Пожарная безопасность технологических процессов / Goryachev - PB Tekhnologicheskikh processov 2020

Пожарная безопасность технологий добычи и переработки нефти

Пожарная безопасность компрессорного способа эксплуатации скважин обеспечивается так же, как у фонтанного способа.

Наличие на промыслах сети газопроводов и компрессорных станций предъявляет дополнительные требования к обеспечению пожарной безопасности компрессорного способа эксплуатации скважин (см. гл. 15).

22.4. Особенности пожарной опасности процессов подготовки нефти к транспортировке, электрообессоливания

и первичной переработки нефти и основные способы обеспечения пожарной безопасности

Из нефтяных скважин на поверхность поступает смесь нефти, попутного газа, минерализованной воды и механических примесей. Поэтому собранная продукция из нефтяных скважин, рассредоточенных на территории месторождений, перед транспортировкой на большие расстояния потребителю должна быть собрана, обработана как сырье для получения товарной продукции (товарной нефти и попутного нефтяного газа), а пластовая вода и частично попутный газ снова возвращены в пласт.

В зависимости от расположения различают подземные и надземные объекты сбора и подготовки к транспортированию нефти, к которым относятся:

–  внутриплощадочные технологические трубопроводы промыслов, сборных пунктов;

–  межпромысловые коллекторы; –  дожимные насосные станции (ДНС);

–  газокомпрессорные станции (ГКС); –  оборудование для очистки нефти и газа (сепараторы, печи, подогре-

ватели, ректификационные колонны, абсорберы, адсорберы и др.); –  замерные устройства; –  запорно-регулирующая и предохранительная арматура.

Схемаподготовкинефтиктранспортировкепредставленанарис.22.6. Поднятая из скважины на поверхность нефть поступает на групповую замерную установку (ГЗУ), где определяется ее количество и производится

частичное отделение от нефти попутного газа и воды.

Отсюда нефть насосами ДНС направляется на центральный пункт сбора(ЦПС).ДНСчастообъединяютсустановкойпредварительногосброса воды (УПСВ), на которой производится частичная сепарация и дальнейшая перекачка нефти, газа, воды по раздельным трубопроводам. Окончательная подготовканефтипроводитсянавходящейвсоставЦПСустановкекомплексной подготовки нефти (УКПН), где производится окончательное отделение газа от нефти (дегазация), обезвоживание, удаление солей за счет добавления пресной воды и повторного обезвоживания и удаление легких фракций в целях уменьшения потерь нефти при ее дальнейшей транспортировке

391

Пожарная безопасность технологических процессов

(табилизация). Сепарацию производят в несколько стадий, на каждой из которых могут использоваться центробежные и гравитационные сепараторы (горизонтальные, вертикальные, сферические). Для ускорения и более эффективного отделения воды от нефти и предупреждения образования трудноразрушаемой эмульсии в продукцию скважин добавляют различные реагенты (деэмульгаторы) и производят ее нагрев.

Скважины

Газ

Рис. 22.6. Схема подготовки нефти к транспортировке

Подготовленная нефть направляется в резервуарный парк товарной продукции. Отсюда нефть через узел замера объема сдаваемой на транспортировкунефтинасосамиголовнойнасоснойстанцииподаетсявмагистральный нефтепровод.

Особенности пожарной опасности и способы обеспечения пожарной безопасности процессов транспортировки горючих жидкостей и газов по технологическимимагистральнымтрубопроводам,атакженасосныхикомпрессорных станций рассмотрены ранее в гл. 15.

Помимо магистральных трубопроводов для транспортировки нефти используется железнодорожный и водный транспорт.

Особенности пожарной опасности и способы обеспечения пожарной безопасности оборудования для очистки и подготовки нефти (трубчатых печей, подогревателей, абсорберов, адсорберов, ректификационных колонн) были рассмотрены в предыдущих главах.

392

Пожарная безопасность технологий добычи и переработки нефти

В нефти, поступающей на нефтеперерабатывающие заводы, содержатся механические примеси, вода и различные соли.

