Баннер 12

Дети категории

77. Химическая обработка

77. Химическая обработка (8)

Баннер 12

 

77. Химическая обработка

Редакторы глав: Жанна Магер Стелман и Майкл Макканн


Содержание

Таблицы и рисунки

Химическая индустрия
Л. Де Бур

Разработка программы управления безопасностью технологического процесса
Ричард С. Краус

Основные операции и процессы подразделения: обзор
Сидней Липтон

Примеры операций химической обработки

Производство хлора и щелочи
Институт хлора, Inc.

Производство красок и покрытий
Майкл Макканн 

Пластмассовая промышленность
П. К. Лоу и Т. Дж. Бриттон

Биотехнологическая промышленность
Сьюзен Б. Ли и Линда Б. Вулф

Пиротехническая промышленность
Дж. Крюгер

таблицы

Щелкните ссылку ниже, чтобы просмотреть таблицу в контексте статьи.

1. Занятость в химической промышленности в отдельных странах
2. Некоторые общие факторы выбора сайта
3. Вопросы безопасности при размещении станции
4. Объекты, как правило, разделены в общей планировке завода
5. Общие соображения по компоновке технологического блока
6. Действия по ограничению инвентаря
7. Разделение и расположение резервуаров
8. Насосы в химической промышленности
9. Возможные источники взрыва в оборудовании
10. Летучие продукты разложения пластмасс
11. Микроорганизмы промышленного значения
12. Сырье, используемое в производстве пиротехники

цифры

Наведите курсор на миниатюру, чтобы увидеть подпись к рисунку, щелкните, чтобы увидеть рисунок в контексте статьи.

CMP010F1CMP020F1CMP020F4CMP030F1CMP040F3CMP040F4CMP060F2CMP060F3CMP060F1CMP060F4CMP060F5CMP060F6


Нажмите, чтобы вернуться к началу страницы

Просмотр элементов ...
78. Нефть и природный газ

78. Нефть и природный газ (1)

Баннер 12

 

78. Нефть и природный газ

Редактор главы: Ричард С. Краус


Содержание

Процесс нефтепереработки
Ричард С. Краус

таблицы

Щелкните ссылку ниже, чтобы просмотреть таблицу в контексте статьи.

1. Краткая история переработки аффинажа
2. Основные продукты переработки нефти
3. Обзор процессов нефтепереработки

цифры

Наведите курсор на миниатюру, чтобы увидеть подпись к рисунку, щелкните, чтобы увидеть рисунок в контексте статьи.

МАСЛО10F28МАСЛО010F1МАСЛО010F4МАСЛО10F24МАСЛО010F5МАСЛО10F25МАСЛО010F6МАСЛО010F7МАСЛО010F8МАСЛО10F27МАСЛО010F9МАСЛО10F10МАСЛО10F11МАСЛО10F12МАСЛО10F22МАСЛО10F13МАСЛО10F14МАСЛО10F15МАСЛО10F16МАСЛО10F17МАСЛО10F18МАСЛО10F19МАСЛО10F26МАСЛО10F20МАСЛО10F21

Просмотр элементов ...
79. Фармацевтическая промышленность

79. Фармацевтическая промышленность (2)

Баннер 12

 

79. Фармацевтическая промышленность

Редактор главы: Кит Д. Тейт


Содержание

Таблицы и рисунки

Фармацевтическая индустрия
Кейт Д. Тейт

     Тематическое исследование: Влияние синтетических эстрогенов на фармацевтических работников: пример США
     Деннис Д. Заебст

таблицы

Щелкните ссылку ниже, чтобы просмотреть таблицу в контексте статьи.

1. Основные категории фармацевтических агентов
2. Растворители, используемые в фармацевтической промышленности

цифры

Наведите курсор на миниатюру, чтобы увидеть подпись к рисунку, щелкните, чтобы увидеть рисунок в контексте статьи.

PHC010F1PHC010F2PHC010F3PHC010F4PHC010F5PHC010F6PHC010F8      PHC010F7   PHC040F1PHC040F2

Просмотр элементов ...
80. Резиновая промышленность

80. Резиновая промышленность (12)

Баннер 12

 

80. Резиновая промышленность

Редакторы глав: Луис С. Белицкий и Джон Фаджен


Содержание

Таблицы и рисунки

Общий Профиль
Луи С. Белицкий и Джон Фаджен

Выращивание каучукового дерева
Алан Эхт

Производство шин
Джеймс С. Фредерик

Нешинные промышленные товары
Рэй С. Вудкок

     Практический пример: вулканизация в соляной ванне
     Бет Донован Ре

1,3-Бутадиен
Рональд Л. Мельник

Инженерные средства управления
Рэй С. Вудкок

Сохранность
Джеймс Р. Таунхилл

Эпидемиологические исследования
Роберт Харрис

Резиновый контактный дерматит и аллергия на латекс
Джеймс С. Тейлор и Юнг Хиан Леоу

Эргономика
Уильям С. Маррас

Вопросы окружающей среды и общественного здравоохранения
Томас Родармер

таблицы

Щелкните ссылку ниже, чтобы просмотреть таблицу в контексте статьи.

1. Некоторые важные каучуковые полимеры
2. Мировое потребление каучука в 1993 г.

цифры

Наведите курсор на миниатюру, чтобы увидеть подпись к рисунку, щелкните, чтобы увидеть рисунок в контексте статьи.

РУБ020Ф1РУБ020Ф2РУБ40Ф17РУБ40Ф18РУБ040Ф1РУБ40Ф16РУБ040Ф3РУБ040Ф7РУБ090Ф6РУБ090Ф3РУБ090Ф1РУБ090Ф2РУБ090Ф5РУБ090Ф4


Нажмите, чтобы вернуться к началу страницы

Просмотр элементов ...
Суббота, 26 февраля 2011 17: 09

Химическая индустрия

Адаптировано из 3-го издания Энциклопедии по охране труда и технике безопасности.

