МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА

При определенных ситуациях физико-химические свойства углеводородных веществ способствуют к возгоранию и взрывам в результате выброса в атмосферу. Формирование аварийной ситуации и последовательность дальнейших действий по ее предотвращению является актуальной проблематикой, которой были посвящены работы крупных российских ученых. Выработанные ими методики по предотвращению аварий и снижению риска их образования, можно классифицировать по трем основным группам в соответствии с качественными характеристиками взаимодействия химическим составляющих и их воздействия на оборудование на разных стадиях переработки. В первую группу относятся методы моделирования возможных аварийных ситуаций; вторая включает в себя теоретические исследования в сфере образования ударных и детонационных волн; третья группа охватывает теорию динамического воздействия на железобетонные конструкции. Целью данной статьи является выявление характеристик нескольких инновационных методов обеспечения промышленной безопасности технологических трубопроводов на предприятии нефтепереработки.

Крупные предприятия нефтепереработки работают в составе различных компаний, но проблемы и трудности у них одинаковы в большей или меньшей степени. Одним из основных факторов, сдерживающих развитие предприятий и повышающих риск аварий, по-прежнему остается высокая степень износа основных производственных фондов и низкая инвестиционная активность. Темпы обновления нефтеперерабатывающих производств и замены изношенного оборудования не соответствуют современным требованиям и условиям экономического роста.

Для обеспечения качества, надежности и безопасности эксплуатируемого на предприятиях оборудования требуется повысить технический уровень и организационные формы входного контроля материалов, комплектующих изделий и оборудования, поступающих на предприятия нефтеперерабатывающей промышленности.

Самыми востребованными методами обеспечения промышленной безопасности технологических трубопроводов на объектах нефтепереработки являются методы моделирования поведения действующих трубопроводов в поле ударной волны. В процессе моделирования выявляется влияние направления удара на характер деформирования и производится  классификация трубопроводных систем, в основе которой лежит категорирование систем по уровню напряженно-деформированного состояния (НДС) в опасных сечениях[1].

Кроме того, в результате моделирования выявляется неравномерность  распределения напряжений в горизонтальных и вертикальных технологических трубопроводах в результате воздействия взрывной волны. Поскольку воздействие взрывной волны носит полиэкстремальный характер, в зависимости от конкретной конфигурации трубопровода можно идентифицировать наиболее вероятные зоны разрушения[2].

В связи с методикой моделирования разработаны способы защиты объектов и мест сосредоточения обслуживающего персонала с помощью защитных устройств и конструктивные параметры, типы конструкции и расположения защитного устройства[3]. Создана конечно-элементная модель взаимодействия взрывной волны с защитным устройством, при этом критерием оптимизации является минимальное значение избыточного давления во фронте ударной волны перед объектом. Патентное изобретение позволяет усовершенствовать способы защиты оборудования, используемого на технологических трубопроводах в нефтепереработке. Основным направлением инновационной технологии является создание способа защиты конструкции от ударной волны при взрыве при помощи размещения защитного экрана, имеющего взрывозащитное покрытие. 

Основными недостатками запатентованной технологии является недостаточность экспериментальных исследований на практике и соответствие математических моделей, создаваемых для профилактики аварийных ситуаций и минимизация уровня возможного вреда при взрыве. Применяемые в патенте методы: формирования, рассеивания взрывоопасных облаков, определения взрывоопасности объекта, оценки зон опасностей, метод вейвлет-анализа, составление геоинформационных моделей и метод оценки взрывоопасности технологического оборудования, - являются концепциями методов компьютерно-математического моделирования и по этой причине будут апробированы только при формировании взрывоопасной ситуации на практике. Тем не менее, методика моделирования ситуаций взрывоопасности технологических трубопроводов дает возможность закрыть потенциально опасные участки защитными экранами и разместить работающий персонал таким образом, чтобы при взрыве, люди не пострадали.

Еще одной методикой обеспечения промышленной безопасности технологических трубопроводов является усовершенствование способа переработки жидких нефтешламов в гидратированное топливо[4]. Изобретение позволяет разделить очищенные нагретые смеси углеводородов и пустить их по двум разным трубопроводам после разделения на потоки для их гомогенизации в специальном резервуаре. После трансформации путем троекратной обработки углеводородов, на выходе получается гидратированное топливо с гомогенизацией воды не более 5 мкм. Таким образом, стабилизация эмульсии гидратированного топлива позволяет повысить уровень безопасности технологического трубопровода.

Углеводородный компонент при подогреве в результате нефтепереработки для очистки от механических примесей, при последующем смешивании в турбулентном режиме, углеводородный компонент будет  распределяться в объеме  нефтяного остатка при факторе однородности не менее 0,5. При этом температура смешивания нефтяного остатка и углеводородного компонента будет отличаться друг от друга не более, чем на 10°C. Такая стабилизация смеси взрывоопасных веществ действительно способствует повышению всего процесса промышленной переработки и кардинально изменяет физико-химические критерии воздействия нагретых веществ на технологическое оборудование.

Таким образом, в результате сравнительного анализа двух запатентованных технологий, автором был сделан вывод о том, что патент по практическому изменению процесса нефтепереработки содержит более убедительные методы модернизации и повышения уровня безопасности эксплуатации технологических трубопроводов и другого оборудования, чем запатентованные методы математического и компьютерного моделирования. Не смотря на то, что методы моделирования обеспечения промышленной безопасности также имеют огромное значение и необходимы для решения многих актуальных вопросов в сфере безопасной эксплуатации технологического оборудования, - проверены они могут быть только при условии фактического наступления аварийной ситуации. Только после этого возможно провести оценку степени обеспечения безопасности. Патент по усовершенствованию способа переработки жидких нефтешламов в гидратированное топливо содержит более перспективную оценку степени модернизации промышленной безопасности при нефтепереработке.

Список литературы:

1. Гостенова Е.А., Тляшева Р.Р. Опыт разработки плана ликвидации аварийных ситуаций предприятий нефтепереработки на примере установки // Мировое сообщество: проблемы и пути решения. – Уфа: УГНТУ, 2004. – Т. 16
2. Махутов Н.А., Кущеев И.Р., Кузеев М.И, Чиркова А.Г., Тляшева Р.Р. Способ защиты конструкции от ударной волны. Патент № 2307312. – Уфа: ООО НПЦ «Техпроект», - 2007
3. Пименов Ю.А., Гарабаджиу А.В., Ефимова Н.Л., Черкасов Е.В. Способ переработки жидких нефтешламов в гидратированное топливо. Патент № 2535710. – Спб.: Библиотека Санкт-Петербургского государственного технологического института, - 2013
4. Тляшева Р.Р. Научно-методические основы мониторинга взрывоопасности производственных объектов нефтегазовой отрасли. Автореферат дисс. на соиск. уч. степ.доктора технических наук. – Уфа.: Библиотека ГОУ ВПО «УГНТУ». – 2011. – С. 5