ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ В ОБЕСПЕЧЕНИИ БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ УСТАНОВКИ КАТАЛИТИЧЕСКОГО РИФОРМИНГА

MAJOR PROBLEMS IN SECURING THE SAFE OPERATION OF CATALYTIC REFORMING INSTALLATION

Khamidullina Aisylu Iekovna

student, Ufа stаtе pеtrоlеum tеchnоlоgicаl univеrsity,

Russia, Ufа

АННОТАЦИЯ

Нефтеперерабатывающие производства представляют собой стратегическую отрасль промышленности России, важным показателем развития которой служит доля процессов глубокой переработки нефти. Широкие возможности в этом отношении представляет каталитический риформинг низкооктановых бензинов.

Главным критерием, характеризующим эффективность использования ресурсов такого промышленного объекта, как установка каталитического риформинга, является его безаварийность и безотказность. Вместе с тем, в Российской Федерации в последние годы значительно возросла доля оборудования, эксплуатируемого свыше сроков, предусмотренных при его разработке.  Большая степень износа такого оборудования требует при его эксплуатации принимать во внимание различную информацию, связанную с обеспечением безаварийности производства. В связи с чем в данной статье рассмотрены основные проблемы обеспечения безаварийной эксплуатации установки каталитического риформинга и существующие и возможные пути решения этих проблем.

ABSTRACT

Oil refineries are a strategic industry in Russia, an important indicator of the development of which is the proportion of deep oil refining processes. The catalytic reforming of low-octane gasolines presents great potential in this regard.

The main criterion characterizing the efficiency of the use of resources of such an industrial facility as a catalytic reforming unit is its failure-free and trouble-free operation. At the same time, in the Russian Federation in recent years, the share of equipment that has been operated over the periods stipulated during its development has significantly increased. A large degree of wear and tear of such equipment requires, in its operation, to take into account various information related to ensuring trouble-free production. In this connection, this article discusses the main problems of ensuring trouble-free operation of a catalytic reforming unit and existing and possible solutions to these problems.

Ключевые слова: каталитический риформинг, предаварийные состояния, промышленная безопасность, безотказность, опасный производственный объект.

Kеywоrds: cаtаlytic rеfоrming, prе-еmеrgеncy cоnditiоns, industriаl sаfеty, dеpеndаbility, hаzаrdоus prоductiоn fаcility.

Каталитический риформинг – один из важнейших технологических процессов, широко применяемых в нефтехимической промышленности для получения высокооктанового бензина и индивидуальных ароматических углеводородов.

Постоянное введение новых требований к качеству моторных топлив и их химическому составу, в том числе и с учетом экологических соображений, стимулирует совершенствование процесса каталитического риформинга. В настоящее время мощности процесса каталитического риформинга в России составляют 9,3 % от суммарной мощности первичной переработки нефти. Согласно данного показателя Россия занимает второе место в мире, уступая только США. Поскольку в компонентном составе бензина содержится 54,1 % риформата, процесс каталитического риформинга на отечественных нефтеперерабатывающих производствах занимает ведущее место [1, с.557].

Возрастающая с каждым годом актуальность совершенствования процесса каталитического риформинга определяется ростом потребности в высокооктановом моторном топливе. Согласно генеральной схемы развития нефтеперерабатывающей промышленности России в перспективе до 2021 г. планируется ввести десять установок риформинга бензиновых фракций суммарной производительностью около 11 млн т/год, из них семь установок по технологии непрерывной регенерации катализатора [2, с.48].

Главным критерием, характеризующим эффективность использования ресурсов такого промышленного объекта, как установка каталитического риформинга, является его безаварийность и безотказность. Это обусловливается тем, безаварийность и безотказность связаны с такими экономическими показателями, как время простоев оборудования, расходы на поиск и устранение причин и последствий аварийных ситуаций. Вместе с тем, в Российской Федерации в последние годы значительно возросла доля оборудования, эксплуатируемого свыше сроков, предусмотренных при его разработке.  Большая степень износа такого оборудования требует при его эксплуатации принимать во внимание различную информацию, связанную с обеспечением безаварийности производства.