Задачей химической промышленности является изменение химической структуры природных материалов с целью получения продуктов, представляющих ценность для других отраслей промышленности или повседневной жизни. Химические вещества производятся из этого сырья, главным образом минералов, металлов и углеводородов, в ходе ряда технологических операций. Часто требуется дальнейшая обработка, такая как смешивание и смешивание, для превращения их в конечные продукты (например, краски, клеи, лекарства и косметику). Таким образом, химическая промышленность охватывает гораздо более широкую область, чем то, что обычно называют «химией», поскольку она также включает такие продукты, как искусственные волокна, смолы, мыло, краски, фотопленки и многое другое.

Химические вещества делятся на два основных класса: органический и неорганический. Органические химические вещества имеют базовую структуру из атомов углерода в сочетании с водородом и другими элементами. Нефть и газ сегодня являются источником 90% мирового производства органической химии, в значительной степени заменив уголь, растительные и животные материалы, которые раньше были сырьем. Неорганические химические вещества получают в основном из минеральных источников. Примерами являются сера, которая добывается как таковая или извлекается из руды, и хлор, который производится из поваренной соли.

Продукты химической промышленности можно условно разделить на три группы, соответствующие основным стадиям производства: базовые химикаты (органические и неорганические) обычно производятся в больших масштабах и обычно перерабатываются в другие химические вещества; промежуточные получают из базовых химических веществ. Большинство промежуточных продуктов требуют дальнейшей обработки в химической промышленности, но некоторые из них, такие как растворители, используются как есть; готовая химическая продукция изготавливаются путем дальнейшей химической обработки. Некоторые из них (лекарства, косметика, мыло) потребляются как таковые; другие, такие как волокна, пластмассы, красители и пигменты, обрабатываются еще дальше.

Основными отраслями химической промышленности являются:

  1. основные неорганические вещества: кислоты, щелочи и соли, в основном используемые в промышленности, и промышленные газы, такие как кислород, азот и ацетилен.
  2. основные органические вещества: сырье для пластмасс, смол, синтетических каучуков и синтетических волокон; растворители и моющее сырье; красители и пигменты
  3. удобрения и пестициды (включая гербициды, фунгициды и инсектициды)
  4. пластмассы, смолы, синтетические каучуки, целлюлозные и синтетические волокна
  5. фармацевтика (наркотики и лекарства)
  6. краски, лаки и лаки
  7. мыло, моющие средства, чистящие средства, парфюмерия, косметика и другие туалетные принадлежности
  8. различные химические вещества, такие как полироли, взрывчатые вещества, клеи, чернила, фотопленка и химикаты.

 

В системе Международной стандартной отраслевой классификации всех видов экономической деятельности (МСОК), используемой Организацией Объединенных Наций для классификации экономической деятельности по десяти основным подразделениям, химическая промышленность классифицируется как Подраздел 35, одно из девяти подразделений Главного Подразделения 3: Производство. Подраздел 35 далее подразделяется на промышленные химикаты (351), прочие химикаты (352), нефтеперерабатывающие заводы (353), разные виды угля и нефтепродуктов, например, асфальт (354), резиновые изделия, включая шины (355), и переработку пластмасс (356). .

При представлении статистики химической промышленности каждая страна обычно использует свою собственную систему классификации, что может вводить в заблуждение. Таким образом, сравнение общих показателей химической промышленности между странами не может основываться на национальных источниках. Однако такие международные организации, как Организация экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) и Организация Объединенных Наций, обычно предоставляют данные на основе МСОК, хотя и с задержкой примерно в два года.

Торговая статистика публикуется на международном уровне в соответствии со Стандартной международной торговой классификацией (МСТК), которая отличается от системы МСОК. Торговая статистика по отдельным странам почти всегда относится к разделу 5 МСТК, который охватывает около 90% всех химических веществ, зарегистрированных в системе МСОК.

Химическая промышленность росла за полвека гораздо быстрее, чем промышленность в целом. Хотя в начале 1990-х годов в мировой химической промышленности наблюдался экономический спад, в середине 1990-х годов химическое производство увеличилось. Самый большой район роста химического производства был в Юго-Восточной Азии. На рис. 1 показано процентное изменение химического производства за 1992–95 годы в отдельных странах.

Рисунок 1. Изменение химического производства в отдельных странах, 1992-95 гг.

CMP010F1

Большая часть химической промышленности отличается высокой капиталоемкостью и также сильно зависит от исследований и разработок (например, фармацевтика). Комбинированный результат этих двух факторов состоит в том, что в промышленности занято аномально малое количество неквалифицированных рабочих физического труда для ее размера по сравнению с обрабатывающей промышленностью в целом. Общая занятость в отрасли немного увеличилась в период быстрого роста до 1970 года, но с тех пор стремление к повышению производительности привело к сокращению занятости в химической промышленности в большинстве развитых стран. В таблице 1 показана занятость в химической промышленности США и некоторых европейских стран за 1995 год.

Таблица 1. Занятость в химической промышленности в отдельных странах (1995 г.)

Страна

Трудовое право

США

1, 045,000

Германия

538,000

Франция

248,000

Великобритания

236,000

Италии

191,000

Польша

140,000

Испания

122,000

Источник: Химические и инженерные новости, 1996 г.

 

Назад

Суббота, 26 февраля 2011 17: 45

Производство хлора и щелочи

Институт хлора, Inc.

При электролизе соляных растворов образуются хлор и каустик. Хлорид натрия (NaCl) является основной используемой солью; он дает едкий натр (NaOH). Однако при использовании хлорида калия (KCl) образуется едкий кали (KOH).

