенным газом. Тип выбирается по размеру капель, скорости газа, допустимому перепаду давления и свойствам жидкости. Применяются сетчатые, пластинчатые и другие конструкции.

Внутренние устройства СН-15:

• газораспределительное устройство;
• опорные и удерживающие решётки;
• слои насадки;
• распределитель абсорбента;
• перераспределители жидкости;
• сборники жидкости;
• каплеуловитель;
• дренажные устройства;
• люки для загрузки, выгрузки и ревизии насадки.

Материал корпуса абсорбера

Материал выбирается по расчётному давлению, температуре, коррозионности газовой и жидкой фаз, минимальной расчётной температуре металла и сроку службы.

• углеродистая сталь;
• низколегированная сталь;
• коррозионностойкая нержавеющая сталь;
• биметаллическое исполнение;
• футерованное исполнение;
• специальные материалы по проекту.

Коррозионная защита

Для агрессивных сред применяются коррозионностойкие материалы, внутренние покрытия или футеровка. Наружная система покрытия выбирается по климатическому исполнению и категории коррозионной активности атмосферы.

Патрубки и штуцеры:

• ввод загрязнённого газа;
• вывод очищенного газа;
• подача абсорбента;
• отвод насыщенного абсорбента;
• дренаж;
• воздушник;
• штуцеры давления и температуры;
• штуцеры дифференциального давления;
• уровнемерные штуцеры;
• пробоотбор;
• резервные технологические штуцеры.

КИПиА насадочного абсорбера:

• давление в колонне;
• дифференциальное давление по насадочному слою;
• температура газа на входе и выходе;
• температура абсорбента;
• уровень жидкости в кубовой части;
• расход абсорбента;
• расход газа;
• анализ состава очищенного газа;
• сигнализация предельных значений.

Рост перепада давления при неизменной газовой нагрузке может указывать на загрязнение насадки, подтопление или приближение к захлёбыванию.

Абсорбер для удаления H2S и CO2

В нефтегазовой и нефтеперерабатывающей промышленности насадочные колонны могут применяться для абсорбционной очистки газа от сероводорода и диоксида углерода. В качестве поглотителя используются, в частности, водные растворы аминов.

При проектировании учитывают концентрацию кислых компонентов, состав раствора, коррозионность, температуру, пенообразование, унос абсорбента и нагрузку на систему его регенерации.

Абсорбер для гликолевой осушки газа

Насадочные абсорберы применяются для осушки природного и технологического газа жидкими гликолями, включая ДЭГ и ТЭГ. Эффективность зависит от концентрации регенерированного гликоля, давления и температуры газа, отношения гликоль/газ, числа единиц переноса и качества каплеулавливания.

Гидравлическое сопротивление

Общее сопротивление аппарата складывается из потерь на входе газа, газораспределителе, насадочных слоях, опорных решётках, перераспределителях, каплеуловителе и выходном патрубке.

Расчёт выполняется для сухой и орошаемой насадки, включая максимально возможный технологический режим.

Производительность СН-15

Производительность нельзя корректно определять только по типообозначению СН-15. Она зависит от плотности газа при рабочих условиях, диаметра колонны, типа насадки, расхода абсорбента, допустимой скорости газа и требуемой степени извлечения.

В коммерческом предложении производительность указывается после получения исходных данных или подтверждения существующего рабочего чертежа.

Изготовление абсорбера СН-15:

• анализ технического задания и опросного листа;
• проверка технологических параметров;
• расчёт корпуса на прочность;
• разработка или адаптация конструкторской документации;
• входной контроль металлопроката;
• раскрой и формовка обечаек;
• сборка и сварка корпуса;
• изготовление днищ, патрубков и опор;
• изготовление внутренних устройств;
• неразрушающий контроль;
• испытания;
• антикоррозионная защита;
• контрольная сборка внутренних устройств;
• подготовка к транспортировке.

Контроль качества:

• входной контроль материалов;
• визуальный и измерительный контроль сварных соединений;
• ультразвуковой или радиографический контроль в установленном объёме;
• капиллярный контроль для применимых материалов;
• контроль геометрии;
• испытания на прочность и герметичность;
• контроль внутренних устройств;
• проверка комплектности;
• оформление паспорта и протоколов.

Прайс на абсорбер СН-15

Цены «от» приведены для предварительного бюджетирования. Точная стоимость зависит от диаметра и высоты колонны, давления, материала корпуса, типа и объёма насадки, внутренних устройств и объёма контроля.

Цены предварительные и не являются публичной офертой. Перед публикацией фиксированной стоимости рекомендуется коммерческое подтверждение комплектации.

Прайс на внутренние устройства

Монтаж СН-15

Монтаж колонного аппарата выполняется по ППР с учётом массы, высоты, центра тяжести, монтажных проёмов и условий площадки.