В настоящее время системами обеспечения безопасности производства осуществляется, как правило, контроль параметров состояния процессов в допустимом диапазоне. Данный подход не учитывает предаварийные ситуации, определяемые сочетаниями допустимых значений нескольких параметров. Вследствие этого эксплуатация опасного производственного объекта может характеризоваться недостаточной безаварийностью и безотказностью и быть связана с нарушениями требований промышленной и экологической безопасности. Поэтому сложные промышленные объекты нуждаются в распознавании предаварийных ситуаций (ПАС), позволяющем осуществлять прогноз возникновения аварийного режима, а затем предотвращать остановку производственного процесса или снизить потери от возникновения аварийной ситуации.

Существующими методами, используемыми в современной промышленности, не обеспечивается достаточная информационная поддержка распознавания ПАС, поэтому идентификация последних осуществляется с обязательным участием персонала установок каталитического риформинга. Однако эффективность распознавания ПАС оператором также зависит от его квалификации, сложности установки, характеристик оборудования, и может оказаться недостаточной, что приводит к возникновению аварий на промышленном объекте.

Наибольшая эффективность при идентификации ПАС обеспечивается методами, опирающимися либо на учет информации о вероятных отказах оборудования, либо на знания опытных операторов - экспертов по эксплуатации опасного промышленного объекта. Отсутствием методов, совмещающих два указанных подхода, обуславливается недостаточный уровень промышленной безопасности установок каталитического крекинга. Таким образом, создание эффективного метода и системы идентификации предаварийных ситуаций промышленного объекта управления, в частности установки каталитического риформинга, позволяющих повысить его безаварийность и уровень промышленной безопасности, является актуальной научной и практической задачей.

Эффективность и бесперебойность процесса каталитического риформинга обеспечивается автоматизированными системами управления технологическим процессом (АСУ ТП). Исследования в области моделирования и управления процессом каталитического риформинга (В.В. Кафаров, Г.М. Панченков, И.Н. Дорохов, Н.Ф. Рубекин, Ю.М. Жоров, А.В. Кравцов, А.Г. Шумихин, Э.Д. Иванчина и др.), направлены, в основном, на повышение эффективности изучаемого процесса на основе разработки систем оптимального управления по основным технико-экономическим показателям, также на оптимизацию технологического режима процесса, управление качеством стабильного катализата, ситуационное управление процессом, управление с использованием базы знаний и пр. [3, с.50].

В результате анализа исследований можно сделать вывод о том, что отсутствуют подходы к управлению процессом каталитического риформинга, направленные на одновременное снижение производственных затрат, повышение качества бензина и уровня промышленной безопасности установок каталитического риформинга [4, с.198].

Каталитический риформинг является сложным химическим процессом, включающим в себя разнообразные реакции, основные из которых дегидрирование шестичленных нафтенов, дегидроизомеризация пятичленных нафтенов, ароматизация  парафинов, изомеризация парафинов, изомеризация ароматических углеводородов. Данные реакции позволяют значительно улучшить антидетонационные свойства бензиновых фракций, а также увеличить содержание ароматических и изопарафиновых углеводородов во фракции [5,244]. Реакции процесса каталитического риформинга протекают при следующих режимах: температура на входе в реакторы составляет 480–530 °С; объемная скорость подачи сырья — 1,5 ч^–1; давление на выходе из реактора — 2,8 МПа; присутствие катализатора; мольное соотношение «водород – сырье» равно 6:1 [6, с.126].

Как отмечалось выше, установка каталитического риформинга предназначена для получения высокооктановых компонентов бензина. Данный технологический процесс связан с применением и переработкой легко воспламеняющихся, горючих жидкостей, и горючих газов, обладающих токсичными свойствами. В газообразном состоянии жидкости и газы образуют взрывоопасные смеси, поэтому производство относится к категории пожаровзрывоопасных. Пожаровзрывоопасность процесса определена такими перерабатываемыми и производимыми продуктами, как бензин, водородсодержащий газ, сжиженная головка стабилизации, углеводородный газ, трихлорэтилен, жидкое и газообразное топливо для печей. Указанные продукты или их пары могут образовывать с кислородом воздуха смеси, взрывающиеся при наличии источника зажигания. Процесс относится к вредным для здоровья обслуживающего персонала, так как связан с переработкой и получением продуктов, являющихся токсичными веществами.