2 NaCl + 2 Н2О → Cl2↑+ 2 NaOH + H2

соль + вода → хлор (газ) + каустик + водород (газ)

В настоящее время процесс с диафрагменными ячейками наиболее широко используется для коммерческого производства хлора, за ним следует процесс с ртутными ячейками, а затем процесс с мембранными ячейками. Из-за экономических, экологических проблем и проблем с качеством продукции производители в настоящее время предпочитают процесс мембранных ячеек для новых производственных мощностей.

Процесс мембранной ячейки

Мембранная ячейка (см. рис. 1) подает насыщенный раствор соли в отсек, содержащий титановый анод, покрытый солями рутения и других металлов. Пластмассовая головка ячейки собирает горячий влажный газообразный хлор, образующийся на этом аноде. Всасывание компрессором затем втягивает хлор в сборный коллектор для дальнейшей обработки, состоящей из охлаждения, сушки и сжатия. Вода и непрореагировавший солевой раствор просачиваются через пористый диафрагменный сепаратор в катодное отделение, где вода вступает в реакцию на стальном катоде с образованием гидроксида натрия (едкого натра) и водорода. Диафрагма удерживает хлор, образующийся на аноде из гидроксида натрия, и водород, образующийся на катоде. Если эти продукты объединяются, получается гипохлорит натрия (отбеливатель) или хлорат натрия. Коммерческие производители хлората натрия используют ячейки без сепараторов. Наиболее распространенная диафрагма представляет собой композит из асбеста и фторуглеродного полимера. Современные заводы с диафрагменными ячейками не имеют проблем со здоровьем или окружающей средой, исторически связанных с использованием асбестовых диафрагм. На некоторых заводах используются диафрагмы, не содержащие асбеста, которые в настоящее время имеются в продаже. Процесс с диафрагменной ячейкой производит слабый раствор гидроксида натрия, содержащий непрореагировавшую соль. Дополнительный процесс выпаривания концентрирует каустик и удаляет большую часть соли, чтобы получить каустик товарного качества.

Рисунок 1. Типы хлорщелочных клеточных процессов

CMP030F1

Процесс ртутной ячейки

Ртутный элемент фактически состоит из двух электрохимических элементов. Реакция в первой ячейке на аноде:

2 кл → С12 + 2 e

хлорид → хлор + электроны

Реакция в первой ячейке на катоде:

Na+ + ртуть + е → Na · Hg

ион натрия + ртуть + электроны → амальгама натрия

Рассол течет в наклонном стальном желобе с резиновыми стенками (см. рис. 4). Ртуть, катод, течет под рассолом. Аноды из титана с покрытием суспендируются в рассоле для производства хлора, который выходит из ячейки в систему сбора и обработки. Натрий подвергается электролизу в ячейке и покидает первую ячейку, смешавшись с ртутью. Эта амальгама поступает во вторую электрохимическую ячейку, называемую разлагателем. Разлагатель представляет собой ячейку с графитом в качестве катода и амальгамой в качестве анода.

Реакция в разлагателе:

2 Na•Hg + 2 H2О → 2 NaOH + 2 Hg + H2

Процесс ртутного элемента производит коммерческий (50%) NaOH непосредственно из элемента.

Мембранный клеточный процесс

Электрохимические реакции в мембранной ячейке такие же, как и в диафрагменной. Вместо пористой диафрагмы используется катионообменная мембрана (см. рис. 1). Эта мембрана предотвращает миграцию ионов хлора в католит, тем самым производя практически не содержащую солей 30-35% щелочи непосредственно из ячейки. Устранение необходимости удаления соли упрощает выпаривание каустика до промышленной концентрации 50% и требует меньших капиталовложений и энергии. Дорогой никель используется в качестве катода в мембранной ячейке из-за более сильной щелочи.

Безопасность и опасность для здоровья

При обычных температурах сухой хлор, жидкий или газообразный, не вызывает коррозии стали. Влажный хлор обладает высокой коррозионной активностью, так как образует соляную и хлорноватистую кислоты. Следует принимать меры предосторожности, чтобы держать хлор и оборудование для хлора сухим. Трубопроводы, клапаны и контейнеры должны быть закрыты или закрыты крышками, когда они не используются, чтобы не допустить проникновения атмосферной влаги. Если при утечке хлора используется вода, возникающие коррозионные условия усугубят утечку.

Объем жидкого хлора увеличивается с температурой. Следует принять меры предосторожности, чтобы избежать гидростатического разрыва трубопроводов, сосудов, контейнеров или другого оборудования, заполненного жидким хлором.

Водород является побочным продуктом всего хлора, полученного электролизом водных растворов соляных растворов. В известном диапазоне концентраций смеси хлора и водорода легко воспламеняются и потенциально взрывоопасны. Реакция хлора и водорода может быть инициирована прямым солнечным светом, другими источниками ультрафиолетового света, статическим электричеством или резким ударом.

Небольшие количества треххлористого азота, нестабильного и взрывоопасного соединения, могут быть получены при производстве хлора. При испарении жидкого хлора, содержащего трихлорид азота, концентрация трихлорида азота в оставшемся жидком хлоре может достигать опасных концентраций.

Хлор может вступать в реакцию, иногда со взрывом, с рядом органических материалов, таких как масло и жир из таких источников, как воздушные компрессоры, клапаны, насосы и масляно-мембранные приборы, а также с деревом и ветошью от работ по техническому обслуживанию.

Как только появляются какие-либо признаки выброса хлора, должны быть предприняты немедленные шаги для исправления ситуации. Утечки хлора всегда усугубляются, если их своевременно не устранить. В случае утечки хлора уполномоченный, обученный персонал, оснащенный респираторами и другими соответствующими средствами индивидуальной защиты (СИЗ), должен провести расследование и принять надлежащие меры. Персонал не должен входить в атмосферу, содержащую концентрации хлора, превышающие непосредственно опасную для жизни и здоровья (IDLH) концентрацию (10 частей на миллион) без соответствующих СИЗ и вспомогательного персонала. Ненужный персонал должен быть удален, а опасная зона должна быть изолирована. Лица, потенциально затронутые выбросом хлора, должны быть эвакуированы или укрыты на месте в зависимости от обстоятельств.

