Пример из практики · Снижение содержания летучих органических соединений
Как крупная интегрированная группа нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий добилась снижения выбросов летучих органических соединений на 99,51 ТБ3Т из 16 000 м³/ч высококонцентрированных отходящих газов, содержащих H₂S и бензольные кольца, образующихся в системах очистки сточных вод и рекуперации конденсата, — внедрив критически важную для безопасности цепочку предварительной обработки щелочной промывкой + промывкой водой перед трехкамерным реактором RTO, работающим при температуре ≥800°C, с тройным резервированием контроля нижнего предела взрываемости, взрывозащищенной конструкцией и предварительным подогревом паром для автотермической оптимизации производительности.
Трехкомнатная квартира в многоквартирном доме (RTO)
Предварительная обработка для удаления H₂S
Взрывозащищенная блокировка LEL
Отходящие газы нефтеперерабатывающего завода
01 — Информация об отрасли
Контроль содержания летучих органических соединений в нефтехимической промышленности: инженерные решения, обеспечивающие безопасность при работе с взрывоопасными, токсичными и сильно изменчивыми потоками отходящих газов нефтеперерабатывающих заводов.
Нефтехимическая и нефтеперерабатывающая промышленность является одним из крупнейших промышленных источников выбросов летучих органических соединений (ЛОС) в мире. Нефть и нефтепродукты представляют собой сложные смеси углеводородов, более легкие, низкокипящие фракции которых обладают значительной летучестью. На всех этапах цепочки добычи, переработки, хранения, транспортировки и сбыта сырой нефти небольшие количества более легких углеводородов неизбежно выбрасываются в атмосферу из-за ограничений технологического оборудования. Выбросы ЛОС на нефтехимических предприятиях происходят из резервуаров для хранения, вентиляционных отверстий технологических емкостей, утечек оборудования, поверхностей очистных сооружений и отходящих газов систем рекуперации конденсата.
Проблема снижения содержания летучих органических соединений в нефтехимическом секторе имеет три уникальные особенности по сравнению с полиграфической, фармацевтической или лакокрасочной промышленностью: (1) Крайне критическая опасность — Потоки летучих органических соединений в нефтехимической промышленности содержат легковоспламеняющиеся углеводороды (нефтяной газ, бензольные соединения), токсичные газы (H₂S) и потенциально пирофорные соединения, поэтому управление НПВ является требованием обеспечения безопасности жизни, а не требованием соблюдения условий разрешения; (2) Состав коррозионного газа — H₂S и соединения бензольного ряда создают высококоррозионную среду, требующую использования специальных материалов на всех этапах, от коллекторных трубопроводов до камеры сгорания RTO; (3) Высокая изменчивость концентрации — Концентрации загрязняющих веществ в отходящих газах очистных сооружений могут резко колебаться в зависимости от изменения объема сточных вод, что требует применения буферной стратегии (щелочная промывочная башня в качестве буферного объема) и надежной системы управления концентрацией.
В данном исследовании рассматривается крупное интегрированное нефтеперерабатывающее и нефтехимическое предприятие с 8000 сотрудниками, общими активами в 65 миллиардов юаней, мощностью первичной переработки сырой нефти 10,5 миллионов тонн в год и несколькими линиями по производству нефтехимической продукции, включая высокосернистое коксование, нефтехимическую продукцию, а также групповые торговые, логистические и розничные операции. Предприятие является крупным провинциальным центром производства энергетической химической продукции. Проект по снижению содержания летучих органических соединений направлен на очистку отходящих газов нефтегазовых установок и высококонцентрированных отходящих газов очистных сооружений на территории нефтеперерабатывающего комплекса.
«В соответствии с требованиями безопасности при работе с отходящими газами нефтехимической промышленности, концентрация никогда не должна превышать 251 ТТ3Т НЭЛ на любом этапе системы сбора и очистки. Буферный резервуар, расположенный после стадии щелочной промывки и оборудованный собственным монитором НЭЛ, является критически важным элементом безопасности, обеспечивающим достаточное время реагирования на аварийное отключение между скачком концентрации в любом отдельном источнике и достижением системой небезопасного состояния на входе в реактор с термическим охлаждением».
