Принципиальная технологическая схема установки термического крекинга. Особенности пожарной опасности при эксплуатации печей тяжелого и легкого крекинга. Основные направления профилактики пожаров.

 

 

 

Вторичная переработка нефти проводится путём термического или химического каталитического расщепления продуктов первичной нефтеперегонки для получения большего количества бензиновых фракций, а также сырья для последующего получения ароматических углеводородов — бензола, толуола и других. Одна из самых распространенных технологий этого цикла — крекинг (англ. cracking — расщепление). Крекинг-процесс позволяет производить из мазута компоненты для производства смазочных масел.

 

термический крекинг является химическим процессом, происходящим под влиянием высокой температуры и давления, а также времени воздействия этих факторов; при термическом крекинге одновременно протекают реакции распада, уплотнения и перегруппировки.

 

Термический крекинг под давлением предназначен для переработки тяжелых нефтяных остатков и дистиллятного сырья. К тяжелым нефтяным остаткам относятся мазуты прямой гонки, остатки вакуумной перегонки, масляные гудроны, экстракты селективной очистки масел и другие продукты, не содержащие фракций, выкипающих до температуры 350° С. Тяжелое нефтяное сырье подвергают термическому крекингу под давлением для превращения его в товарный топочный мазут. Одновременно при этом получают до 15% бензинового дистиллята и до 4% крекинг-газа. Крекинг проводят при температуре 455—480^е С и давлении 40—50 ат в течение 2—4 мин.

3.4 Легкий крекинг (висбрекинг)

При переработке нефтяных остатков – полугудронов и гудронов – целевым продуктом обычно является котельное топливо, получаемое в результате снижения вязкости исходного остатка. Такой процесс неглубокого разложения сырья называется легким крекингом или висбрекингом.

Висбрекинг – это термический крекинг для бедных. Установка висбрекинга использует тяжелый остаток от процесса вакуумной перегонки, часть которого подвергается в ней термическому крекингу. Продукт можно снова разделить на фракции, что приводит к уменьшению объема остатка. После этого к остатку добавляют для разбавления некий дистиллятный нефтепродукт (разбавитель), тогда остаток (пек) висбрекинга становится пригодным к применению в качестве остаточного (котельного) топлива. Количество дистиллята, добавляемого для разбавления, меньше, чем количество продуктов крекинга, выходящих с установки – таким образом, в целом, объем остаточного топлива снижается.

В качестве разбавителя можно брать тяжелый крекинг-газойль, рециркулирующий газойль или погон, полученный при разделении продуктов на этой же установке.

Висбрекинг напоминает термический крекинг, но отличается от последнего по интенсивности.

 

Трубчатые печи применяются при перегонке нефти и мазута, производстве высокооктановых бензинов, при всех видах крекинга, гидрогенизации жидких и твердых топлив, дегидрогенизации, разгонке каменноугольных смол, масел и других высококипящих жидкостей.Работа трубчатых печей характеризуется постоянной циркуляцией позмеевикам значительного количества горючей жидкости, нагреваемой до высокойтемпературы (очень часто выше температуры самовоспламенения нефти, котораянаходится в пределах от 250 до 320°С) и находящейся под большим внутреннимдавлением, а также наличием в топочном пространстве источников открытогоогня.

Одновременно в змеевиках трубчатой печи (в зависимости от ее типа)может находиться до 3- 15т горючей жидкости. Так как продукт в трубахнаходится под большим давлением и при высокой температуре, каждая егоутечка может привести к серьезному пожару, получению ожогов обслуживающимперсоналом.

При выходе наружу из печи продукт сразу же воспламенится, если еготемпература превышает температуру самовоспламенения. В противномслучаепродукт может интенсивно испаряться и воспламенится после того, как парыего будут затянуты в топочное пространство. Растекаясь по площадке ипопадая в траншеи и канализацию, горящий продукт приводит к распространениюогня на соседние аппараты и даже на соседние установки.

Попадая из змеевиков внутрь печи, продукт вызывает интенсивноегорение, которое может привести к деформации труб змеевика, обрушению стени свода, повреждению дымовых каналов и дымовой трубы. В этом случае огонь идым будут выбиваться из всех отверстий наружу и перегревать каркас, вызываяего деформацию. Убытки от повреждения при пожаре могут быть большими, таккак сама печь является достаточно дорогостоящим сооружением.

При эксплуатации трубчатых печей, так же как и всех других печей,возможны: взрывы в топочном пространстве; пожары в топочном пространстве;пожары вне печи.

VI. Пожарно-профилактические мероприятия

Основной несущей конструкции печи — металлическому каркасу —необходимо обеспечивать возможность температурных деформаций. Для этого некоторые соединения делают не сварными, а болтовыми совальными отверстиями для болтов. Каркас не должен перегреваться.