Механические примеси вызывают эрозию внутренних поверхностей оборудования,образуютотложения,способныезабиватьаппаратуру.Растворенныев водеинаходящиесяввидекристалловвнефтисолиявляютсяпричинойкоррозии оборудования. Сернистые соединения (сероводород, меркаптаны, тиофены, сульфаты и др.), содержащиеся в нефти, не только вызывают коррозию оборудования, но и приводят к образованию пирофорных отложений. На нефтеперерабатывающих установках допускается перерабатывать нефть, содержащую не более 0,3 % (масс.) воды.

Вода с нефтью образует достаточно стойкие нефтяные эмульсии, для разрушения которых на нефтеперерабатывающих заводах используется переменное электрическое поле высокого напряжения. На рис. 22.7 приведенапринципиальнаясхемаэлектрообезвоживающейиобессоливающейустановки (ЭЛОУ) с горизонтальными электродегидраторами.

III

Рис. 22.7. Принципиальная схема установки ЭЛОУ: 1 – теплообменник; 2 – паровой подогреватель; 3 и 4 – электродегидраторы 1-й и 2-й ступени;

I – сырая нефть; II – деэмульгатор; III – свежая вода; IV – щелочь; V – минерализованная вода; VI – обезвоженная нефть

Сырая нефть забирается из резервуара насосом и под давлением до 2,0 МПа прокачивается через систему теплообменников 1 и 2, в которых подогревается горячими отходящими продуктами производства и паром до 120–130 °С. Нагретая нефть поступает в последовательно работающие электродегидраторы3 и4. В электродегидратор4подаются горячая вода, деэмульгатор и раствор щелочи. Обезвоживание и обессоливание протекает в электрическом поле напряжения 30–35 кВ. Обезвоженная нефть содержит не более 0,1–0,3 % воды и 5–10 мг/л солей, что позволяет нефтеперегонной установке работать без остановки на ремонт не менее двух лет.

393

Пожарная безопасность технологических процессов

Для производства из нефти многочисленных продуктов различного назначения и со специфическими свойствами осуществляют ее разделение на фракции и группы углеводородов, а также применяют методы изменения их химического состава. Различают первичные и вторичные методы переработки нефти. К первичным методам относят процессы прямой перегонки нефти на фракции. Ко вторичным – процессы деструктивной переработки нефтииочисткинефтепродуктов.Процессыдеструктивнойпереработкинефтяных фракций предназначены для изменения их химического состава путем термического и каталитического воздействия. При помощи этих методов получают нефтепродукты высокого качества, которые нельзя получить при прямой перегонке нефти.

На современных нефтеперерабатывающих заводах прямая перегонка нефти на фракции производится на непрерывно действующих установках АТ (атмосферная трубчатая установка) и ВТ (вакуумная трубчатая установка).

Прямая перегонка нефти представляет собой процесс разделения ее на отдельные фракции, отличающиеся между собой температурой кипения. Для этого нефть нагревают до кипения, а образующиеся пары отбирают и конденсируют по частям.

Схема установки для атмосферно-вакуумной перегонки нефти показана на рис. 22.8.

Рис. 22.8. Схема установки для атмосферно-вакуумной перегонки нефти: 1, 1' – трубчатые печи; 2 – атмосферная ректификационная колонна; 3 – вакуумная ректификационная колонна; 4 – отпарная колонна; 5 – конденсатор-холодильник; 6 – водоотделитель; 7 – теплообменники;

8 – холодильник; 9 – барометрический конденсатор; 10 – эжектор;

I – нефть; II – боковой продукт; III – верхний продукт; IV – газ; V – мазут;

VI – гудрон; VII – водяной пар; VIII – вода; IX – несконденсировавшиеся пары и газы

394

Пожарная безопасность технологий добычи и переработки нефти

Нефть с установки ЭЛОУ под давлением около 1,0 МПа подается в сырьевые теплообменники7 для предварительного подогрева, а затем в трубчатую печь1.Нефть,проходяпозмеевикупечи,нагреваетсядотемпературы330–350°C и частично испаряется. Смесь паров нефти и неиспарившейся ее части из трубчатой печи поступает в атмосферную ректификационную колонну2. Поднимающиеся вверх в колонне пары нефти на тарелках охлаждаются и частично конденсируются. Сверху в колонну в качестве орошения поступает легкокипящая бензиновая фракция, которая стекает вниз, частично испаряясь на тарелках.