— Инженерно-технический обзор проекта по очистке летучих органических соединений в нефтехимической промышленности
02 — Профиль загрязнения
Отходящие газы нефтеперерабатывающих заводов: H₂S, бензол, нефтяной газ с удельной влажностью 8000 мг/Нм³ и взрывоопасным составом 60%.
В рамках этого проекта отходящие газы поступают из двух категорий источников внутри нефтеперерабатывающего комплекса:
- отходящие газы от устройства для извлечения нефтегазодобычи (два блока: восточная и западная зоны): Это остаточные потоки отходящих газов из систем рекуперации паров нефти нефтеперерабатывающего завода после конденсации и абсорбции. Блок восточной зоны перерабатывает 3300 м³/ч с перерывами при NMHC <1 г/Нм³; блок западной зоны перерабатывает 3500 м³/ч с перерывами при NMHC <5 г/Нм³; максимальная проектная производительность составляет 6800 м³/ч.
- Высококонцентрированные отходящие газы, непосредственно собираемые на очистных сооружениях сточных вод.Отходящие газы из резервуаров для корректировки сточных вод (3000×2 м³; 1014 м³/ч), резервуаров для отделения масла (300×2 м³; 100,8 м³/ч), резервуаров для концентрации осадка (60×4 м³; 68 м³/ч), флотационных резервуаров (300×2 м³; 100,8 м³/ч), бассейнов для нефтесодержащих сточных вод (3,8×4,7×2; 150 м³/ч), отстойников (29,6×16,6×1,5; 2949 м³/ч), аэрационных резервуаров (23,8×14,7×1; 1400×2 м³/ч), суммарный расчетный расход составляет 8700 м³/ч при содержании неметановых углеводородов 5000–8000. мг/Нм³, в среднем 3500 мг/Нм³ при NMHC и 140 мг/Нм³ средней концентрации бензольного ряда.
Суммарный объем стандартного технологического газа составляет 16 000 м³/ч (17 465 Нм³/ч при 25°C). Критически важной особенностью этого отходящего газа, определяющей безопасность, является одновременное присутствие H₂S (сероводорода, образующегося в результате технологической обработки на нефтеперерабатывающем заводе), соединений бензольного ряда (бензол, толуол, ксилол из остатков фракционирования сырой нефти) и паров углеводородов нефтяного газа — все в газовой фазе в концентрациях, которые могут приближаться к НПВ при пиковых нагрузках. Влажность высокая — 601 TP3T, газ не содержит твердых частиц (все источники — испарение с поверхности жидкости). Содержание O₂ составляет 211 TP3T (атмосферный воздух, насыщенный парами).
| Параметр | Начальная концентрация | Реальный магазин | Ограничение ЕС на самодельные взрывные устройства / NER |
|---|---|---|---|
| НМГК (общее количество ЛОС) | 8000 мг/Нм³ (пиковое значение) | 40 мг/Нм³ | СВУ 2010/75/ЕС ≤20 мг/Нм³ |
| Бензол | Присутствует (в бензольном ряду) | ≤2 мг/Нм³ | СВУ ≤1 мг/Нм³ |
| Толуол | Подарок | ≤5 мг/Нм³ | СВУ ≤3 мг/Нм³ |
| Ксилен | Подарок | ≤8 мг/Нм³ | СВУ ≤12 мг/Нм³ |
| H₂S, бензольный ряд, нефтяной газ | Присутствует (в газовой фазе) | Удаляется щелочной промывкой | Разрешение на использование объекта IED / IPPC |
| Влажность | 60% | — | — |
| Стандартный объем газа | 16 000 м³/ч (расчетная производительность) | — | — |
| объем технологического газа | 17 465 Нм³/ч при 25 °C | — | — |
| Ежегодное снижение содержания летучих органических соединений | ~685 т/год | Подтверждено | — |
Важное замечание по технике безопасности: Расстояние срабатывания вентилятора от буферного бака для щелочной промывки до аварийного перепускного клапана должно составлять ≥60 м (в данной конфигурации достижимо до 90 м). Это расстояние обеспечивает достаточное время механического срабатывания аварийной перепускной заслонки после сигнала тревоги о высоком НПВ, предотвращая попадание легковоспламеняющихся газов в систему керамического слоя RTO в условиях взрыва. Сокращение этого расстояния до менее 60 м является нарушением правил безопасности.
