Рудин, Смирнов. Проектирование нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов

Подождите немного. Документ загружается.

При проектировании заводов с неглубокой переработкой нефти обычно

предусматривается водородное хозяйство для обеспечения первоначального и

последующих пусков установок каталитического риформинга. Для

первоначального пуска установок риформинга в состав пускового комплекса в

ряде случаев включают установку производства водорода методом электролиза

воды. Проекты электро'лизных установок малой мощности разрабатываются

Чирчикским филиалом Государственного института азотной промышленности

(ГИАП). Другой вариант первоначального снабжения завода водородом

предусматривает проектирование специальной разрядной рампы для приема

водорода из баллонов.

Получаемый на электролизной установке или разрядкой баллонов

пусковой водород накапливается в специальных газгольдерах, поскольку для

единовременного пуска установки риформинга необходимо до 4.0 тыс. м3

водорода. В эти же газгольдеры направляют часть водорода, вырабатываемого

установками риформинга в межрегенерационный период с тем, чтобы создать

необходимый запас для последующего пуска установок риформинга. Для хра-

нения водорода могут использоваться мокрые и сухие газгольдеры. При

проектировании современных предприятий рекомендуется применять сухие

газгольдеры на давление 6 МПа.

Для создания необходимого давления при опорожнении и заполнении

газгольдеров следует включать в состав проектируемых водородных хозяйств

специальные компрессорные. Компрессорные оснащаются поршневыми

угловыми компрессорами типа ГП производительностью около 300 м3/ч и

давлением в нагнетательной линии до 7,0 МПа. ,

Опыт ввода в эксплуатацию установок ЛК-6у показал возможность

использования для первоначального пуска секций и установок риформинга

водорода* получаемого методом автогидроочистки, которую проводят на блоке

предварительной гидроочистки установки риформинга или в секции

гидреочистки керосина установки ЛК-бу.

Если потребность НПЗ или НХЗ в водороде не удовлетворяется за счет

водорода, вырабатываемого в качестве побочного продукта технологических

установок, то' в составе предприятия необходимо иметь специальное

производство водорода. Вопросы снабжения водородом

нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий освещены в

литературе [59, 60].

5.7. ФАКЕЛЬНОЕ ХОЗЯЙСТВО

Факельное хозяйство нефтеперерабатывающих и нефтехимических

предприятий предназначено для повышения безопасности эксплуатации,

улавливания и возврата на . переработку сбросов горючих газов и паров, б

факельное хозяйство поступают: 1) постоянные сбросы из оборудования и

коммуникаций, если их невозможно использовать в технологических целях; 2)

аварийные сбросы от предохранительных клапанов; 3) периодические сбросы

* в период пуска технологического оборудования, остановки его на ?

ремонт и т. п. Факельное хозяйство современных НПЗ и НХЗ состоит из общей

факельной системы предприятия, отдельных или специальных факельных

систем для высокопроизводительных уста-

.новок (ЭП-300, АВТ-6,, ЛК-6у и др.), специальных факельных систем для

горючих токсичных газов, установки сбора факельных сбросов. При

проектировании факельных систем следует руководствоваться нормативными

документами [61—63], а. также литературными данными, в которых обобщен

опыт проектирования и эксплуатации факельных систем в различных отраслях

промышленности [47, 64].

Проектирование факельных систем. В состав факельных систем входят:

трубопроводы (коллекторы) сбросных газов; дренажные устройства; факельные

трубы (свечи) для открытого сжигания газа; огнепреградительные устройства;

вспомогательные трубопроводы.

Ответственным этапом проектирования факельных систем яв-

- ляется гидравлический расчет коллекторов факельного газа. Общее

сопротивление факельной системы (от предохранительного клапана до устья

факельной трубы) не должно превышать 50 кПа. Для обеспечения выполнения

этого требования рекомендуется диаметры трубопроводов на различных

участках факельной системы выбирать таким образом, чтобы: 1) сопротивление

факельного газопровода на участке от предохранительного клапана до

общезаводского коллектора на границе установки не превышала Г5 кПа;

2) сопротивление общезаводского факельного коллектора от границы

установки до факельного устройства не превышало 15 кПа;

3) сопротивление факельного устройства, включающего дренажное

устройство, гидрозатвор или огнепреградитель, факельную трубу (свечу)

не превышало 20 кПа. При выполнении гидравлических расчетов используются

традиционные методики, содержащиеся, например, в [65, 66].

Важным элементом факельной системы является факельная труба (свеча).,

в устье которой происходит открытое сжигание газов и паров. Конструктивно

факельные свечи выполняются: самонесущими; -закрепленными на оттяжках;

размещенными в металлической конструкции решетчатого или трубчатого типа.

