книги из ГПНТБ / Охрана труда на нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах учебник

Указанные выше требования учитывались в разработанных и учитываются в разрабатываемых нормативах по технике безопас­ ности и производственной санитарии по основным видам машин, станков и другого оборудования. Выполнение этих требований обязательно для конструкторских организаций при разработке конструкций машин и аппаратов.

Аппараты, машины и другое оборудование, применяемые на нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах весьма раз­ нообразны по своим принципам действия, конструкции, типам, раз­ мерам, разнообразны и методы обеспечения безопасности, закла­ дываемые при их конструировании. Далее приводятся данные, от­ носящиеся к наиболее широко применяемым в промышленности видам оборудования.

§ 2. РЕАКТОРЫ

Реакторами называются аппараты, в которых происходят хи­ мические превращения исходного сырья, приводящие к образова­ нию целевых продуктов производства. Значительные различия в условиях протекания химических реакций вызывают многообразие типов и конструкций реакторных аппаратов.

Непрерывные процессы, которые преобладают в нефтеперера­

змеевикового типа, в которых можно осуществлять процессы алкилирования, дегидрирования, пиролиза и др. Продукты здесь дви­ жутся с большой скоростью, поэтому их рабочий объем сравни­ тельно невелик, что повышает безопасность эксплуатации. Но зме-

Это вызвано тем, что всякая выгрузка катализатора из системы вызывает опасность загораний, отравлений, термических ожогов; кроме того, выгрузка приводит к нарушению нормального техноло­

тализатором, работающим в режиме «кипящего» слоя. Его пре­ имуществами являются простота аппаратуры и транспорта катали-

затора, благоприятные условия для съема, отвода и рекуперации тепла при регенерации катализатора, проведение регенерации при сравнительно невысоких температурах и т. д. Однако эксплуатация аппаратов с «кипящим» слоем имеет ряд специфических трудно­ стей и опасностей. Истирание катализатора и его унос требуют на­ дежной системы очистки от катализаторной пыли, которая обла­ дает раздражающими токсичными свойствами.

Очень опасно прекращение циркуляции катализатора в системе, приводящее к аварийному режиму на установке. Циркуляция ка­ тализатора может прекратиться при повышении давления в реак­ торе вследствие увеличения подачи сырья и водяного пара в зону реакции, наличия в сырьевых продуктах воды, роста температуры в реакционной зоне и т. д.

Нарушение нормальной циркуляции катализатора может привести к па­ дению его уровня в реакторе и опорожнению напорного стояка. В этом случав воздух, попадая в реактор, может вызвать воспламенение и взрыв углеводород­ ных газов. Поэтому при падении уровня катализатора в реакторе необходимо догрузить аппарат до рабочего уровня.

Не меньшую опасность представляет зависание катализатора в реакторных и регенераторных стояках, поскольку в этом случае пары сырья могут попасть в регенератор и загореться; при этом происходит резкий подъем температуры и выброс катализатора в электрофильтр. Для ликвидации аварии необходимо уменьшить или полностью прекратить подачу сырья в реактор и воздуха в ре­ генератор. Для предупреждения воспламенения паров в регенераторе подается острый водяной пар.

К серьезной аварии может привести попадание в систему воды вместе с сырьем. В этом случае выключается поток паров нефтепродуктов и установка переводится на переработку достаточно обезвоженного сырья.

Недостаточное количество перегретого пара, поступающего в зону отпарки реактора, может привести к неполному отпариванию с катализатора нефтепро­ дукта. При этом пары нефтепродукта попадают в транспортную линию и реге­ нератор и могут воспламениться. Для устранения этой опасности переводят установку на циркуляцию сырья мимо реактора или уменьшают кратность циркуляции катализатора, увеличивая тем самым время его пребывания в реакторе.

Чтобы предотвратить износ корпусов реактора и регенератора от эрозионного действия катализатора, производят их футеровку жаропрочным бетоном, панцирной сеткой, а иногда и стальной об­ лицовкой.