03 — Раствор для лечения
Четырехступенчатая цепь: щелочная промывка + водная промывка + буферный бак + трехкамерный RTO с тройной блокировкой LEL.
Система обработки отвечает двум одновременно выполняемым требованиям: (1) обеспечение безопасности потока легковоспламеняющихся, токсичных и взрывоопасных отходящих газов; и (2) уничтожение ЛОС с эффективностью >99%. Эти два требования определяют различные аспекты проектирования системы. Обеспечение безопасности определяет щелочную промывку, буферный резервуар, тройной мониторинг НПВ, взрывозащищенную конструкцию и аварийный байпас. Уничтожение ЛОС определяет спецификацию трехслойного RTO при температуре ≥800°C с термическим восстановлением >95%.
Этап 1: Сбор и изоляция органических газов на начальном этапе.
Органический газ из резервуаров для очистки сточных вод и отходящих газов установок по утилизации нефтегазодобычи собирается на начальном этапе с помощью пламегасителей и оборудования предварительной обработки перед отключением. Пламегасители (также называемые ловушками для пламени) установлены на каждом отдельном соединении источника, чтобы предотвратить распространение возгорания в установке по обратному каналу сбора через коллектор к поверхности жидкости в резервуарах для сточных вод, что могло бы вызвать пожар или взрыв в резервуаре. Все отдельные соединения источников оснащены запорными клапанами, позволяющими отключать отдельные установки для технического обслуживания без остановки всей системы.
Этап 2: Щелочная промывка (удаление H₂S и кислых газов)
Газ, собранный промежуточным вентилятором принудительной тяги, поступает в систему щелочной промывки для удаления кислых компонентов (в основном H₂S и любых присутствующих CO₂ или SO₂). H₂S необходимо удалить перед RTO по двум причинам: (1) сжигание H₂S в RTO генерирует SO₂, что потребовало бы установки последующей системы очистки дымовых газов (FGD), которая не предусмотрена в конструкции данной установки; (2) газ, содержащий H₂S, токсичен для обслуживающего персонала и требует проведения работ в замкнутых пространствах, что осложнило бы программу проверки керамического слоя RTO. Щелочная промывочная башня удаляет туман, образующийся в процессе промывки, с помощью туманоуловителя, прежде чем газ поступит в буферный резервуар.
Этап 3: Буферный резервуар + мониторинг НПВ (логика голосования 3 из 2)
После щелочной промывки газ поступает в буферный резервуар, оборудованный собственным монитором концентрации НПВ. Буферный резервуар одновременно выполняет две важные функции: (1) он обеспечивает усреднение по времени пиков концентрации ЛОС, гарантируя, что газ, поступающий в RTO, имеет более равномерную концентрацию, чем исходные потоки, которые могут значительно меняться за короткие промежутки времени; (2) он обеспечивает объем времени отклика, необходимый для корректной работы системы аварийного обхода при обнаружении события с высокой концентрацией НПВ.
Тройной контроль НПВ установлен на общем коллекторе с использованием системы из 3 датчиков НПВ, работающей по логике голосования «2 из 3» (режим «три за два»): если любые два из трех датчиков НПВ одновременно показывают значение выше порогового значения 25%, автоматически активируется аварийный байпас. Такая схема голосования «2 из 3» обеспечивает как резервирование безопасности (отказ одного датчика не отключает блокировку), так и предотвращение ложных срабатываний (отказ одного датчика не приводит к ненужной остановке производства). Минимальное расстояние срабатывания датчика от буферного резервуара до аварийного байпасного клапана составляет 60 м для обеспечения достаточного времени механического срабатывания.
В ненормальных условиях (скачок концентрации выше 25% LEL) газ направляется через аварийный байпас с активированным углем для кратковременного сброса в атмосферу (кратковременная аварийная мера). В нормальных условиях газ поступает в вентилятор с тремя слоями RTO для термического окисления.