Для обеспечения эксплуатации и удобства обслуживания факельные трубы

снабжаются дежурными (пилотными) горелками, горелоч-ным и запальным

устройством, газостатическим затвором, устройством для бездымного сжигания.

При отсутствии факельных сбросов воздух за счет диффузии может

проникнуть в факельную трубу, а через нее—в факельную систему, вызвать

образование взрывоопасных смесей. Проникновение воздуха возможно также

при создании в факельной трубе разрежения вследствие уменьшения объема

газа, вызванного охлаждением горячих сбрасываемых газов. Для *

предотвращения проникновения воздуха предусматривают постоянную подачу в

(Ьакрлъные тоубы топливного, ПРИРОДНОГО или инеотного газа. Ско-

ИИРЯ^г • ••'.•• . -

чркйь подачи топливного и природного-газов должна быть не менее 0,9 м/

с, азота — не менее Д7 м/с.

Перед факельной трубой на трубопроводе сбросных газов проектируется

установка огнепреградительных устройств, которые предотвращают

распространение пламени из факельной свечи в факельную систему.

Огнепреградительные функции выполняют промышленные -огнепреградители и

гидрозатворы. Практика эксплуатации факельных систем НПЗ и НХЗ показала

преимущества схемы с гидрозатвором. Величина столба затворной жидкости в

гидрозатворах должна составлять 150—250 мм, слив жидкости должен

производиться через сифон («утку») с разрывом струи. Гидрозатвор также

предотвращает попадание воздуха в факель-нук4) систему.

Проектирование установок сбора факельных сбросов. Для утилизации и

возврата сбрасываемых в факельные системы паров и газов на повторную

переработку в состав НПЗ и НХЗ включаются установки сбора факельных

сбросов. В эти установки входят отбойники конденсата, газгольдеры,

компрессорная и насосная.

Объем: отбойников конденсата определяют расчетом, исходя из данных о

составе и величине сбросов в факельную систему. Иногда для этой цели

используют эмпирические, основанные на практике эксплуатации соотношения.

Например, принимают, что на каждые 6 млн. т/год перерабатываемой нефти

завод должен иметь один отбойник объемом 100 м3. Отбойники должны быть

оборудованы системой дистанционного контроля уровня.

Из отбойников газ направляется в газгольдеры, являющиеся буферными

емкостями перед компрессорами. Объем газгольдера выбирается таким, чтобы

он мог в течение 5—10 мин принимать .весь газ максимального факельного

выброса. Для хранения газа применяют мокрые газгольдеры вместимостью 3—

15 тыс. м3. Сле-дует-иметь в виду, что в типовых проектах мокрых

газгольдеров, которые проектировались для хранения азота и других невзрыво-

опасных газов, ввод газа предусмотрен через приямок. В проекте газгольдеров

для факельных газов необходимо предусматривать ввод газа через нижний лояс,

что позволит предотвратить образование взрывоопасных смесей в приямках,

разместить вспомогательные узлы "газгольдера (гидрозатворы, сливные баки,

арматуру) на отметках, близких к нулевым. '

Газ из газгольдеров поступает к компрессорам. Общую произ-

водительность компрессоров рассчитывают, исходя из вместимости-

газгольдеров. Если в составе установки сбора факельных сбросов имеется один

газгольдер, то часовая производительность компрессоров принимается равной

50% вместимости газгольдера. В тех • случаях,- когда в составе факельного

хозяйства предусмотрены два и более газгольдеров производительность

компрессоров должна быть не менее 30% общей вместимости газгольдеров.

Контроль за сбросом в факельную систему. При проектировании НПЗ и

НХЗ следует предусматривать устройства, позволяющие контролировать сброс

газов в факельные системы с отдель-

•:-. ных объектов. К:сожаЛению, до настоящего времени не разработаны

устройства, которые позволяли бы одновременно не только контролировать факт

выброса; но и фиксировать его'продолжительность и величину. Однако системы,

сигнализирующие о факте сброса, эксплуатируются на ряде предприятий.

Показания приборов, фиксирующих сброс, следует выводить в операторную

факельного хозяйства.

5.8! СИСТЕМА СНАБЖЕНИЯ ТОПЛИВОМ

Во многих технологических процессах на НПЗ и НХЗ используются

трубчат-ые печи, тепловая мощность которых колеблется от единиц до сотен

мегаватт. Для обеспечения их бес-перебойной работы на заводах сооружаются

системы снабжения топливом.