Автоклавы эксплуатируются в соответствии с требованиями, предъявляемыми к сосудам, работающим под давлением. При на­ личии в них мешалки с механическим приводом последний должен быть огражден сплошным кожухом. Автоклавы с быстросъемными крышками снабжаются блокировочными предохранительными уст­ ройствами, исключающими возможность подачи пара (газа) в аппарат с незакрепленной крышкой или открывание крышки при наличии давления в аппарате.

Важным условием, обеспечивающим безопасность эксплуатации всех видов реакторов, является точное соблюдение технологиче­ ского режима процесса. Контроль и регулировка температуры в

системе особенно важны в тех случаях, когда процесс происходит с большим выделением тепла. Применяются специальные аварий­ ные блокировки на случай внезапного повышения температуры.

§ 3. ТРУБЧАТЫЕ ПЕЧИ

Трубчатые печи получили широкое распространение в современ­

правило, из углеродистой стали с высоким показателем прочности. В современных печах металлический каркас частично или полно­ стью заменяется жароупорными железобетонными блоками, вы­ полняющими одновременно роль несущей конструкции и тепловой футеровки. Перевальные стены, которые относятся к числу наи­ более теплонапряженных участков печи, обычно оформляются в виде самонесущей конструкции из пустотелых и сплошных огне­ упорных керамических блоков разной толщины.

Трубный змеевик, являющийся одним из важнейших и ответ­ ственнейших элементов печи, изготовляют из бесшовных цельно­ тянутых труб, соединенных между собой с помощью двойников (ретурбентов). За последнее время все шире применяются цель­ носварные (бездвойниковые) трубные печные змеевики.

Наиболее часто применяют трубы из хромомолибденовой стали Х5М, реже из углеродистой стали Ст. 8, 10, 15. Для пиролизных труб используется высоколегированная сталь марки Х23Н18.

Одним из конструктивных элементов печи, повышающих без­ опасность ее эксплуатации, являются взрывные окна, предназна­ ченные для снижения давления при взрывах (хлопках) в камере сгорания. Такие хлопки могут иметь место при соприкосновении газо- и паровоздушной смеси, накапливающейся в результате аварий и неполадок в печи, с раскаленными трубами и кладкой печи или пламенем форсунок. Взрывные окна закрываются навес­ ными чугунными крышками, подвешенными на петлях без какихлибо специальных запоров. При повышении давления крышка от­ крывается 'И выпускает газы, предохраняя тем самым печь от разрушения. Между внутренним пространством печи и противовзрывной крышкой прикрепляется тонкая асбестовая прокладка, которая защищает материал крышки от действия высоких темпе­ ратур и ограничивает засасывание воздуха в печь.

Наиболее опасными моментами при эксплуатации трубчатых печей являются срыв пламени при розжиге печи или при ее горе­ нии, а также закоксовывание и прогар печных труб.

При срыве пламени поступающий газ или пары жидкого топли­ ва в смеси с воздухом заполняют камеру сгорания, и при повтор-

ном зажигании печи может произойти взрыв. Во избежание этого при любом срыве пламени необходимо перекрыть подачу топлива и продуть паром камеру сгорания печи для удаления скопившихся в ней углеводородных паров или газов. Рекомендуется в непосредст­ венной близости от эксплуатационных форсунок устанавливать ре­ зервные форсунки небольшой производительности, в которые топ­ ливо подается отдельно и независимо от основных форсунок. Если эксплуатационная форсунка погасла, а подача топлива на нее не прекратилась, то в этом случае топливо зажгется от пламени резервной форсунки. На топливных линиях к основным и вспомо­ гательным форсункам устанавливаются аварийные клапаны, ко­ торые автоматически закрывают подвод топлива при затухании пламени и даже при резком снижении давления в топливной линии.

Большую опасность при эксплуатации печей представляет об­ разование кокса в печных трубах, что может вызвать прогар труб, выход горючих нефтепродуктов в раскаленную топку печи и пожар на установке. Прогару труб способствует также их коррозия.