Зональные мониторы хлора и указатели направления ветра могут предоставить своевременную информацию (например, о путях эвакуации), чтобы помочь определить, следует ли эвакуировать персонал или укрыться на месте.

При эвакуации потенциально уязвимые лица должны переместиться с наветренной стороны от места утечки. Поскольку хлор тяжелее воздуха, предпочтительны более высокие высоты. Чтобы спастись в кратчайшее время, люди, уже находящиеся в зараженной зоне, должны двигаться поперек ветра.

Когда выбрано укрытие внутри здания и на месте, укрытие можно обеспечить, закрыв все окна, двери и другие отверстия, а также выключив кондиционеры и системы воздухозабора. Персонал должен переместиться в сторону здания, наиболее удаленную от выброса.

Необходимо следить за тем, чтобы персонал не оставался без путей эвакуации. Безопасное положение может стать опасным из-за изменения направления ветра. Могут возникнуть новые утечки или увеличиться существующая утечка.

В случае возникновения или угрозы пожара контейнеры с хлором и оборудование следует по возможности отодвинуть от очага возгорания. Если непротекающий контейнер или оборудование невозможно переместить, их следует охладить, полив водой. Не следует использовать воду непосредственно при утечке хлора. Хлор и вода вступают в реакцию с образованием кислот, и утечка быстро ухудшается. Однако, если задействовано несколько контейнеров и некоторые из них имеют протечки, может быть разумным использовать водяной спрей, чтобы предотвратить избыточное давление в непротекающих контейнерах.

Всякий раз, когда контейнеры подвергались воздействию пламени, следует применять охлаждающую воду до тех пор, пока огонь не потухнет и контейнеры не остынут. Контейнеры, подвергшиеся воздействию огня, должны быть изолированы, и необходимо как можно скорее связаться с поставщиком.

Растворы гидроксида натрия вызывают коррозию, особенно в концентрированном виде. Рабочие, подверженные риску разливов и утечек, должны носить перчатки, лицевой щиток, защитные очки и другую защитную одежду.

Благодарности: д-р Р. Г. Смерко выражает признательность за предоставление ресурсов Института хлора, Inc.

 

Назад

Всякий раз, когда существуют процессы, использующие температуру и давление для изменения молекулярной структуры или создания новых продуктов из химических веществ, существует вероятность пожаров, взрывов или выбросов легковоспламеняющихся или токсичных жидкостей, паров, газов или технологических химикатов. Для контроля над этими нежелательными событиями требуется специальная наука, называемая управление безопасностью процессов, Условия безопасность процесса и управление безопасностью процессов чаще всего используются для описания защиты сотрудников, населения и окружающей среды от последствий нежелательных крупных аварий, связанных с горючими жидкостями и особо опасными материалами. Согласно Ассоциации производителей химической продукции США (CMA), «технологическая безопасность — это контроль опасностей, вызванных неправильным функционированием или неисправностью процессов, используемых для преобразования сырья в готовую продукцию, которые могут привести к незапланированному выбросу опасных материалов. (СМА 1985).


Участие в охране труда и промышленной безопасности

Технологии безопасности процессов играют важную роль в химической промышленности, поэтому обращение с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями и газами может происходить без нежелательных последствий. Например, в 1980-х годах в нефтяной и газовой промышленности осознали, что одна только технология обеспечения безопасности процессов без управления безопасностью процессов не может предотвратить катастрофические происшествия. Имея это в виду, ряд отраслевых ассоциаций, таких как в США Центр безопасности химических процессов (CCPS), Американский институт нефти (API) и Ассоциация производителей химикатов (CMA), инициировали программы по разработке и предоставить руководства по управлению безопасностью процессов для использования их членами. Как заявил CCPS, «Эволюция безопасности процесса от чисто технической проблемы к проблеме, требующей управленческих подходов, была важна для постоянного повышения безопасности процесса».

CCPS была создана в 1985 году для содействия совершенствованию методов управления безопасностью процессов среди тех, кто хранит, обрабатывает, перерабатывает и использует опасные химические вещества и материалы. В 1988 году Ассоциация производителей химической продукции (CMA) инициировала программу Responsible Care®, в которой излагалась приверженность каждой компании-члена ответственности за окружающую среду, здоровье и безопасность при обращении с химическими веществами.

В 1990 году API инициировал общеотраслевую программу под названием STEP-Стратегии современного экологического партнерства с целью улучшения показателей нефтегазовой отрасли в области охраны окружающей среды, здоровья и безопасности. Один из семи стратегических элементов программы STEP касается безопасности эксплуатации нефтяных месторождений и технологических процессов. Следующие документы являются примерами некоторых материалов, разработанных в результате программы STEP, которые служат руководством для нефтегазовой отрасли, чтобы помочь предотвратить возникновение или свести к минимуму последствия катастрофических выбросов горючих жидкостей и паров или опасных технологических материалов:

  • Управление производственными опасностями (RP 750)

RP 750 охватывает управление опасностями углеводородного процесса при проектировании, строительстве, пуске, эксплуатации, проверке, техническом обслуживании и модификации объекта. Он применяется, в частности, к нефтеперерабатывающим, нефтехимическим и крупным перерабатывающим предприятиям, которые используют, производят, обрабатывают или хранят легковоспламеняющиеся жидкости и токсичные химические вещества в количествах, превышающих определенные опасные количества (как определено в нем).

  • Управление опасностями, связанными с расположением зданий технологических установок (RP 752)

RP 752, совместно разработанный API и CMA, предназначен для того, чтобы помочь идентифицировать вызывающие обеспокоенность здания технологических установок, понять потенциальные опасности, связанные с их расположением на технологическом объекте, и управлять рисками пожара, взрыва и токсичных выбросов.

