Жители городов, где расположены нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ), нередко замечают высокие факелы с открытым пламенем. Однако с развитием технологий их использование становится всё более редким, а сами установки модернизируются. Зачем нужны эти факелы, что именно в них сжигается и насколько это безопасно для окружающей среды? На эти вопросы отвечает эксперт из ведущего нефтегазового университета.
Факельная установка — это специальное оборудование для безопасного уничтожения избыточных горючих газов, образующихся в процессе переработки нефти. Эти газы невозможно эффективно использовать в производственном цикле, и их сжигание предотвращает выброс в атмосферу. Принцип работы можно сравнить с переливным отверстием в раковине или ванне, которое не позволяет воде вылиться на пол при полном заполнении.
Процесс переработки нефти и образование газов
Нефть — это сложная смесь различных углеводородов и других соединений. Главная задача НПЗ — разделить её на полезные фракции: бензин, дизельное топливо, керосин и прочее. Современные производства стремятся к безотходности, где остатки одного этапа становятся сырьём для следующего.
Первый этап — атмосферная перегонка. Нефть нагревают, и разные компоненты испаряются при своих температурах кипения: сначала газы (пропан, бутан), затем пары бензина, керосина и так далее.
Далее следует вакуумная перегонка остатка и процессы крекинга, где тяжёлые молекулы расщепляются на более лёгкие под воздействием высокой температуры без доступа кислорода. В ходе этих сложных химических превращений также образуются горючие газы. Небольшая их часть, которую экономически или технологически нецелесообразно возвращать в цикл, направляется на факел.
Основные причины использования факелов
На верхушке факельной установки всегда горит небольшой пилотный огонь — дежурная горелка. Она мгновенно поджигает основную газовую смесь, как только та поступает в факел, не давая ей рассеяться в атмосфере.
Сжигание на факеле необходимо в двух основных ситуациях:
1. Регулировка технологических режимов. При изменении параметров производства (например, для увеличения выпуска одного продукта за счёт другого) в системе может временно возникнуть избыток газов. Современные НПЗ стремятся минимизировать такие потери, используя газы как топливо для собственных нужд, поэтому этот фактор становится менее значимым.
2. Плановые остановки и ремонт. Перед выводом оборудования в ремонт из технологических линий необходимо стравить остаточные газы. Основной их объём компрессируется и возвращается в процесс, но окончательный «хвост» безопасно сжигается в факеле.
Обратите внимание: Почему смартфон быстро разряжается, что делать.
3. Аварийная безопасность. Факел выполняет роль важнейшего предохранительного клапана. В маловероятной, но возможной аварийной ситуации он принимает и обезвреживает большие объёмы газа, предотвращая опасные выбросы и обеспечивая безопасную остановку производства.
Типы факельных установок: от открытых к закрытым
Существует два основных типа факелов. Открытые — это высокие трубы (от 4 до 100 метров), где горение происходит на срезе ствола. Высота выбрана так, чтобы продукты сгорания рассеивались в верхних слоях атмосферы, не достигая людей в опасных концентрациях.
Мнение эксперта: Владимир Капустин, заведующий кафедрой технологии переработки нефти РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина
«Четыре метра — это минимальная высота для открытого факела. На крупном предприятии она может достигать ста метров — как можно дальше от людей, чтобы никто не вдыхал продукты горения. Они растворяются в воздухе высоко над землей и попадают в поверхностный слой, которым мы дышим, в ничтожных концентрациях».
Всё больше предприятий переходят на закрытые факелы. В них сгорание происходит внутри специальной камеры, что исключает видимое пламя и снижает шум. Главное преимущество — возможность утилизации тепла, например, для генерации пара или подогрева сырья, что повышает энергоэффективность завода.
«Закрытые факельные установки очень дороги, поэтому их постепенно встраивают в действующие НПЗ. Сегодня на современных заводах оба типа установок дополняют друг друга», — поясняет Владимир Капустин.
Экологический контроль и безопасность
Современные факельные системы спроектированы так, чтобы обеспечить максимально полное сгорание. При правильных параметрах (высокая температура и достаток кислорода) образуются в основном азот, углекислый газ и водяной пар, а образование сажи, опасных альдегидов или кислот сводится к минимуму.
Работа факелов находится под строгим и постоянным контролем. Автоматизированные системы отслеживают состав дымовых газов, а видеокамеры ведут круглосуточное наблюдение. Вокруг НПЗ организована санитарно-защитная зона, на границах которой постоянно анализируется качество воздуха.
Концентрации вредных веществ на современных заводах часто настолько малы, что не фиксируются даже чувствительными приборами и, безусловно, не превышают установленных санитарных норм. Дополнительный надзор осуществляют государственные органы, такие как Росприроднадзор.
Таким образом, факел на НПЗ — это не пережиток прошлого, а важный элемент сложной системы безопасности и экологического контроля, который эволюционирует в сторону большей эффективности и замкнутости технологического цикла.
Оригинал статьи и другие интересные материалы об энергетике читайте на сайте журнала «Энергия+»: https://e-plus.media/vse-publikatsii/
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Почему на нефтеперерабатывающем заводе горит факел.