Этап 4: Трехслойный термический оксид железа при температуре ≥800 °C
В нормальных условиях предварительно обработанный газ (без H₂S, с буферизацией концентрации, ниже 251 ТТ3Т НИЗ) поступает в трехслойный реактор термического окисления (RTO). В RTO газ нагревается до ≥760 °C (проектная рабочая температура), при этом органические соединения термически окисляются до CO₂ и H₂O. Перед RTO установлен пароподогреватель для повышения температуры газа, содержащего летучие органические соединения (ЛОС), снижения содержания влаги за счет частичной конденсации, повышения концентрации ЛОС и снижения концентрации крупномолекулярных маслянистых веществ в газе, что предотвращает их накопление во впускном коллекторе RTO, которое может представлять опасность для безопасности.
Установка RTO работает в стандартном трехступенчатом режиме переключения клапанов: одна установка в режиме подачи (предварительный нагрев поступающего газа через предварительно нагретую керамику), одна установка в режиме отвода (доочистка газа во время охлаждения керамики), одна установка в режиме продувки (удаление остаточных летучих органических соединений перед переходом установки в режим отвода). Аварийный байпас для высоких температур (частичный) справляется с ситуациями высоких температур, обеспечивая смешивание с помощью смесительного блока перед выбросом из дымовой трубы, когда температура в камере сгорания превышает максимально допустимый рабочий предел.
Резервуары + Нефть
Восстановление
Арестователи
Каждый Источник
Стирать
H₂S удалить
Танк
3×LEL
Предварительный нагрев
Сушка
≥760°C
>99% ЛОС
→ Стек
40 мг летучих органических соединений
⭐ В этом проекте используется новое или критически важное для безопасности оборудование. Аварийный байпас (с активированным углем) направляет газ с высоким НПВ в обход реактора в атмосферу в случае аварийных ситуаций.
Основные параметры оборудования
| Элемент | Спецификация |
|---|---|
| Технологический процесс RTO | Производительность: 16 000 м³/ч; температура на входе: ≤30°C; габариты: 25×15 м; вес: 60 т. |
| Разрушение / тепловая эффективность | >99% / >95% |
| Время пребывания в камере сгорания | >1,2 с; окисление >760°C |
| рейтинг камеры сгорания | 600 000 ккал/ч |
| Природный газ (холодный пуск 3 ч) | 71 м³/ч (P: 0,03–0,06 МПа) |
| Природный газ (работа в режиме холостого хода) | 35 м³/ч |
| Расход топлива при холодном запуске | 176 м³ на один холодный пуск |
| Падение давления в системе | <3000 Па |
| мощность вентилятора | 75 кВт; 5000 Па; воздуховод диаметром φ600 мм |
| мониторинг LEL | 3 блока; логика голосования 2 из 3; аварийный обход на уровне >25% LEL |
| Электрическая классификация | Взрывозащищенная конструкция ExdIIBT4 по всей поверхности. |
| Годовые затраты на электроэнергию (8400 ч) | 324 240 кВт·ч; приблизительно 197 786 юаней/год (0,61 юаня/кВт·ч) |
| Ежегодные затраты на сжатый воздух | 20 м³/ч; приблизительно 25 200 юаней/год (0,15 юаней/м³) |
| Ориентировочная годовая стоимость природного газа | Производительность 25 200 м³/ч; приблизительно 37 800 юаней/год (1,5 юаня/м³) |
| Годовые затраты на конденсатный пар | Производительность 688 800 кг/ч; приблизительно 121 228 юаней/год (176 юаней/т) |
| Годовые затраты на производство воды | 1260 т/год; приблизительно 1890 юаней/год (1,5 юаня/т) |
04 — Основные преимущества
Пять причин, почему эта архитектура — правильный подход к снижению содержания летучих органических соединений на нефтехимических заводах.