  • Методы управления, процесс самооценки и справочные материалы (RP 9000)

RP 9000 предоставляет справочные материалы и методологию самооценки для измерения прогресса во внедрении элементов управления безопасностью технологического процесса.

Примеры других организаций, разработавших материалы и программы, обеспечивающие руководство по управлению безопасностью химических процессов, включают, но не ограничиваются следующим:

  • Отчет консультантов по ресурсам организаций (ORC), Управление производственными опасностями веществ с катастрофическим потенциалом
  • Национальная ассоциация нефтепереработчиков (NPRA), программа BEST (Building Environmental Stewardship Tools)
  • Международная организация труда (МОТ), Кодекс практики по предотвращению крупных аварий
  • Международная торговая палата (ICC), Хартия устойчивого развития.cmp01ce.doc

Дизайн и технология процесса, изменения в процессе, материалы и изменения в материалах, методы и процедуры эксплуатации и технического обслуживания, обучение, готовность к чрезвычайным ситуациям и другие элементы, влияющие на процесс, должны учитываться при систематической идентификации и оценке опасностей, чтобы определить могут ли они привести к катастрофе на рабочем месте и в окружающем обществе.

Начиная с начала 1980-х годов в нефтяной и химической промышленности произошел ряд серьезных крупных аварий с использованием особо опасных материалов, которые привели к значительному числу погибших и раненых, а также к значительному материальному ущербу. Эти инциденты послужили стимулом для государственных учреждений, профсоюзных организаций и отраслевых ассоциаций по всему миру к разработке и внедрению кодексов, правил, процедур и безопасных методов работы, направленных на устранение или смягчение последствий этих нежелательных явлений посредством применения принципов технологической безопасности. управление. Более полно они обсуждаются в Катастрофы природные и техногенные главу и другие места в этом Энциклопедия.

В ответ на озабоченность общественности потенциальной опасностью химических веществ правительства и регулирующие органы во всем мире инициировали программы, которые требовали от производителей и пользователей определять опасные материалы на рабочем месте и информировать сотрудников и потребителей об опасностях, связанных с их производством, использованием, хранением и умение обращаться. Эти программы, которые охватывают готовность к чрезвычайным ситуациям и реагирование на них, распознавание опасностей, знание продуктов, контроль за опасными химическими веществами и отчетность о токсичных выбросах, включали переработку углеводородов.

Требования к управлению безопасностью процесса

Управление безопасностью технологического процесса является неотъемлемой частью общей программы безопасности предприятия химической промышленности. Эффективная программа управления безопасностью технологического процесса требует лидерства, поддержки и участия высшего руководства, руководства объекта, руководителей, сотрудников, подрядчиков и сотрудников подрядчиков.

Компоненты, которые следует учитывать при разработке программы управления безопасностью процесса, включают:

  • Взаимозависимая непрерывность операций, систем и организации
  • Управление информацией. Программа управления безопасностью процесса основана на обеспечении доступности и доступа к качественным записям и документации.
  • Контроль качества процесса, отклонений и исключений и альтернативных методов
  • Доступность и связь для управления и контроля. Поскольку управление безопасностью процесса является основой для всех усилий по обеспечению безопасности на объекте, ответственность и подотчетность руководителей, контролеров и сотрудников должны быть четко определены, доведены до сведения и поняты, чтобы программа работала.
  • Цели и задачи, аудиты соответствия и оценка эффективности. Перед внедрением важно установить как долгосрочные, так и краткосрочные цели и задачи для каждого из элементов программы управления безопасностью процесса.

 

Элементы программы управления технологической безопасностью

Все программы управления безопасностью процессов на химических предприятиях охватывают одни и те же основные требования, хотя количество элементов программы может варьироваться в зависимости от используемых критериев. Независимо от того, какой исходный документ правительства, компании или ассоциации используется в качестве руководства, существует ряд основных требований, которые должны быть включены в каждую программу управления безопасностью химического процесса:

  • информация о безопасности процесса
  • Участие сотрудника
  • анализ опасностей процесса
  • управление изменением
  • операционные процедуры
  • безопасные методы работы и разрешения
  • информация о сотрудниках и обучение
  • персонал подрядчика
  • проверка безопасности перед запуском
  • гарантия качества проектирования
  • техническое обслуживание и механическая целостность
  • аварийного реагирования
  • периодические проверки безопасности
  • процесс расследования инцидента
  • стандарты и правила
  • коммерческая тайна.

 

Информация о безопасности процесса

Информация о безопасности процессов используется перерабатывающей промышленностью для определения критических процессов, материалов и оборудования. Информация о безопасности процесса включает всю имеющуюся письменную информацию о технологии процесса, технологическом оборудовании, сырье и продуктах, а также о химических опасностях до проведения анализа опасности процесса. Другой критической информацией о безопасности технологического процесса является документация, относящаяся к обзорам капитальных проектов и проектным критериям.

Химическая информация включает в себя не только химические и физические свойства, данные о реакционной способности и коррозионной активности, а также термическую и химическую стабильность химических веществ, таких как углеводороды и особо опасные материалы, в процессе, но также и опасные последствия непреднамеренного смешивания различных несовместимых материалов. Химическая информация также включает информацию, которая может потребоваться для проведения оценки опасности для окружающей среды токсичных и легковоспламеняющихся выбросов и допустимых пределов воздействия.

Информация о технологии процесса включает блок-схемы и/или простые схемы технологических процессов, а также описания химии каждого конкретного процесса с безопасными верхними и нижними пределами для температур, давлений, потоков, составов и, при наличии, материальных и энергетических балансов технологического процесса. Также определяются последствия отклонений в процессе и материалах, в том числе их влияние на безопасность и здоровье работников. Всякий раз, когда изменяются процессы или материалы, информация обновляется и переоценивается в соответствии с системой управления изменениями предприятия.