• приёмка фундамента;
• разгрузка и подготовка к подъёму;
• строповка;
• подъём в вертикальное положение;
• установка на фундамент;
• выверка вертикальности;
• закрепление;
• монтаж внутренних устройств, если они транспортировались отдельно;
• загрузка насадки;
• монтаж трубопроводной обвязки;
• монтаж КИП;
• испытания;
• теплоизоляция.

Прайс на монтаж СН-15

Тяжёлая крановая техника, фундамент, наружные сети, высотные специальные работы и командировочные расходы рассчитываются отдельно.

Пусконаладочные работы

ПНР выполняются после завершения механического монтажа, готовности трубопроводов, насосов абсорбента, КИП и систем безопасности.

• проверка внутренних устройств;
• проверка уровня и распределения жидкости;
• проверка дренажей;
• проверка КИП;
• гидравлическая промывка при необходимости;
• проверка циркуляционного контура;
• холодная обкатка;
• подача газа с постепенным увеличением нагрузки;
• контроль перепада давления;
• контроль орошения насадки;
• настройка расхода абсорбента;
• контроль состава очищенного газа;
• вывод на расчётный режим.

Прайс на ПНР

Комплексная стоимость

Ремонт и модернизация:

• замена насадки;
• замена опорных и удерживающих решёток;
• модернизация распределителя жидкости;
• установка перераспределителей;
• замена каплеуловителя;
• ремонт корпуса и патрубков;
• замена люков и фланцев;
• восстановление антикоррозионной защиты;
• установка дополнительного КИП;
• перерасчёт под новый технологический режим.

Почему падает эффективность абсорбера:

• загрязнение насадки;
• неравномерное орошение;
• недостаточный расход абсорбента;
• повышенная температура абсорбента;
• ухудшение регенерации поглотителя;
• унос жидкости;
• захлёбывание;
• каналообразование в насадке;
• повреждение внутренних устройств;
• изменение состава или расхода газа.

Перед заменой аппарата целесообразно провести технологическую диагностику: измерить перепад давления, проверить распределение жидкости и сопоставить фактические режимы с расчётными.

Нормативные документы:

• ГОСТ 31837-2012 «Газоочистители абсорбционные. Требования безопасности и методы испытаний» — действующий стандарт;
• ГОСТ 31838-2012 «Аппараты колонные. Технические требования» — действующий стандарт;
• ГОСТ 34347-2017 «Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия» — действующий стандарт;
• ГОСТ 34233.1-2017 — общие требования к расчёту на прочность сосудов и аппаратов;
• ГОСТ 34233.9-2017 — расчёт на прочность аппаратов колонного типа;
• ГОСТ 34283-2017 — расчёт сосудов и аппаратов на ветровые, сейсмические и другие внешние нагрузки;
• ТР ТС 032/2013 «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением» — если аппарат входит в область применения;
• федеральные нормы и правила промышленной безопасности — в применимой части;
• проектная и рабочая документация технологической установки.

Окончательный перечень нормативов назначается проектной организацией по фактическим рабочим средам, давлению, температуре, категории оборудования и месту установки.

Какие данные нужны для расчёта СН-15:

• Расход газа.
• Давление и температура газа на входе.
• Полный состав газовой смеси.
• Концентрация удаляемого компонента.
• Требуемая концентрация на выходе.
• Тип и концентрация абсорбента.
• Температура абсорбента.
• Допустимый или имеющийся расход абсорбента.
• Наличие и параметры системы регенерации.
• Допустимый перепад давления.
• Требования к материалу корпуса.
• Коррозионные компоненты.
• Наличие твёрдых или жидких примесей в газе.
• Требования к каплеулавливанию.
• Класс опасности среды.
• Климатическое исполнение.
• Необходимость площадок и лестниц.
• Необходимость монтажа и ПНР.
• Регион доставки.

Часто задаваемые вопросы

Заказать абсорбер насадочный СН-15

Для подготовки технико-коммерческого предложения направьте технологические параметры газа, абсорбента и требуемой степени очистки специалистам ГК «МеталлЭнергоХолдинг».

• абсорбер СН-15 в сборе;
• корпус колонны;
• нерегулярная или регулярная насадка;
• распределитель и перераспределители жидкости;
• опорные и удерживающие решётки;
• каплеуловитель;
• КИПиА;
• площадки и лестницы;
• антикоррозионная защита;
• монтаж;
• ПНР;
• ремонт и модернизация существующего абсорбера.

Абсорбер СН-15 от ГК «МеталлЭнергоХолдинг»

Эффективность насадочного абсорбера определяется не только размерами корпуса. Необходимо согласовать гидродинамику газа и жидкости, равномерность орошения, тип насадки, высоту массообменной зоны, каплеулавливание и систему регенерации абсорбента.

При заказе нового СН-15 под существующее оборудование рекомендуется передать рабочий чертёж, паспорт или фактические присоединительные размеры. При проектировании новой установки аппарат рассчитывается под конкретный процесс и требуемую степень очистки.