Основным условием, предотвращающим прогар труб, является нормальный тепловой режим печи, который обеспечивается равно­ мерной и хорошо отрегулированной подачей топлива и воздуха, их тщательным перемешиванием в форсунках, полнотой сгорания топлива, размерами и формой факела, точным соблюдением задан­ ной температуры в радиантной и конвекционной камерах печи.

Защита трубного змеевика, особенно в радиантной камере, от перегрева выше допустимой температуры, приводящей к прогару труб, обеспечивается системой автоматической защиты. Импульсом для автоматического отключения подачи топлива является либо повышение температуры поверхности змеевика сверх допустимой, либо чрезмерное повышение температуры дымовых газов. Автома­ тическое отключение подачи топлива производится также и при прекращении или при резком уменьшении подачи сырья, так как это тоже приводит к перегреву и прогару печных труб.

горение выходящих из змеевика продуктов и снизить температуру печи. Далее приступают к выпуску продуктов, находящихся в зме­ евике, в аварийную емкость; одновременно в аварийную емкость подается водяной пар. Для полного освобождения змеевика от находящихся в нем продуктов его также продувают водяным па­ ром. Перед продувкой змеевика необходимо спустить конденсат из паропровода, в противном случае, попадая в раскаленные трубы печи, конденсат мгновенно вскипает, и в змеевике может создаться опасное давление.

В случае прогара труб в радиантной секции продувку ведут сверху вниз, а при прогаре конвекционных труб — снизу вверх. Та­ кой порядок продувки устраняет возможность выдавливания в печь продуктов, находящихся в змеевике.

чем в паропроводе. В противном случае продукты из змеевика мо­ гут попасть в паропровод и, поступая вместе с паром в топочное пространство печи, вызвать или усилить в ней пожар.

Серьезной аварией в процессе эксплуатации печи является воспламенение сырья в двойниковых камерах из-за его вытекания через неплотно поставленные пробки. В этом случае необходимо обеспечить герметизацию двойниковой камеры (замазать имею­ щиеся щели глиной, мягким асбестом и т. д.), чтобы прекратить в нее доступ воздуха и тем самым погасить пламя. С этой же целью в двойниковую камеру подается водяной пар. Если, несмотря на принятые меры, горение продукта продолжается, необходимо оста­ новить установку, так как сильный перегрев корпуса двойника может вывести его полностью из строя и увеличить размеры аварии.

Большую опасность представляет выброс пробки или наруше­ ние соединения трубы с корпусом двойника. При этом из печного змеевика выходит под давлением струя нефти, нагретая в боль­ шинстве случаев до температуры, превышающей температуру ее самовоспламенения, что вызывает пожар. Если же выбрасываемое сырье сразу не загорается, то начинается его интенсивное испаре­ ние и загазовывается территория установки. Образовавшаяся газо­ воздушная смесь, соприкасаясь с источником огня, например пла­ менем форсунок, может взорваться. -

Выброс пробок и труб из двойников печи происходит в резуль­ тате износа двойников и появления на них трещин, некачествен­ ной развальцовки труб в двойнике, при резком изменении давления в системе, внутреннем дефекте металла или его перенапряжении, например при ликвидации неплотности пробки путем подтяжки болтов без снижения давления в трубах.

Из анализа перечисленных причин аварий вытекает характер профилактических мероприятий по их устранению. В том случае, если авария все же произошла, производят аварийную остановку печи в таком же порядке, как и при прогаре трубного змеевика.

Одной из возможных аварий в процессе эксплуатации печи является загорание и взрыв сажи в борове и дымовой трубе. Вос­ пламенение сажи в дымовой трубе может произойти при повыше­ нии температуры отходящих топочных газов. Разлетающиеся из трубы раскаленные частицы сажи, а также сама раскаленная дымовая труба могут послужить импульсом для возникновения пожара.

Д л я того чтобы предотвратить загорание сажи в дымовых тру­ бах и дымоходах, их необходимо периодически продувать водяным паром. При загорании сажи рекомендуется обеспечить неполноту сгорания топлива путем повышения его расхода и соответственно уменьшения подачи воздуха. Это приводит к образованию большо­ го количества дыма, который, заполняя дымоход и трубу, ограни-