Информация о технологическом оборудовании и механической конструкции включает документацию, описывающую используемые нормы проектирования и соответствие оборудования признанным инженерным практикам. Принимается решение относительно того, обслуживается ли существующее оборудование, которое было спроектировано и изготовлено в соответствии с нормами, стандартами и методами, которые больше не используются в общем, обслуживается, эксплуатируется, проверяется и испытывается для обеспечения непрерывной безопасной работы. Информация о материалах конструкции, схемах трубопроводов и приборов, конструкции систем сброса, электрической классификации, конструкции вентиляции и системах безопасности обновляется и переоценивается при внесении изменений.

Участие сотрудника

Программы управления безопасностью технологического процесса должны включать участие сотрудников в разработке и проведении анализа безопасности технологического процесса и других элементов программы. Доступ к информации о безопасности технологического процесса, отчетам о расследовании инцидентов и анализу опасностей технологического процесса обычно предоставляется всем сотрудникам и сотрудникам подрядчиков, работающим в этой области. Большинство промышленно развитых стран требуют, чтобы работники систематически обучались идентификации, природе и безопасному обращению со всеми химическими веществами, воздействию которых они могут подвергаться.

Анализ опасностей процесса

После сбора информации о безопасности процесса проводится тщательный и систематический междисциплинарный анализ опасностей процесса, соответствующий сложности процесса, с целью выявления, оценки и контроля опасностей процесса. Лица, выполняющие анализ опасностей технологического процесса, должны обладать знаниями и опытом в области соответствующих химических, инженерных и технологических операций. Каждая аналитическая группа обычно включает по крайней мере одного человека, хорошо знакомого с анализируемым процессом, и одного человека, компетентного в используемой методологии анализа опасностей.

Порядок приоритетов, используемый для определения того, где на объекте следует начинать проведение анализа технологических рисков, основан на следующих критериях:

  • степень и характер опасностей процесса
  • количество потенциально пострадавших работников
  • история эксплуатации и инцидентов процесса
  • возраст процесса.

 

В химической промышленности используется ряд методов проведения анализа безопасности процессов.

Ассоциация "что, если?" метод задает ряд вопросов для рассмотрения сценариев потенциальной опасности и возможных последствий и чаще всего используется при изучении предлагаемых модификаций или изменений в процессе, материалах, оборудовании или объекте.

Ассоциация Метод «чек-лист» похоже на «что, если?» метод, за исключением того, что используется ранее разработанный контрольный список, который специфичен для операции, материалов, процесса и оборудования. Этот метод полезен при проведении проверок перед запуском после завершения первоначального строительства или после капитального ремонта или дополнений к технологической установке. Комбинация «что, если?» и методы «контрольного списка» часто используются при анализе единиц, идентичных по конструкции, материалам, оборудованию и процессу.

Ассоциация метод исследования опасности и работоспособности (HAZOP) широко используется в химической и нефтяной промышленности. В нем участвует многопрофильная команда, которой руководит опытный руководитель. Команда использует специальные ключевые слова, такие как «нет», «увеличение», «уменьшение» и «обратное», которые систематически применяются для выявления последствий отклонений от проектного замысла для анализируемых процессов, оборудования и операций.

Анализ дерева отказов/дерева событий аналогичны формальным дедуктивным методам, используемым для оценки количественной вероятности события. Анализ дерева отказов работает в обратном направлении от определенного инцидента, чтобы идентифицировать и отображать комбинацию операционных ошибок и/или отказов оборудования, которые были связаны с инцидентом. Анализ дерева событий, противоположный анализу дерева отказов, опережает определенные события или последовательности событий, чтобы точно определить те, которые могут привести к опасностям, и, таким образом, рассчитать вероятность возникновения последовательности событий.

Ассоциация вид отказа и метод анализа последствий сводит в таблицу каждую технологическую систему или единицу оборудования с ее видами отказов, влиянием каждого потенциального отказа на систему или единицу и насколько критическим может быть каждый отказ для целостности системы. Затем режимы отказа ранжируются по степени важности, чтобы определить, какой из них с наибольшей вероятностью может привести к серьезному инциденту.

Независимо от того, какой метод используется, все анализы опасностей химических процессов учитывают следующее:

  • местонахождение процесса, размещение и опасности процесса
  • выявление любого предшествующего инцидента или близкого промаха с потенциальными катастрофическими последствиями
  • инженерный и административный контроль, применимый к опасностям
  • взаимосвязь средств контроля и надлежащее применение методологии обнаружения для обеспечения раннего предупреждения
  • последствия человеческого фактора, размещения объекта и отказа органов управления
  • последствия воздействия на безопасность и здоровье работников в зонах потенциального отказа.

 

Управление изменениями

Химические предприятия должны разработать и внедрить программы, которые предусматривают пересмотр информации, процедур и практики по безопасности процесса по мере возникновения изменений. Такие программы включают систему разрешений руководства и письменную документацию по изменениям материалов, химикатов, технологий, оборудования, процедур, персонала и средств, которые влияют на каждый процесс.

Управление программами изменений в химической промышленности, например, включает следующие области:

  • изменение технологии переработки углеводородов
  • изменения в объекте, оборудовании или материалах (например, катализаторы или добавки)
  • управление изменениями персонала и организационно-кадровыми изменениями
  • временные изменения, отклонения и постоянные изменения
  • расширение знаний о безопасности процессов, в том числе:
    • техническая основа для предлагаемого изменения
    • влияние изменений на безопасность, здоровье и окружающую среду
    • внесение изменений в рабочие процедуры и безопасные методы работы
    • модификации, необходимые для других процессов
    • время, необходимое для изменения
    • требования авторизации для предлагаемого изменения
    • обновление документации, касающейся информации о процессе, рабочих процедур и техники безопасности
    • требуется обучение или образование в связи с изменением
  • управление тонкими изменениями (все, что не является заменой в натуральном выражении)
  • нестандартные изменения.