С соответствующих тарелок колонны 2 при определенных температурах нагрева нефтяные фракции (топливные дистилляты) отводятся в отпарную колонну 4:

–  с верха колонны – фракция НК – 200 °С (бензиновая фракция); –  с середины колонны – фракция 140–300 °С (керосиновая фракция); –  с низа колонны – фракция 250–350 °С (газойлевая фракция).

Востатке получают мазут, который идет в трубчатую печь 1′, нагрева- етсядотемпературы420–430 °Сипоступаетнаразгонкуввакуумнуюколон- ну 3 для получения масляных дистиллятов по аналогичной схеме. В остатке из колонны 3 выходит гудрон или полугудрон.

Установки ЭЛОУ и АВТ часто комбинируют. Широкое применение нашли комбинированные установки ЭЛОУ-АВТ-6 и ЛК-6У (здесь 6 – мощность установок по перерабатываемой нефти в миллионах тонн в год), в состав которых также входят установки стабилизации, вторичной перегонки бензина и др.

При комбинировании процессов достигается компактное размещение объектов основного производства, уменьшается количество технологических и энергетических коммуникаций, сокращается объем энергетического, общезаводского хозяйства, уменьшается число обслуживающего персонала.

Внастоящее время происходит замена устаревших установок на современные высокотехнологичные, экологичные и эффективные комбинированныеустановкитипа«Евро+»сувеличеннойглубинойпереработкинефти до 85 %, позволяющие выпускать качественное топливо высокого экологического класса Евро-5. В состав «Евро+» входят установки ЭЛОУ, АВТ, стабилизации и вторичной перегонки бензина, каталитичеcкого риформинга, гидроочистки дизтоплива и др. На установках «Евро+» перерабатывается около 6 млн тонн нефти в год, а интервал между плановыми ремонтами увеличен с двух до четырех лет, что обеспечивает надежное снабжение потребителей качественным топливом.

Особенности пожарной опасности процессов подготовки нефти к транспортировке, электрообессоливания и первичной переработки нефти:

–  обращение на производстве большого количества легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, их паров и горючих газов;

395

Пожарная безопасность технологических процессов

–  работа сложного и разнообразного технологического оборудования (теплообменников, электродегидраторов, аппаратов воздушного охлаждения, трубчатых печей, сборников, сепараторов, емкостей, насосов, ректификационных колонн и другого оборудования) в широком диапазоне температур (до 450 °С и выше), под повышенным давлением или разрежением, в агрессивных технологических средах;

–  образование ВОК в аппаратах, работающих под разрежением, при их разгерметизации;

–  частичное разложение нефти и мазута при нагреве в трубчатых печах с образованием кокса и газов, осложняющих работу оборудования из-за образования отложений в аппаратуре и трубопроводах (например, нарушение нормального режима эксплуатации ректификационных колонн и абсорберов из-за забивания тарелок и насадки отложениями кокса, скопление неконденсирующихся газов в дефлегматорах);

–  наличиенаустановкахпостояннодействующихисточниковзажигания (тепловое проявление электроэнергии при работе электродегидраторов, открытый огонь, раскаленные поверхности и искры при работе аппаратов огневого нагрева, высоконагретые поверхности оборудования, самовоспламенениепродуктов,нагретыхвышетемпературысамовоспламенения,самовозгорание пирофорных отложений, разряды статического электричества);

–  наличие протяженной и разветвленной сети трубопроводов, достигающейдесятковкилометров,сзапорной,регулирующейипредохранительной арматурой.

