Condensadores de azufreNo son equipos glamorosos. Pero en las unidades de recuperación de azufre, son absolutamente fundamentales. Si se equivocan, se enfrentará a tubos obstruidos, láminas de tubos corroídas e incendios de azufre. Hágalos bien y funcionarán durante años con una atención mínima.
Hemos diseñado, instalado y solucionado problemas de condensadores de azufre en refinerías y plantas de procesamiento de gas. Esto es lo que realmente hemos visto que funciona-y lo que no.
Qué hace realmente un condensador de azufre
En una unidad de recuperación de azufre (proceso Claus), el azufre sale del horno de reacción y de los convertidores en forma de vapor, mezclado con el gas de proceso. El condensador de azufre enfría esta corriente, condensa el vapor de azufre elemental en azufre líquido y lo separa del gas.
Luego, el azufre líquido se almacena o solidifica. El gas restante-ahora sin azufre-pasa a la siguiente etapa del convertidor o a la incineración.
El desafío crítico: el azufre se condensa entre 120 y 160 grados, dependiendo de la presión. Por debajo de aproximadamente 115 grados, el azufre se vuelve extremadamente viscoso (algunas formas de azufre pueden alcanzar los 10.000 cP). Por encima de unos 160 grados, no se condensa. Debe mantener la temperatura de la pared del tubo en un margen estrecho-normalmente entre 130 y 145 grados -para un funcionamiento eficiente.
Los dos tipos que realmente vemos
- -carcasa-y-tubo enfriados por agua: el gas de proceso fluye a través de los tubos (o carcasa), enfriando el agua en el otro lado. Este es el tipo más común en las SRU más grandes.
- Refrigeración-por aire (ventilador-de aletas): el aire ambiente sopla sobre tubos con aletas. Menos común, usado en lugares-con escasez de agua o unidades más pequeñas.
En ambos casos, los tubos suelen estar dispuestos de forma vertical o ligeramente inclinados-no horizontales. ¿Por qué? El azufre líquido se drena mejor de las superficies verticales. Los tubos horizontales pueden contener azufre líquido en el fondo del tubo, lo que crea problemas de solidificación y obstrucción.
La ventana operativa: más estrecha de lo que cree
Aquí está el desafío de la temperatura en números reales.
| Condición de azufre | Temperatura | Comportamiento |
| Vapor | >160 grados | Sin condensación |
| Líquido (normal) | 120-160 grados | Flujo libre-, baja viscosidad |
| Líquido (alta viscosidad) | 115-120 grados | Volviéndose grueso |
| Sólido | < 115°C | Se congela, puede tapar los tubos. |
Materiales de tubos y láminas tubulares: lo que especificamos
Los condensadores de azufre tienen un problema de corrosión único. El gas de proceso contiene dióxido de azufre, sulfuro de hidrógeno y vapor de agua. Cuando se enfrían por debajo del punto de rocío, forman ácidos sulfuroso y sulfúrico.
Nuestra experiencia material:
- Chapas tubulares: acero al carbono con un margen de corrosión marginal. Hemos visto picaduras en 5 años. Ahora especificamos un revestimiento de 304L o 316L para la cara de la placa del tubo.
- Tubos: el acero al carbono puede funcionar con un buen margen de corrosión, pero el 304L o el 316L es más seguro. Para servicios húmedos, 316L es el mínimo.
- Carcasa: el acero al carbono suele ser fino, con un margen de corrosión.
- Bridas y juntas: use grafito o enrollado en espiral-con relleno de grafito. Las juntas de PTFE NO son para servicio con azufre-el azufre degrada el PTFE a temperaturas elevadas.
Una vez vimos una planta que utilizaba tubos 304L y láminas de tubos de acero al carbono. La placa del tubo se corroyó alrededor de los orificios del tubo-corrosión por grietas. Las uniones de los tubos tenían fugas. La planta tuvo que reemplazar toda la placa tubular después de 3 años. El costo adicional de una placa tubular revestida habría sido aproximadamente el 20% del costo de reemplazo.
Diseño del tubo: vertical recto, sin tubos en U-
Aprendimos esto de la manera más difícil. Los haces de tubos en U-en los condensadores de azufre crean tramos muertos donde el azufre líquido se acumula y solidifica. El azufre atrapado se expande cuando se calienta y puede romper el tubo.
Nuestra especificación: tubos verticales rectos con desagüe inferior. La placa tubular en la parte inferior permite que el azufre líquido se escurra libremente.
Paso del tubo: use paso cuadrado (no triangular) para permitir carriles de limpieza. Si usa paso triangular, no podrá varillar los tubos si se tapan. Y en el servicio de azufre, la obstrucción de tuberías no es una cuestión de "si"-sino de "cuándo".
El riesgo de incendio que nadie menciona
El azufre sólido se quema. Arde muy caliente y genera gas dióxido de azufre, que es tóxico y corrosivo.
Nuestra lista de control de prevención:
- Instale sensores de temperatura en la carcasa en múltiples puntos
- Si se utiliza calentamiento con vapor, asegúrese de que el condensado se drene libremente.
- Nunca permita que el nivel de azufre líquido supere el haz de tubos (una brida de nivel y una alarma de nivel-alto son esenciales).
- Contar con un sistema de purga de nitrógeno para emergencias.
Mantenimiento: la realidad práctica
El mantenimiento del condensador de azufre no es glamoroso. Pero es necesario.
Lo que recomendamos:
Puertos de purga-: instálelos en la parte inferior de ambos lados de la carcasa y del tubo (si corresponde) para drenar el azufre líquido durante el apagado.
Conexiones de limpieza-in-lugar (CIP): una conexión de vapor o agua caliente para derretir y eliminar el azufre de los tubos.
Entradas de acceso: suficientemente grandes para acceder a la placa tubular. Una entrada de 500 mm es mejor que una de 300 mm.
Espacio para tirar de los tubos: los tubos verticales necesitan espacio libre superior. Hemos visto plantas instalar condensadores con espacio insuficiente para retirar el haz de tubos,-ese error cuesta mucho más adelante.
Lista de verificación operativa para condensadores de azufre
Antes del inicio-, durante el funcionamiento y durante el apagado:
- Control de temperatura: temperatura del gas de salida entre 135 y 145 grados. No por debajo de 120 grados.
- Nivel de azufre líquido: manténgalo por debajo del haz de tubos. Utilice alarmas de nivel.
- Flujo de agua de refrigeración: control por temperatura, no por flujo. Control de derivación, no aceleración.
- Inspección: controles visuales mensuales de la placa del tubo y los extremos de los tubos para detectar corrosión o formación de puentes de azufre.
- Programa de limpieza: basado en la caída de presión, no en el calendario. Si la caída de presión supera el diseño, programe la limpieza.
- Preparación para el invierno: si la unidad puede desconectarse en climas fríos, considere la posibilidad de utilizar un trazado calefactor o un relleno de vapor para evitar la congelación del azufre.
- Apagado de emergencia: purgue con nitrógeno y drene todo el azufre líquido antes de que la unidad se enfríe por debajo de los 120 grados.