На всех блоках установки возможны при отклонении от регламентированных значений температуры и давления разгерметизация и выброс горючих, взрывоопасных и вредных веществ. На установках каталитического риформинга  для предотвращения взрывов, пожаров, выбросов опасных веществ предусматривают системы противоаварийной автоматической защиты (ПАЗ).  ПАЗ разрабатываются с учетом особенностей технологического процесса в зависимости от категории взрывоопасности технологического блока.

Принимая во внимания все вышеперечисленные опасности процесса каталитического риформинга можно сделать вывод о необходимости изучения современных и эффективных путей повышения уровня промышленной безопасности установки. В связи с чем при эксплуатации установки большое значение необходимо уделять не только технической составляющей обеспечения безопасности, но и соблюдению обслуживающим персоналом технологических инструкций, инструкций по охране труда и технике безопасности.

Список литературы:

1. Оптимальное управление процессом каталитического риформинга бензиновых фракций / А.М. Джамбеков, И.А. Щербатов // Вестник тамбовского государственного технического университета. – Тамбов: Тамбовский государственный технический университет, 2017. – № 4. – Т. 23. – с. 557-571.
2. К вопросу анализа предаварийных ситуаций на установке каталитического риформинга / А.М. Джамбеков // Техника машиностроения. – М.: Научно-техническое предприятие "Вираж-Центр", 2016. – Т. 23. – с. 46-49.
3. Совершенствование технологического процесса в установке каталитического риформинга с целью оптимизации технологических параметров/ А.С. Субботкин, Н.Н. Артемьева // Вестник астраханского государственного технического университета. – Астрахань: Астраханский государственный технический университет, 2018. – № 2. – с. 49-55.
4. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. / Ю.И. Дытнерский  –  М.: Химия, 2002. –  Ч. 2. – 368 с.
5. Повышение уровня безопасности на опасных производственных объектах, эксплуатирующих оборудование, работающее под избыточным давлением/ Закирова З.А., Шаяхметова А.И.// Электронный научный журнал Нефтегазовое дело. 2016. № 2. С. 240-253.
6. Современные разработки, позволяющие повысить безопасность на взрыво-пожароопасных объектах/ Закирова З.А., Киреев И.Р., Жолобова Г.Н., Абдрахманов Н.Х.// В сборнике: Промышленная безопасность на взрывопожароопасных и химически опасных производственных объектах Материалы VIII научно-практической конференции. 2014. С. 125-128.

References:

1. Optimal'noe upravlenie processom kataliticheskogo riforminga benzinovyh frakcij / A.M. Dzhambekov, I.A. SHCHerbatov // Vestnik tambovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. – Tambov: Tambovskij gosudarstvennyj tekhnicheskij universitet, 2017. – № 4. – T. 23. – s. 557-571.
2. K voprosu analiza predavarijnyh situacij na ustanovke kataliticheskogo riforminga / A.M. Dzhambekov // Tekhnika mashinostroeniya. – M.: Nauchno-tekhnicheskoe predpriyatie "Virazh-Centr", 2016. – T. 23. – s. 46-49.
3. Sovershenstvovanie tekhnologicheskogo processa v ustanovke kataliticheskogo riforminga s cel'yu optimizacii tekhnologicheskih parametrov/ A.S. Subbotkin, N.N. Artem'eva // Vestnik astrahanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. – Astrahan': Astrahanskij gosudarstvennyj tekhnicheskij universitet, 2018. – № 2. – s. 49-55.
4. Dytnerskij YU.I. Processy i apparaty himicheskoj tekhnologii. / YU.I. Dytnerskij  –  M.: Himiya, 2002. –  CH. 2. – 368 s.
5. Povyshenie urovnya bezopasnosti na opasnyh proizvodstvennyh ob"ektah, ekspluatiruyushchih oborudovanie, rabotayushchee pod izbytochnym davleniem/ Zakirova Z.A., SHayahmetova A.I.// Elektronnyj nauchnyj zhurnal Neftegazovoe delo. 2016. № 2. S. 240-253.
6. Sovremennye razrabotki, pozvolyayushchie povysit' bezopasnost' na vzryvo-pozharoopasnyh ob"ektah/ Zakirova Z.A., Kireev I.R., ZHolobova G.N., Abdrahmanov N.H.// V sbornike: Promyshlennaya bezopasnost' na vzryvopozharoopasnyh i himicheski opasnyh proizvodstvennyh ob"ektah Materialy VIII nauchno-prakticheskoj konferencii. 2014. S. 125-128.