- ✓
Щелочная промывка перед РТО удаляет H₂S и предотвращает образование SO₂ в камере сгорания: H₂S присутствует в отходящих газах нефтеперерабатывающих заводов в концентрациях, которые при сжигании в реакторе с термической обработкой без предварительной обработки привели бы к образованию SO₂ в концентрациях, требующих последующей стадии десульфуризации дымовых газов с использованием известняка и гипса (что значительно увеличило бы капитальные и эксплуатационные затраты). Щелочная промывка удаляет H₂S перед входом в реактор с термической обработкой, превращая его в сульфид натрия в промывочном растворе. Это обеспечивает чистоту химического состава продуктов сгорания в реакторе с термической обработкой (только углеводороды + O₂ → CO₂ + H₂O) без образования кислых газов и исключает необходимость в каком-либо оборудовании для десульфуризации после реактора. - ✓
Тройной мониторинг LEL с логикой голосования 2 из 3 обеспечивает как резервирование безопасности, так и защиту от ложных срабатываний: Блокировка с одним датчиком нижнего предела взрываемости (НПВВ) имеет два режима отказа: отказ датчика, который отключает блокировку безопасности (опасно), и неисправность датчика, которая приводит к ненужной остановке производства (дорогостояще). Схема голосования с тремя датчиками (2 из 3) исключает оба режима отказа: любой отказ отдельного датчика обнаруживается, поскольку показания двух оставшихся датчиков остаются стабильными, а неисправность отдельного датчика не приводит к срабатыванию блокировки, поскольку показания двух других датчиков все еще ниже порогового значения. Для нефтехимического завода, где дрейф калибровки датчика НПВВ является известным эксплуатационным риском, эта архитектура голосования является минимально допустимой конфигурацией для блокировки, обеспечивающей безопасность жизни. - ✓
Буферный резервуар после щелочной промывки обеспечивает усреднение концентрации во времени и время отклика, необходимые для работы системы безопасности: Концентрации летучих органических соединений (ЛОС) в отходящих газах после очистки сточных вод нефтеперерабатывающего завода меняются эпизодически в зависимости от обработки различных потоков сточных вод и колебаний активности резервуаров биологической очистки. Без буферного резервуара скачок концентрации ЛОС из одного резервуара может достичь входа в реактор обратного отвода (RTO) в течение нескольких секунд после скачка, произошедшего в источнике. Объем буферного резервуара обеспечивает задержку времени, необходимую для обнаружения скачка системой мониторинга нижнего предела взрываемости (НПВВ), реагирования управляющей логики и физического срабатывания аварийного байпасного клапана — минимальное время отклика составляет 60 секунд при расходе 16 000 м³/ч. Щелочная промывочная башня также служит вторичным буфером в этой архитектуре. - ✓
Предварительный нагрев паром перед реактором с обратным потоком решает три проблемы, связанные с высокой влажностью, маслянистостью и высокой концентрацией газа: Влажность и содержание масляного тумана в отходящих газах нефтеперерабатывающего завода создают специфические проблемы для установки RTO: (1) высокая влажность снижает адиабатическую температуру пламени и увеличивает расход дополнительного топлива; (2) масляный туман может конденсироваться и накапливаться во впускном коллекторе RTO, создавая опасность возгорания; (3) высокие концентрации могут вызывать неконтролируемые экзотермические реакции в керамическом слое RTO перед камерой сгорания. Предварительный подогрев паром одновременно снижает относительную влажность (за счет повышения температуры газа без добавления влажности), испаряет остатки масляного тумана и предварительно разбавляет эффективную концентрацию летучих органических соединений, поступающих в зону сгорания. Это конструктивная особенность, характерная для нефтехимической промышленности, которая отсутствует в установках RTO для полиграфической или фармацевтической промышленности. - ✓
Для классификации нефтехимических зон обязательна взрывозащищенная конструкция ExdIIBT4 по всей конструкции: Вся система сбора и очистки летучих органических соединений (ЛОС) работает в зоне, классифицированной как опасная зона в соответствии с Директивой ATEX 2014/34/EU. Все электрооборудование (двигатели вентиляторов, приводы, приборы, освещение, панели управления) должно быть сертифицировано по взрывозащищенному классу ExdIIBT4 или выше для газов группы IIB (включая бензольные кольца и смеси нефтяных газов, присутствующие здесь). Использование стандартного электрооборудования в системе очистки от ЛОС на нефтехимическом предприятии — это не просто нарушение нормативных требований, это реальный риск возгорания в системе, предназначенной для работы с легковоспламеняющимися газами в концентрациях, близких к НПВ.