Поэтому внутреннюю полку швеллеров илидвутавров защищают со стороны топочного пространства огнеупорным кирпичом толщиной не менее 20—25см (или блоками из минерало- ватного теплоизоляционного наполнителя).

Вторую полку не следует закрывать кладкой для свободногомывания воздухом с целью охлаждения.

Во избежание вредных деформаций кирпичного заполнения принеравномерном прогреве устраивают температурные швы.

Прогрев печи нужно производить медленно. Сначала зажигают две- три форсунки, через 30 мин.— следующие две и т. д. Режим разогрев печи выбирается таким, чтобы продукт, циркулирующий по трубам,нагревался не более чем на 40—50° С в час. Правило розжига форсунок —

общее для всех печей.

Для защиты конструкции печи от разрушения при возможном взрыве в топочном пространстве боковые стены

радиантной камеры, как правило, оборудуют предохранительными

клапанами. Ничто не должно мешать полному открытию клапанов, они

должны быть доступны наблюдению и проверке.

Змеевики трубчатых печей, как наиболее ответственную часть,

выполняют из жаростойкой и износоустойчивой стали. Трубы из

высоколегированной стали работают почти до полногозакоксовывания, не

прогорая.

Для обеспечения работы печи без интенсивного теплового,

химического и механического износов труб необходимо контролировать:

установленные режимы давления в змеевиках, температурные режимы

работы, качество сырья, соблюдение сроков чистки и профилактического

ремонта.

Практикой установлено, что для уменьшения возможности

термического разложения давление в трубах должно быть таким, чтобы

скорость жидкости была в пределах 1—3 м/сек. Для каждой печи

устанавливают нормально допустимые величины давления продукта перед

входом в змеевик и по выходе из него и контролируют действительное

давление. Нужно следить, чтобы отводные трубки к самопишущим

манометрам не закоксовывались.

Во избежание прекращения подачи жидкости в печь емкости, из

которых питаются насосы, должны иметь четко обозначенный аварийный

уровень. Следует наблюдать, чтобы уровень продукта в емкости не

понижался до аварийного.

Режим работы топочного пространства должен контролироваться и

регулироваться автоматически. Нормально установленная температура в

радиантной камере на перевале и по выходе дымовых продуктов из

конвекционной камеры в боров поддерживается терморегуляторами,

фиксирующими действительную температуру и регулирующими подачу топлива

к форсункам. Правильность сгорания топлива контролируется анализатором

состава дымовых продуктов.

Для каждой печи устанавливается температура поступающего в

змеевик и выходящего из него продукта. Для измерения действительной

температуры в этих точках помещают термопары с самопишущим

устройством.

Все контрольно-измерительные приборы должны быть сосредоточены в

одном месте и за их показаниями нужно постоянно следить, а их

исправность контролировать.

Для уменьшения химического износа труб количество вредных

примесей, содержащихся в нагреваемой жидкости, не должно превышать

величину, установленную инструкцией. Фактическое содержание примесей

определяют анализом и отмечают в журнале.

В жидкости не должно быть твердых взвешенных частиц. Жидкость,

содержащую примеси больше нормы, подвергают предварительной очистке.

Для каждой печи, исходя из режимов ее работы и состава сырья,

составляют график чистки и предупредительного ремонта. Чистку труб от

кокса, графита и сажи производят строго по графику. В это же время всю

печь и особенно трубы тщательно осматривают и проверяют.

Правила пожарной безопасности нефтеперерабатывающей

промышленности требуют, чтобы во время эксплуатации трубчатой печи

контролировалось состояние ее труб. Работа с отдулинами и свищами в

трубах, а также с износом выше допустимых пределов (уменьшение толщины

стенок) запрещается во избежание разрывов труб.

Для выявления отдулин и определения степени износа труб нужно

производить не только осмотр, но и необходимые промеры.

Наружный осмотр и промеры наружного диаметра труб осуществляют

при каждой остановке печи во всех местах, где это возможно. Внутренний

диаметр измеряют по установленному графику в разные сроки для

различных печей и даже для различных труб.

Степень изменения диаметра труб, подлежащих замене, зависит от

назначения печи, характера сырья, а также материала труб и приводится

в соответствующих таблицах.

Например, для потолочного экрана печи прямой гонки

хромомолибденовую трубу с нормальными размерами 116,8 х 126,6 мм

бракуют, если ее внутренний диаметр стал 119 мм или внешний диаметр

132 мм. Так как некоторые трубы наиболее сильно изнашиваются по концам

то допускается применение конических втулок при определенном износе

трубы у двойника.