Детальный анализ пожарной опасности процессов подготовки нефти к транспортировке,электрообессоливанияипервичнойпереработкинефтивыполняется путем их разделения на технологические блоки с выделением в каждом из них типового технологического оборудования для проведения процессов нагрева, ректификации, абсорбции, транспортировки и др. Частные методики анализа пожарной опасности типового технологического оборудования и способы обеспечения их пожарной безопасности были рассмотрены ранее.

Таким образом, пожарная безопасность процессов подготовки нефти к транспортировке, электрообессоливания и первичной переработки нефти (а также других процессов нефтепереработки) достигается комбинацией способов и технических решений, направленных на обеспечение пожарной безопасности типовых технологических процессов и оборудования, входящих в состав этих установок.

Общие направления обеспечения пожарной безопасности процессов подготовки нефти к транспортировке, электрообес - соливания и первичной переработки нефти:

1.  Выполнение требований действующих нормативных документов по пожарной безопасности при проектировании, строительстве и реконструкции производств.

396

Пожарная безопасность технологий добычи и переработки нефти

2.  Наличие систем обеспечения пожарной безопасности, которые включают:

–  систему предотвращения пожара для исключения условий образования горючей среды и (или) исключения условий образования в горючей среде (или внесения в нее) источников зажигания;

–  системы противопожарной защиты людей и имущества от воздействия опасных факторов пожара и (или) ограничения его последствий;

–  комплекс организационно-технических мероприятий по обеспечению пожарной безопасности.

3.  Наличие классификационных показателей пожарной опасности технологии производств:

–  классификации веществ и материалов по пожаровзрывоопасности; –  классификации технологических сред по пожаровзрывоопасности; –  классификации зданий, сооружений, помещений и наружных уста-

новок по пожарной и взрывопожарной опасности.

4.  Соблюдениетехнологическогорегламентаиправилпротивопожарного режима при эксплуатации производств.

5.  Регулярная проверка исправности систем предотвращения аварий и противопожарной защиты.

6.  Регулярная проверка работоспособности предохранительных устройств для защиты оборудования от разрушения.

7.  Проведение текущего и планово-предупредительного ремонта оборудования в установленные сроки.

8.  Регулярная проверка исправности средств контроля технологических параметров и систем автоматического управления процессами.

9.  Проведение мероприятий по повышению квалификации производственногоперсонала,формированиюнавыковполиквидацииаварийныхситуаций и отработке действий персонала при возникновении пожаров.

контрольные вопросы

1.  Назовите пожаровзрывоопасные свойства нефти и попутных нефтяных газов.

2.  Каков вклад российских ученых в развитие нефтедобычи и нефтепереработки?

3.  Назовите состав объектов добычи нефти.

4.  Перечислите составные части буровой установки, поясните их назначение.

5.  Поясните конструктивное устройство нефтяной скважины. 6.  Поясните способы удаления выбуренной породы из скважины. 7.  Перечислите и поясните способы бурения скважин.

397

Пожарная безопасность технологических процессов

8.  Наличие каких веществ и материалов на буровой определяет пожарную опасность процесса бурения?

9.  Наличие каких источников зажигания на буровой определяет пожарную опасность процесса бурения?

10.  Поясните причины повышенной пожаровзрывоопасности при бурении кустовых скважин.

11.  Перечислите и поясните основные требования по обеспечению пожарной безопасности при бурении нефтяных скважин.

12.  К каким опасным последствиям может привести недостаточная плотность промывочного раствора при бурении скважин?

13.  Перечислите и поясните способы добычи нефти из пласта.

14.  Для каких целей служит фонтанная арматура и из чего она состоит? 15.  Поясните особенности пожарной опасности фонтанного способа

эксплуатации скважин.

16.  Перечислите и поясните основные способы предотвращения выхода нефти наружу при фонтанном способе эксплуатации скважин.

17.  Объясните причину и опасность образования парафинистых отложений, назовите способы их удаления.