05 — Результаты оперативной деятельности
Подтвержденные результаты: удаление 99,51 тонн летучих органических соединений (ЛОС) и снижение выбросов на 685 тонн в год.
Распределение годовых эксплуатационных расходов (8400 часов работы): электроэнергия 324 240 кВт·ч (0,61 юаня/кВт·ч) = 197 786 юаней; сжатый воздух 20 м³/ч (0,15 юаня/м³) = 25 200 юаней; природный газ (ориентировочно) 1,5 юаня/м³ = 37 800 юаней; конденсат пара 688 800 кг (176 юаней/т) = 121 228 юаней; производственная вода 1260 т (1,5 юаня/т) = 1890 юаней. Общие годовые эксплуатационные расходы составляют приблизительно 383 904 юаня (приблизительно 38,4 десятка тысяч юаней в эквиваленте). Это исключительно низкие эксплуатационные расходы для системы снижения содержания летучих органических соединений (ЛОС) на нефтеперерабатывающем заводе, что отражает малый масштаб (16 000 м³/ч против 120 000 м³/ч в фармацевтическом случае) и высокое содержание ЛОС в исходном сырье, позволяющее работать в режиме, близком к автотермическому, с использованием термического окислительно-восстановительного реактора.
06 — Меры предосторожности при внедрении
Шесть важнейших уроков по технике безопасности и инженерным решениям для снижения выбросов летучих органических соединений в нефтехимической промышленности
- 🚫
Концентрация НПВ на входе в систему ни в коем случае не должна превышать 251Т3Т НПВ — это требование, обеспечивающее безопасность жизни и имеющее приоритет над всеми соображениями обеспечения непрерывности производства: Система аварийного байпаса должна мгновенно и автоматически активироваться при срабатывании блокировки 2 из 3 нижнего предела взрываемости (НПВВ). Не должно быть возможности отключения блокировки НПВВ из диспетчерской, позволяющей операторам обходить блокировку для поддержания производительности. Логика блокировки должна быть реализована в виде проводного защитного реле (с уровнем SIL в соответствии с IEC 61511), а не в виде программной функции ПЛК, чтобы обеспечить ее работу независимо от любого отказа системы управления технологическими процессами (DCS). Ежемесячное функциональное тестирование работы клапана аварийного байпаса является обязательным. - ⚠️
Необходимо соблюдать минимальное расстояние срабатывания вентилятора (60 м) от буферного резервуара до аварийного перепускного клапана — не следует укорачивать коллектор сбора для экономии на монтажных затратах: Минимальное расстояние в 60 м является требованием техники безопасности, а не эстетическим предпочтением. При расчетном расходе 16 000 м³/ч в воздуховоде диаметром φ600 мм скорость газа составляет приблизительно 15 м/с. На расстоянии 60 м от буферного резервуара до аварийного перепускного клапана время прохождения пика концентрации от точки обнаружения до перепускного клапана составляет приблизительно 4 секунды. С учетом времени обработки логической схемы «2 из 3» и времени срабатывания клапана (~2–3 секунды) общее время срабатывания составляет приблизительно 6–7 секунд. Это минимально допустимое время срабатывания для блокировки безопасности при низком энергетическом пределе (НПВ) в нефтехимической промышленности. Сокращение длины коллектора до менее 60 м снижает этот запас безопасности ниже минимального значения. - ⚠️