' В качестве топлива на НПЗ и НХЗ применяют газ, получаемый в качестве

побочного продукта в основном производстве, и мазут, который на НПЗ

получают при переработке нефти, а на НХЗ подают со стороны. На некоторых

НПЗ и НХЗ в качестве топлива -используются также природный и попутный

газы, поступающие по магистральным газопроводам. Для применения

природного и попутного-газов в качестве топлива заказчик или проектировщик

должен в установленном порядке получить разрешение Госплана СССР.

Потребители используют либо один вид топлива, либо их комбинацию.

Выбор того или иного вида топлива определяется конструкцией печи, типом

применяемых горелок, требованиями по защите окружающей среды,

необходимостью в отдельных случаях использовать непосредственно на

установке газ низкого давления или высоковязкий побочный продукт. Так, в

'частности, необходимо предусматривать сжигание в печах выхлопных газов от

эжек-торных устройств, газа низкого давления на установках гидроочистки.

Печи беспламенного горения и вертикальные цилиндрические печи в качестве

топлива применяют только очищенный газ, прячем для печей беспламенного

горения очень важно обеспечить поддержание стабильности состава и теплоты

сгорания газового топлива. • .

Первым этапом проектирования системы топливоснабжения яв-, ляется

определение потребности в топливе. .Расчет потребности осуществляется по

данным проектов отдельных установок и произ-. водств с учетом опыта

эксплуатации. Следует учитывать, что передовые предприятия, борясь за

экономию топлива, сумели значительно снизить потребление газа и мазута на

многих технологических установках по сравнению с проектным.

Определив потребность в топливе, проектировщик затем приступает к

решению задачи удовлетворения этой потребности. Необходимо стремиться к

максимально полному использованию газообразного топлива, которое более

полно сгорает и легко может быть очищено от серы. Лишь при дефиците

газообразного топлива предусматривают подачу на установки жидкого топлива.

Снабжение жидким топливом. Для обеспечения потребителей жидким

топливом на НПЗ и НХЗ проектируется специальное топливное хозяйство,

включающее резервуары, насосы и коммуникации. Объем резервуаров должен

обеспечивать запас топлива, исходя из -суточной работы всех заводских печей.

Целесообразно пре-, дусматривать в топливном хозяйстве не менее трех

стальных вертикальных резервуаров, один из которых служит для приема из-

быточного топлива от потребителей, второй — для раздачи, а третий -г- для

отстоя между этими двумя операциями.

Во избежание выброса продукта из резервуаров температура хранения

мазута не должна превышать 80—90° С. Поскольку для обеспечения требуемой

вязкости мазут марки 100 должен поступать к форсункам печей подогретым до

температуры 110—120°С, на технологических установках следует

предусматривать подогреватели мазута.

Топливо подается в топливное хозяйство НПЗ из товарных парков или

узлов смешения, а в некоторых случаях поступает непосредственно с установок

первичной перегонки нефти. Нефтехимические предприятия получают мазут,

как правило, по трубопроводам с близлежащих нефтеперерабатывающих

заводов. Если такая возможность отсутствует, нужно проектировать узлы

приема мазута по железной дороге со стороны, включающие железнодорожные

эстакады и насосные для слива.

Для раздачи топлива используются центробежные насосы, про-

изводительность которых должна в 1,5—2 раза превышать расход топлива

потребителями. На всасывающей линии насоса проектируется установка двух

фильтров грубой очистки, а на нагнетательной — двух фильтров тонкой

очистки. Проектом должна быть предусмотрена возможность отключения

одного из фильтров для чистки без нарушения системы топливоснабжения.

Снабжение отдельных потребителей топливом, проектируется по кольцевой

схеме. В зависимости от числа потребителей и их размещения на генеральном

плане проектируется одно или несколько топливных колец. Снабжение газом.

Углеводородные газы, полученные на технологических установках, должны

направляться на газораспределительные пункты (ГРП). В проектах следует

предусматривать подачу газов на ГРП по самостоятельным коллекторам с

однотипных установок, редуцирование и смешение газов на ГРП с после-

дующей выдачей газа потребителям под различным давлением. На территории

предприятий проектируют прокладку нескольких коллекторов топливного газа:

для печей беспламенного горения (0,5 МПа), для прочих трубчатых печей (0,3

МПа), для столовых и лабораторий (0,005 МПа). Газообразное топливо,

подаваемое в лаборатории и столовые, должно по качеству соответствовать тре-

бованиям ГОСТ «Газ для коммунально-бытового снабжения», поэтому в проекте

ГРП надо учитывать необходимость одорирования этого .газа, а также

поддержания его теплоты сгорания на постоянном уровне. Поскольку

обеспечить стабильность состава и теплоты сгорания топливного газа в

заводских условиях затруд-

нительно, его в последнее время не применяют в бытовых целях Для

лабораторий и столовых проектируется снабжение сжижен ным газом..