Результаты промера и отбраковки труб заносят в специальный

журнал.

Материал, применяемый для изготовления корпусов и пробок

двойников, должен противостоять действию высоких температур и

коррозии, особенно при переработке сернистых продуктов. Таким

материалом является легированная сталь. Нажимные болты и гайки

работают примерно в таких же условиях и, следовательно, их нужно

изготовлять также из высококачественной стали.

Нельзя использовать двойники с имеющимися или заваренными

трещинами. Подтяжку нажимных болтов для уплотнения пробок можно

производить только после снижения давления в трубах до атмосферного.

При закрытии двойников следят, чтобы хвост гайки был прочно

закреплен в соответствующем вырезе корпуса, а поверхность пробки не

была сработана.

Для защиты двойников от атмосферных воздействий шкафы двойников

должны иметь плотно закрывающиеся металлические дверцы. Под двойниками

в шкафах устанавливают дренажные противни.

При образовании течи, что обнаруживается по газам, идущим от

дверцы двойниковой коробки, необходимо немедленно дать пар в

двойниковые шкафы и замазать все щели дверей глиной для изоляции

двойников от воздуха. При сильной течи нужно остановить печь.

Прочность и плотность труб и двойников проверяют гидравлическим

испытанием на давление в полтора раза выше максимального рабочего

давления. Рекомендуется до опрессовки продуктом проверить плотность

соединений труб и пробок двойников водяным паром при давлении 10 атм.

Во избежание пожаров у форсуночного фронта трубчатых печей

необходимо следить за исправностью топливных линий, плотностью

фланцевых соединений и сальников задвижек. Воздушные короба и площадка

под форсуночным фронтом должны быть чистыми. Для удобства поддержания

чистоты площадка должна иметь твердый покров и лоток с подводом воды.

Это дает возможность смывать излившееся топливо в канализационную

систему через гидравлический затвор. Форсунки защищают от прямого

воздействия ветра металлическими щитами.

Во избежание аварий трубопроводов, подводящих и отводящих продукт

от трубчатой печи, их выполняют из высококачественной стали, хорошо

закрепляют, устраивают минимальное количество фланцевых соединений,

снабжают температурными компенсаторами, задвижками и исправной

теплоизоляцией.

 

 

Конструктивные особенности установок каталитического крекинга. Особенности пожарной опасности реакторов и регенераторов. Основные мероприятия и технические решения, обеспечивающие пожарную безопасность.

 

Каталитический крекинг по сравнению с термическим характеризуется меньшим выходом метана, этана и олефинов, большим выходом углеводородов С3-С4, а также бензинов с повышенным содержанием ароматических и изопарафиновых углеводородов. В этом заключается главное преимущество каталитического крекинга перед термическим.

Постадийно процесс каталитического крекинга может быть представлен следующим образом:

- поступление сырья к поверхности катализатора(внешняя диффузия);

- химабсорбция на активных центрах катализатора;

- химическая реакция на поверхности катализатора;

- десорбция продуктов крекинга непрореагировавшей части сырья с поверхности катализатора и частично из внутренних пор;

- вывод продуктов крекинга из зоны реакции на последующую их ректификацию.

Схемы промышленных установок. Принципиальная технологическая схема: подогрев сырья в трубчатой печи; смешение нагретого сырья с потоком регенерируемого катализатора; собственно каталитический крекинг в реакторе; разделение реакционной смеси в ректификационной колонне на целевые продукты; конденсация. охлаждение и вывод продуктов с установки; обработка катализатора водяным паром в десорбере; выжиг в регенераторе кокса, отложившегося на поверхности катализатора, и возврат его в реактор.

Наиболее распространены установки каталитического крекинга с микросферическим катализатором (рис. 2). Подогретое в трубчатой печи (топке) сырье подают в так называемый узел захвата, где оно тонко распылятся и встречается с потоком регенерированного катализатора. Крекинг осуществляют, как правило, в лифт-реакторе в режиме пневмотранспорта: катализатор перемещается снизу вверх парами сырья при линейных скоростях потока 10-12 м/с. Высота реактора (который представляет собой стальную футерованную изнутри трубу), обеспечивающая необходимое время контакта сырья с катализатором, обычно составляет 30-35 м. Применяют также реакторы других конструкций, например, с кипящим слоем катализатора. Пары продуктов крекинга и непревращенное сырье после отделения откатализатора в циклонных сепараторах, расположенных в сепарационном пространстве реактора, разделяют в ректификационной колонне, из которой в систему возвращают так называемый шлам - смесь тяжелого газойля с катализатором. Отработанный катализатор из сепараторов поступает в десорбер, где с поверхности катализатораотдувают адсорбированные и увлеченные потоком углеводороды.