Коррозионная активность газов, таких как H₂S и бензол, требует от всего оборудования самых высоких требований к антикоррозионной защите — стандартная углеродистая сталь выйдет из строя в течение 1–2 лет. Сочетание H₂S (вызывающего водородное охрупчивание и сульфидное растрескивание углеродистой стали), растворителей бензольного ряда (вызывающих набухание и деградацию стандартных эластомеров) и высокой влажности создает одну из самых агрессивных газовых сред при промышленной очистке отходящих газов. Все коллекторы сбора, емкости для щелочной промывки, буферные резервуары, оборудование предварительной обработки и входные коллекторы RTO должны быть изготовлены как минимум из нержавеющей стали 316L, с футеровкой из стекловолокна или эпоксидной смолы с добавлением стекловолокна на воздуховодах и емкостях большого диаметра. В сводке опыта особое внимание уделяется сроку службы оборудования как документированной эксплуатационной проблеме — коррозионная активность газа высока, и срок службы оборудования не достигает проектных требований, если с самого начала не применяются самые высокие требования к антикоррозионной защите. - ⚠️
Работу пароподогревателя необходимо проверять в условиях максимальной влажности, чтобы предотвратить накопление маслянистого конденсата во впускном коллекторе RTO: Паровой подогреватель должен повышать температуру газа настолько, чтобы снизить относительную влажность ниже точки росы паров тяжелого масла, присутствующих в отходящих газах сточных вод нефтеперерабатывающего завода. Если подогреватель имеет недостаточную мощность или если давление подачи пара падает в условиях низких температур зимой, относительная влажность на входе в парогенератор может оставаться выше точки росы, что приводит к конденсации масла во впускном коллекторе. Накопившийся маслянистый конденсат во впускном коллекторе парогенератора может самовоспламениться при достижении рабочей температуры, создавая внутреннюю пожарную опасность. Рекомендуется проводить ежемесячный осмотр впускного коллектора парогенератора на предмет накопления масла, начиная с первого года эксплуатации. - ⚠️
Поддержание стабильного состава газа является основной эксплуатационной задачей — необходимо строго контролировать источники поступающих материалов и работу печи: В сводке опыта четко указаны два основных эксплуатационных риска: (1) нестабильное содержание CO, вызывающее скачки предельных значений; (2) колебания уровня влажности и пыли с пиковыми значениями, превышающими проектные значения. Меры реагирования включают: строгий контроль источников сырья для поддержания стабильности работы системы; контроль работы печи (очистка сточных вод) для обеспечения стабильного состава газа. Это требует активной координации между группой по эксплуатации очистных сооружений и операторами системы очистки летучих органических соединений, а также наличия официального протокола связи для любых запланированных изменений состава сточных вод. - ⚠️
Постоянно совершенствовать обучение операторов технике безопасности и пересматривать планы реагирования на чрезвычайные ситуации с учетом реального опыта эксплуатации: Операторы нефтехимических предприятий должны понимать как стандартные процедуры эксплуатации реакторов с обратным подводом сточных вод (RTO), так и процедуры реагирования на чрезвычайные ситуации, такие как выбросы H₂S, превышение НПВ и перегрев реактора RTO. Планы реагирования на чрезвычайные ситуации должны быть актуальными и соответствовать фактической конфигурации установленной системы, поскольку любые изменения в системе сбора сточных вод, добавление новых источников сточных вод или изменения химического состава щелочной промывки могут изменить требования к реагированию. Ежегодные учения по реагированию на чрезвычайные ситуации, охватывающие все три сценария (выброс H₂S, превышение НПВ, перегрев реактора RTO), должны проводиться со всеми операторами, которые могут находиться на дежурстве во время возникновения чрезвычайной ситуации.
07 — Основные выводы из инженерной практики
Четыре урока, извлеченные из этого проекта по снижению содержания летучих органических соединений в нефтехимической промышленности.
- !