 

Система управления изменениями включает в себя информирование сотрудников, участвующих в технологическом процессе, а также ремонтный персонал и персонал подрядчиков, чьи задачи будут затронуты любыми изменениями изменений, а также предоставление обновленных операционных процедур, информации о технологической безопасности, безопасных методах работы и обучении по мере необходимости до запуска. процесса или затронутой части процесса.

Операционные процедуры

Предприятия химической обработки должны разработать и предоставить рабочим инструкции по эксплуатации и подробные процедуры. Инструкции по эксплуатации следует регулярно пересматривать на предмет полноты и точности (и обновлять или вносить поправки по мере внесения изменений) и охватывать эксплуатационные ограничения технологической установки, включая следующие три области:

  1. последствия отклонения
  2. шаги, чтобы избежать или исправить отклонение
  3. функции систем безопасности, связанные с рабочими пределами.

 

Рабочие, участвующие в процессе, имеют доступ к инструкциям по эксплуатации, охватывающим следующие области:

  • первоначальный запуск (запуск после капитальных ремонтов, аварийных и временных операций)
  • нормальный запуск (обычные и временные операции и обычное завершение работы)
  • аварийные операции и аварийное отключение
  • условия, при которых требуется аварийное отключение, и возложение обязанностей по останову на квалифицированных операторов
  • нестандартная работа
  • интерфейс оператор-процесс и оператор-оборудование
  • административный контроль против автоматизированного контроля.

 

Безопасные методы работы

Химические технологические объекты должны внедрить программы разрешений на огневые и безопасные работы и рабочие наряды для контроля работы, проводимой в производственных зонах или вблизи них. Надзорные органы, сотрудники и персонал подрядчика должны быть знакомы с требованиями различных программ разрешений, включая выдачу и истечение срока действия разрешений, а также соответствующие меры безопасности, обращения с материалами, противопожарной защиты и предотвращения.

Типы работ, включенные в типовые программы разрешений на химические объекты, включают следующее:

  • огневые работы (сварка, горячая врезка, двигатели внутреннего сгорания и т.д.)
  • блокировка/маркировка электрической, механической, пневматической энергии и давления
  • вход в замкнутое пространство и использование инертного газа
  • вентиляция, открытие и очистка технологических емкостей, резервуаров, оборудования и линий
  • контроль входа в технологические зоны постороннего персонала.

 

Химические предприятия должны разработать и внедрить безопасные методы работы для контроля потенциальных опасностей во время технологических операций, охватывая следующие проблемные области:

  • свойства и опасности материалов, катализаторов и химикатов, используемых в процессе
  • инженерные, административные и средства индивидуальной защиты для предотвращения облучения
  • меры, которые необходимо принять в случае физического контакта или воздействия опасного химического вещества
  • контроль качества сырья, катализаторов и учет запасов опасных химических веществ
  • функции системы безопасности и защиты (блокировка, подавление, обнаружение и т. д.)
  • особые или уникальные опасности на рабочем месте.

 

Информация о сотрудниках и обучение

Химические предприятия должны использовать формальные программы обучения технике безопасности для обучения и обучения действующих, переназначенных и новых руководителей и рабочих. Обучение, проводимое для руководителей и рабочих по эксплуатации и техническому обслуживанию химических процессов, должно охватывать следующие области:

  • необходимые навыки, знания и квалификация технологических работников
  • подбор и разработка программ обучения, связанных с процессом
  • измерение и документирование производительности и эффективности сотрудников
  • разработка технологических регламентов эксплуатации и технического обслуживания
  • обзор технологических операций и технологических опасностей
  • доступность и пригодность материалов и запасных частей для процессов, в которых они будут использоваться
  • технологический пуск, эксплуатация, останов и аварийные процедуры
  • опасности для здоровья и безопасности, связанные с процессом, катализаторами и материалами
  • приемы и процедуры безопасных работ на объекте и в технологической зоне.

 

Персонал подрядчика

Подрядчики часто работают на предприятиях химической промышленности. На объектах должны быть установлены процедуры, гарантирующие, что персонал подрядчика, выполняющий техническое обслуживание, ремонт, капремонт, капитальный ремонт или специальные работы, полностью осведомлен об опасностях, материалах, процессах, процедурах эксплуатации и технике безопасности и оборудовании в этой зоне. Периодические оценки эффективности проводятся для того, чтобы убедиться, что персонал подрядчика обучен, квалифицирован, соблюдает все правила и процедуры безопасности, а также проинформирован и осведомлен о следующем:

  • потенциальные опасности пожара, взрыва и выброса токсичных веществ, связанные с их работой
  • правила техники безопасности на заводе и безопасные методы работы подрядчика
  • аварийный план и действия персонала подрядчика
  • контроль за входом, выходом и присутствием персонала подрядчика в технологических зонах.

 

Проверка безопасности перед запуском

Предпусковые проверки безопасности технологических процессов проводятся на химических предприятиях до запуска новых технологических установок и внедрения новых опасных материалов или химикатов на предприятиях, после капитального ремонта и в тех случаях, когда на предприятиях были проведены значительные технологические модификации.