18.  Поясните, в каких случаях применяют способ эксплуатации нефтяных скважин глубинными насосами?

19.  Поясните устройство и работу штанговой насосной установки. 20.  Перечислите и поясните особенности пожарной опасности экс-

плуатации нефтяных скважин глубинными насосами.

21.  Перечислите и поясните основные способы обеспечения пожарной безопасности при эксплуатации скважин глубинными насосами.

22.  Поясните особенности пожарной опасности при эксплуатации скважин гидропоршневыми насосами и основные способы обеспечения пожарной безопасности.

23.  Какими способами можно искусственно возбудить фонтанирование нефтяной скважины? Поясните эти способы.

24.  Назовите преимущества и недостатки газлифтного способа эксплуатации по сравнению с насосным способом.

25.  Перечислите и поясните способы обеспечения пожарной безопасности компрессорного способа эксплуатации скважин.

26.  Что входит в состав объектов сбора и подготовки к транспортированию нефти?

27.  Поясните схему подготовки нефти к транспортировке.

28.  Объяснитеназначение,устройствоипринципработыэлектрообезвоживающей и обессоливающей установки (ЭЛОУ).

398

Пожарная безопасность технологий добычи и переработки нефти

29.  Перечислите и поясните методы переработки нефти, поясните их назначение.

30.  Пояснитеработуустановкидляатмосферно-вакуумнойперегонки нефти.

31.  Перечислите и поясните особенности взрывопожарной опасности установок первичной переработки нефти.

32.  Перечислите и поясните общие направления обеспечения пожарной безопасности установок первичной переработки нефти.

399

Пожарная безопасность технологических процессов

Глава 23

пожарная безопасность технологий приема, хранения и отпуска нефти и нефтепродуктов

23.1.Пожарная безопасность технологий железнодорожных

иавтомобильных сливоналивных эстакад

23.1.1. Железнодорожные сливоналивные эстакады

Железнодорожная сливоналивная эстакада (ж/д эстакада) представляет собой сооружение у специальных железнодорожных путей, оборудованное сливоналивными устройствами для выполнения операций по сливу нефти и нефтепродуктов из железнодорожных цистерн или их наливу. Железнодорожные эстакады располагают на прямых горизонтальных участках железнодорожныхпутей,которыедолжныиметьсъезднапараллельныйобгонныйпуть, позволяющий осуществлять вывод цистерн от эстакад в обе стороны.

Железнодорожные эстакады бывают односторонними для слива (налива) продуктов на одном железнодорожном пути или двухсторонними для слива (налива) продуктов на двух параллельных железнодорожных путях, расположенных по обе стороны от эстакады. Конструктивно ж/д эстакады выполняют в виде наземных галерей с откидными площадками на высоте 3,0–3,5 м для удобства работы персонала по размещению наливного и сливного оборудования на железнодорожных цистернах.

В состав ж/д эстакады входит несколько наливных и сливных устройств, соединенных общими коллекторами. Для каждого вида продукта на эстакаде проложен отдельный коллектор, а также имеется обособленный коллектор для слива жидкостей из неисправных цистерн. Помимо этого, ж/д эстакады оснащаются узлами учета продуктов, средствами механизации для подъема и заправки нагревательных приборов и перемещения ва- гонов-цистерн вдоль железнодорожного пути, системами пожаротушения, а для слива (налива) мазута и масел – промежуточными резервуарами. Эстакады, предназначенные для слива темных высоковязких нефтепродуктов, оборудуются паропроводами или средствами электроподогрева.

Железнодорожные эстакады для налива авиационных масел, топлив для реактивных двигателей и авиационных бензинов оборудуются навесами или крышами (при использовании наливных устройств, исключающих попадание в цистерны атмосферных осадков и пыли во время операции налива, навесы и крыши могут отсутствовать).

Операции слива и налива осуществляют самотеком при геометрическом напоре, обеспечивающем необходимую производительность слива (налива), или с помощью насосов. Операции налива нефти и нефтепродуктов

400