Архитектура безопасности (щелочная промывка + буфер + тройной нижний предел взрываемости + конструкция ExdIIBT4) не является дополнительной нагрузкой на соответствие нормативным требованиям для нефтехимических установок RTO — это инженерная основа, которая делает установку жизнеспособной. В отличие от полиграфических или фармацевтических установок с рециркуляционным окислительным деионизатором (RTO), где меры безопасности значительны, но основной целью является соответствие нормам выбросов, в нефтехимических установках RTO основной целью является безопасная эксплуатация в действительно взрывоопасной среде. Щелочная промывка удаляет наиболее опасное соединение (H₂S) до того, как оно достигнет RTO, буферный бак обеспечивает время срабатывания, необходимое системе безопасности, тройная блокировка нижнего предела взрываемости (LEL) предотвращает попадание взрывоопасных смесей в RTO, а классификация ExdIIBT4 предотвращает электрическое воспламенение. Отсутствие любого из этих элементов делает установку небезопасной независимо от данных системы непрерывного мониторинга выбросов (CEMS). - 2
Щелочная промывка перед РТО для удаления H₂S устраняет необходимость в последующей обработке дымовых газов и делает всю систему значительно проще и дешевле, чем альтернативный вариант. Если бы содержащие H₂S нефтехимические отходящие газы направлялись непосредственно в реактор с термической обработкой (RTO), то в результате процессов сжигания образовывался бы SO₂ в концентрациях, требующих последующей стадии десульфуризации дымовых газов с использованием известняка и гипса (что увеличило бы капитальные затраты на 30–401 тыс. тонн от стоимости RTO и постоянные затраты на реагент из известняка). Щелочная промывка улавливает H₂S в источнике, предотвращая образование SO₂, при этом капитальные затраты составляют приблизительно 10–151 тыс. тонн от стоимости RTO и постоянные затраты на реагент NaOH. Для нефтехимических применений, где присутствует H₂S, щелочная промывка перед RTO в большинстве случаев является экономически более выгодным вариантом. - 3
Предварительный подогрев паром — это конструктивная особенность нефтехимической промышленности, позволяющая одновременно бороться с влажностью и масляным конденсатом; она не используется в полиграфической или фармацевтической промышленности в качестве реактивного термического оксида. Высокая влажность и содержание масляного тумана в отходящих газах нефтеперерабатывающих заводов создают проблемы, отсутствующие в полиграфической (сухие пары растворителей) и фармацевтической (относительно низкое содержание масла) отраслях. Предварительный подогрев пара перед термическим окислителем является решением, специально разработанным для нефтехимической промышленности: он одновременно снижает относительную влажность, испаряет масляный туман до того, как он сможет сконденсироваться в коллекторе термического окислителя, и помогает повысить температуру газа до требуемого уровня на входе в термический окислитель. Инженеры, проектирующие системы термического окислителя для полиграфической или фармацевтической промышленности, которым необходимо адаптировать свои проекты для нефтехимической отрасли, должны в обязательном порядке добавить предварительный подогреватель пара. - 4
При производительности 16 000 м³/ч и концентрации неметановых углеводородов 8 000 мг/Нм³ годовые эксплуатационные расходы составляют приблизительно 38,4 10 000 юаней — это один из самых низких показателей среди всех 23 рассмотренных примеров. Сочетание малого масштаба (16 000 м³/ч против 60 000–120 000 м³/ч в других случаях) и высокой концентрации ЛОС на входе (приближающейся к автотермическому режиму работы без дополнительного топлива) обеспечивает очень низкие эксплуатационные расходы в этой установке. Богатые ЛОС отходящие газы нефтеперерабатывающего завода обладают высокой энергетической плотностью: при 8000 мг/Нм³ НМУК химической энергии потока ЛОС достаточно для поддержания температуры камеры сгорания RTO без дополнительного природного газа в процессе нормального производства, что делает затраты на электроэнергию для вентилятора (197 786 юаней/год) основной статьей расходов.
08 — Часто задаваемые вопросы
Снижение содержания летучих органических соединений (ЛОС) на нефтехимических и нефтеперерабатывающих заводах: ответы на десять вопросов.
Вопросы от менеджеров по охране труда и технике безопасности, инженеров-технологов и групп по выдаче экологических разрешений на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и энергетических химических предприятиях, планирующих системы снижения содержания летучих органических соединений (ЛОС) путем щелочной промывки и обработки РТО в соответствии с требованиями EU IED / Dutch ATEX / Omgevingswet.
Готовы безопасно решить проблему с летучими органическими соединениями на вашем нефтехимическом заводе?
Ознакомьтесь с полным спектром решений для регенеративного термического окисления.
От трехсекционные системы РТО От взрывозащищенной конструкции для снижения выбросов летучих органических соединений на нефтехимических заводах до полного спектра решений по контролю промышленных выбросов, наша инженерная команда поставляет системы, соответствующие требованиям ЕС к взрывоопасным электронным устройствам, с архитектурой безопасности, необходимой для работы в опасных зонах.