Рис 2. Установка крекинга с микросферич. катализатором: 1 воздушный компрессор; 2 тонка; 3 регенератор; 4 лифт -реактор; 5 узел распыла (захвата) сырья, 6-десорбер; 7 ректификац. колонна.

Выжиг кокса, содержание которoгo на катализаторе достигает 0,8-1,0% по массе, проводят нагретым воздухом в регенераторе - стальном цилиндрическом аппарате высотой до 30 м. Типичные параметры регенерации: количествокатализатора 85% от всей загрузки (остальная часть - в реакторе и десорбере); расход воздуха на 1 кг кокса 12-15 кг; время выжига кокса от 5 до 30 мин; интенсивность выжига от 20 до 80 кг/ч на 1 т катализатора; остаточное содержание кокса от 0,1 до 0,25%. Теплоту топочных газов, образующихся при выжиге кокса и сгорании СО, используют для получения водяного пара в котле-утилизаторе. В ряде случаев дожигСО наряду с применением промоторов проводят также термически (при температурах до 830 °С). Выбор условий регенерации, типа (стабильности) и количества догружаемого свежего катализатора позволяют установить его равновесную оптимальную активность и необходимые выходы целевых продуктов. Регенерированный катализатор снова самотеком поступает в лифт-реактор и таким образом непрерывно циркулирует в системе.

Основные особенности установок каталитического крекинга с лифт-реакторами: большая единичная мощность (до 4-5 млн. т/год перерабатываемого сырья); высокотемпературная регенерация катализатора под повышенным давлением (до 0,4 МПа); применение эффективных циклонных сепараторов; длительность межремонтного пробега до 3-4 лет. Находят применение системы с двумя, а также с секционированными регенераторами, работающими по противоточной схеме (катализатор движется сверху вниз навстречу воздуху) для достижения большей глубины регенерации. Тенденция на переработку тяжелого сырья требует создания специальных устройств с целью более тщательного его распыливания для облегчения испарения в узле контакта с потоком катализатора, отвода из регенератора избытка теплоты и т.д. Установки Каталитический крекинг с движущимся слоем шарикового катализатора еще находятся в эксплуатации, но вследствие недостаточной экономической эффективности свое значение утратили.

Общие правила

 

3.1.1. Оборудование и трубопроводы перед приемом в них нефти и нефтепродуктов должны быть освобождены от воздуха путем продувки инертным газом или водяным паром.

3.1.2. Все аппараты и трубопроводы установки перед пуском после ремонта должны быть опрессованы на герметичность. Пуск и остановка установки должны производиться в точном соответствии с производственным регламентом.

3.1.3. Пуск и работа установок с неисправной системой пожаротушения запрещается.

3.1.4. Изменение температуры и давления в аппаратах должны производиться плавно. Скорость изменения температуры и давления в аппаратах определяется регламентом.

3.1.5. Подъем температуры выше 100°С внизу аппаратов (колонны, емкости и т. д.) без предварительного спуска воды из них не допускается.

3.1.6. Пользоваться ломами и трубами при открывании задвижек, вентилей и других запорных приспособлений во время работы установки запрещается.

3.1.7. При обнаружении пропусков в корпусе ректификационных колонн, абсорберов, испарителей и других аппаратов, необходимо немедленно подать водяной пар к месту пропуска и принять необходимые меры к выключению аппарата из работы и устранению пропусков.

3.1.8. Вытеснение воздуха из аппаратов во время их пуска в эксплуатацию в факельный трубопровод запрещается.

3.1.9. Дренирование сжиженных газов, ЛВЖ и ГЖ из трубопроводов и аппаратов необходимо осуществлять в закрытую систему.

31.10. Сброс взрывоопасных газов и паров ЛВЖ из аппаратов, выключаемых на ремонт разрешается производить только в закрытую систему и на факел.

3.1.11. Не допускать пропитки теплоизоляции нефтепродуктами. За состоянием теплоизоляции аппаратов должен быть обеспечен постоянный надзор. Участки теплоизоляции, пропитанные нефтепродуктами, должны быть заменены.

3.1.12. Производить уплотнения сальников, фланцевых и других соединений на действующем оборудовании, аппаратах и трубопроводах без сброса давления до атмосферного запрещается.

3.1.13. При грозовых разрядах запрещается производить дренирование аппаратов и емкостей, налив цистерн, бочек, а также оставлять открытыми замерные люки резервуаров, аппаратов и т.д.

3.1.14. Поверхности нагревательных приборов и трубопроводов отопления следует систематически очищать от пыли и других отложений.