Если в вашем городе есть нефтеперерабатывающий завод, вы можете увидеть, как горит факел. С каждым годом факелы зажигают все реже, а открытый огонь постепенно уходит в прошлое: факелы все чаще закрывают. Что горят и почему? Это безопасно? Выясняем вместе со специалистом ведущего вуза для нефтяников.
На факельной установке (факеле) нефтеперерабатывающего (НПЗ) сжигается небольшой остаток избыточных горючих газов, который нельзя использовать в производстве. Если их не сжечь, они могут попасть в атмосферу.
Примеры подобных систем есть у вас дома. В ванне и раковине два сливных отверстия: одно внизу, другое вверху, чуть ниже края. Дренаж воздуха необходим для предотвращения стекания воды по полу, если ванна или раковина заполнены до краев.
Как работает НПЗ и что сжигает факел
Нефть представляет собой сложную многокомпонентную смесь углеводородов и неорганических веществ. Задача обработки состоит в том, чтобы «разделить» эту смесь на отдельные компоненты: бензин, керосин, дизель и другие полезные продукты.
На современных предприятиях в работу идет практически каждая капля нефти: остатки предыдущего этапа производства передаются на следующий. Первый из них – перегонка: масло нагревают поэтапно. Каждый компонент имеет свою температуру кипения, поэтому они испаряются по очереди: каждый нефтепродукт проходит через агрегатное состояние пара (газа). Сначала от нефти отделяют газы: пропан, бутан, пропилен. Потом идут пары бензина, потом керосина и солярки.
После первого этапа производства оставшееся масло снова перегоняется, но уже в вакууме. При низком давлении температура кипения веществ падает, вследствие чего отделяются компоненты, не испарившиеся при атмосферном давлении. Далее следует крекинг: масло нагревают без доступа кислорода, чтобы получить больше топлива и других продуктов в цепи химических реакций, которые в свою очередь представляют собой газы при высоких температурах. Незначительная их часть изредка попадает на факельную установку.
Для чего на НПЗ горит факел
В верхней части факела всегда есть небольшое пламя — это работа пилотной горелки. Если на факельную установку подать горючую смесь, горелка воспламенит ее и предотвратит выход в атмосферу.
Сжигание газов на факеле НПЗ в основном необходимо по двум причинам: при изменении параметров производства и плановом ремонте установок.
Изменяются параметры производства, например, когда необходимо увеличить долю производства того или иного продукта за счет сокращения производства другого. Из-за этого в трубах может измениться давление и состав газов, излишки которых необходимо сжигать. Но на современных НПЗ стараются использовать весь объем образующихся в производстве газов — например, в качестве топлива для мазута. Поэтому факельные установки все реже используются при изменении производственных параметров.
Когда установка готовится к плановому ремонту, после остановки в трубах остаются газы.
Обратите внимание: Почему смартфон быстро разряжается, что делать.
Образующиеся при переработке нефти после перегонки, крекинга и других процессов. Большая часть этих газов снова сжимается компрессорами и превращается в топливо. Но некоторые останки сжигают в факеле, чтобы они не попали в атмосферу.
Инженеры должны предвидеть аварийные ситуации, даже если они крайне маловероятны на современных объектах. Если что-то пойдет не так, факельная установка выступит в роли предохранителя: она не позволит газам попасть в воздух.
Устройство факельных установок
Существует два основных типа вспышек: открытые и закрытые. Открытая – это на самом деле высокая труба, поверх которой происходит горение.
Открытая факельная система обычно предполагает прямое прохождение газа через вертикальную факельную трубу высотой не менее четырех метров.
Владимир Капустин, заведующий кафедрой технологии переработки нефти Российского государственного университета 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.
Многие предприятия переходят на закрытые факелы, у которых нет открытого пламени. Газы сжигаются в закрытой камере сгорания высотой около 40 метров.
Закрытые факельные системы обеспечивают более полное сгорание газов, низкий уровень шума, отсутствие дыма и видимого пламени. Вырабатываемое закрытым факелом тепло идет на работу – направляется на нужды завода. Существует два типа устройств, утилизирующих тепло от закрытой факельной установки: паровой котел и теплообменник, нагревающий холодный поток отходов.
«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.
Факельная установка и окружающая среда
После сжигания в открытом факеле образуются в основном азот, кислород и углекислый газ. Нельзя сказать, что вредных веществ нет совсем, но их содержание строго контролируется и не превышает установленных норм. Параметры горения как в открытом, так и в закрытом пламени выбраны таким образом, чтобы предотвратить образование сажи и опасных веществ: альдегидов и кислот. Они образуются при более низкой температуре горения и недостатке кислорода.
Современный нефтеперерабатывающий завод оснащен автоматизированными системами контроля воздуха и безопасности. Световые инсталляции не являются исключением. Их встроенные датчики постоянно измеряют параметры воздействия на окружающую среду, такие как состав дымовых газов. Видеокамеры также постоянно следят за работой факела.
Вокруг объекта установлена санитарно-защитная зона. На границах постоянно контролируется состав воздуха. На современных НПЗ концентрация вредных веществ ничтожно мала: она не только превышает предельно допустимые значения по санитарным нормам, но даже не регистрируется чувствительными приборами.
Кроме того, за соблюдением стандартов следят федеральное агентство Росприроднадзор и региональные регулирующие организации.
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.