Газ подается потребителям по тупиковой схеме. Для освобож дения его от

конденсата перед печами устанавливают газосепараторы и подогреватели.

Газопроводы влажного топливного газг следует прокладывать с обогревающими

спутниками и теплово! изоляцией, предусматривая отвод конденсата из нижних

точек газопроводов в специальные дренажные емкости.

При' проектировании топливных систем необходимо уделят! особое

внимание стабилизации давления в них. Опыт эксплуата ции показал, что

зачастую давление в сетях топливного газа по вышается и предприятия

вынуждены сбрасывать избыток топливного газа на факел. Для стабилизации

давления в топливной сети могут быть предусмотрены следующие варианты: 1)

сброс избытка топливного газа на заводскую ТЭЦ при условии сглаживания

колебаний в подаче неТртезаводского газа природным газом: 2) поддержание

постоянного давления путем сбрасывания избытка топливного газа через

регулятор давления в топливо, поступающее на 2—3 установки (на этих

установках следует предусмотреть смесительную емкость, в которую кроме

сбрасываемого газа по* дается через регулятор давления природный газ,

прямогонный гаа или испаренный сжиженный газ); 3) система автоматического

перехода печей с жидкого топлива на газообразное и обратно.

5,9. ЛАБОРАТОРНЫЙ КОНТРОЛЬ ПРОИЗВОДСТВА

Объем аналитического контроля. Для обеспечения нормальной

эксплуатации НПЗ и НХЗ важное значение имеет своевременный и правильный

аналитический контроль производства. Объем аналитического контроля при

проектировании заводов определяется на основании разделов «Аналитический

контроль производства», содержащихся в проектах технологических установок

и технологических регламентах, выдаваемых для проектирования научно-ис-

следовательскими институтами. Аналитический контроль осуществляется с

применением поточных анализаторов качества и посредством лабораторных

анализов.

Поточные анализаторы качества рекомендуется устанавливать прежде

всего на технологических потоках,, направляемых на компаундирование, и

потоках с неуправляемыми технологическими параметрами. Подбор поточных

анализаторов качества производится по номенклатурным перечням НПО

«Нефтехимавтоматика» и каталогам заводов-изготовителей Министерства

приборостроения, средств автоматизации и систем управления (Минприбора)

СССР. В процессе проектирования необходимо тщательно контролировать,

налажен ли серийный выпуск выбранных анализаторов качества и

обеспечивают ли они требуемую точность измерений.

Организация лабораторного контроля. Для осуществления повседневного

лабораторного аналитического контроля на предпри-

ятиях нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности

предусматриваются специализированные подразделения, которые подчиняются

главному инженеру производственного объединения (завода), а в 'части функций

отдела технического контроля (ОТК) — директору предприятия. На

подразделения лабораторного аналитического контроля возлагается • контроль

качества сырья, полуфабрикатов, материалов, готовой продукции, контроль воз-

душной среды и сточных вод.

На предприятиях, строившихся в 1940—50-х годах, предусматривались

контрольные лаборатории для каждого цеха, и, кроме того, товарные (на

товарно-сырьевой базе) и центральные лаборатории. Позднее вместо цеховых

лабораторий проектировались контрольные лаборатории для отдельных блоков

(топливного, масляного) при сохранении товарных и центральных лабораторий.

В связи с широким внедрением поточных анализаторов качества

количестао лабораторных анализов заметно сократилось; и это позволило

упростить структуру подразделений лабораторного контроля. На крупных

нефтеперерабатывающих и нефтехимических производственных объединениях

рекомендуется предусматривать две лаборатории: 1) лабораторию технического

контроля (ЛТК), выполняющую функции лабораторного аналитического

контроля -производства и функции ОТК в части готовой продукции, и 2) цен-

тральную лабораторию, выполняющую опытно-исследовательские работы и

методическое руководство ЛТК. На средних и небольших НПЗ и НХЗ создается

центральная заводская лаборатория (ЦЗЛ), которая осуществляет функции

лабораторного контроля производ-стра, ОТК и ведет в,небольшом объеме

исследовательские работы. В зависимости от выполняемых функций в состав

ЛТК и ЦЗЛ -включают следующие -лаборатории (группы): контрольные, товар-

ные, газохроматографическую, газокаталитическую, моторных испытаний,

санитарную аналитическую и др.