Предпусковые проверки безопасности подтверждают, что было выполнено следующее:

  • конструкция, материалы и оборудование проверены на соответствие проектным критериям
  • технологические системы и оборудование, включая логику компьютерного управления, проверены, испытаны и сертифицированы
  • сигнализация и приборы проверены, испытаны и сертифицированы
  • предохранительные и предохранительные устройства и сигнальные системы проверены, испытаны и сертифицированы
  • системы противопожарной защиты и предотвращения проверены, испытаны и сертифицированы
  • процедуры безопасности, предотвращения пожаров и реагирования на чрезвычайные ситуации разработаны, пересмотрены, введены в действие и являются надлежащими и адекватными
  • имеются процедуры запуска и приняты надлежащие меры
  • был проведен анализ опасностей процесса, и все рекомендации рассмотрены, реализованы или решены, а действия задокументированы
  • завершена вся необходимая начальная и/или переподготовка операторов и обслуживающего персонала, включая реагирование на чрезвычайные ситуации, технологические опасности и опасности для здоровья.
  • все рабочие процедуры (нормальные и нештатные), руководства по эксплуатации, процедуры оборудования и процедуры технического обслуживания завершены и действуют
  • требования управления изменениями для новых процессов и модификаций существующих процессов были выполнены.

 

Гарантия качества дизайна

При внедрении новых процессов или серьезных изменений в существующих процессах обычно проводится серия анализов безопасности процессов до и во время строительства (до анализа перед запуском). Обзор контроля проектирования, проводимый непосредственно перед выпуском планов и спецификаций в качестве «окончательных проектных чертежей», охватывает следующие области:

  • план участка, размещение, расстояние, электрическая классификация и дренаж
  • анализ опасностей и проектирование технологического процесса
  • Требования и квалификация в области управления проектами
  • конструкция и целостность технологического оборудования и механического оборудования
  • чертежи трубопроводов и приборов
  • техника надежности, сигнализация, блокировки, разгрузочные и предохранительные устройства
  • материалы конструкции и совместимость.

 

Еще одна проверка обычно проводится непосредственно перед началом строительства и охватывает следующее:

  • процедуры сноса и земляных работ
  • контроль сырья
  • контроль за строительным персоналом и оборудованием на объекте и площадке
  • изготовление, строительство и монтажные процедуры и контроль.

 

В ходе строительства или модификации обычно проводится одна или несколько проверок, чтобы убедиться, что следующие области соответствуют проектным спецификациям и требованиям объекта:

  • строительные материалы, предоставленные и используемые в соответствии с указаниями
  • надлежащие методы сборки и сварки, проверки, проверки и сертификации
  • химические и профессиональные опасности для здоровья, учитываемые при строительстве
  • физические, механические и эксплуатационные угрозы безопасности, рассмотренные во время строительства и разрешения на установку, и принятые меры безопасности
  • предусмотрены и работают временные защитные и противоаварийные системы.

 

Техническое обслуживание и механическая целостность

На технологических объектах имеются программы поддержания постоянной целостности технологического оборудования, включая периодические проверки, испытания, поддержание производительности, корректирующие действия и обеспечение качества. Программы предназначены для проверки и сертификации механической целостности оборудования и материалов и устранения недостатков до запуска или принятия соответствующих мер безопасности.

Программы механической целостности охватывают следующее оборудование и системы:

  • сосуды под давлением и резервуары для хранения
  • системы аварийного отключения и противопожарной защиты
  • средства защиты технологических процессов, такие как системы и устройства сброса и вентиляции, средства управления, блокировки, датчики и сигнализация
  • насосы и системы трубопроводов (включая такие компоненты, как клапаны)
  • обеспечение качества, материалы конструкции и техника надежности
  • программы технического обслуживания и профилактического обслуживания.

 

Программы механической целостности также охватывают проверку и тестирование материалов для технического обслуживания, запасных частей и оборудования, чтобы гарантировать правильную установку и пригодность для соответствующего технологического процесса. Критерии приемки и частота проверок и испытаний должны соответствовать рекомендациям производителей, передовой инженерной практике, нормативным требованиям, отраслевой практике, политике объекта или предшествующему опыту.

Реагирования на чрезвычайные ситуации

Программы аварийной готовности и реагирования разрабатываются для охвата всего технологического объекта и обеспечения идентификации опасностей и оценки потенциальных опасностей технологического процесса. Эти программы включают в себя обучение и обучение сотрудников и сотрудников подрядчиков процедурам аварийного оповещения, реагирования и эвакуации.

Типовая программа аварийной готовности технологического объекта соответствует применимым требованиям компании и нормативным требованиям и включает следующее:

  • отличительная система оповещения или оповещения сотрудников и/или сообщества
  • предпочтительный метод внутренней отчетности о пожарах, разливах, выбросах и аварийных ситуациях
  • требования к отчетности об инцидентах, связанных с процессом, в соответствующие государственные органы
  • аварийное отключение, эвакуация, порядок учета персонала, порядок эвакуации, удаление транспортных средств и оборудования и назначение маршрутов
  • аварийно-спасательные процедуры, обязанности и возможности, включая сотрудников, общественную безопасность, подрядчиков и организации взаимопомощи
  • процедуры обращения с небольшими разливами или выбросами опасных химических веществ
  • порядок обеспечения и охраны аварийного электроснабжения и инженерных коммуникаций
  • планы продолжения бизнеса, источники персонала и оборудования
  • сохранение документов и записей, безопасность сайта, очистка, спасение и восстановление.

 

Периодические проверки безопасности

Многие технологические объекты используют аудиты управления безопасностью процессов с самооценкой для измерения производительности объекта и обеспечения соответствия внутренним и внешним (нормативным, корпоративным и отраслевым) требованиям безопасности процессов. Двумя основными принципами проведения аудитов самооценки являются: сбор всей соответствующей документации, охватывающей требования к управлению безопасностью процессов на конкретном объекте, и определение реализации и эффективности программы путем отслеживания их применения в одном или нескольких выбранных процессах. Разрабатывается отчет о выводах и рекомендациях аудита, а руководство объекта ведет документацию, в которой отмечается, как недостатки были исправлены или смягчены, а если нет, то причины, по которым не были предприняты корректирующие действия.

Программы аудита соответствия на объектах переработки углеводородов охватывают следующие области:

  • установление целей, графика и методов проверки выводов до проведения аудита
  • определение методологии (или формата), которая будет использоваться при проведении аудита, и разработка соответствующих контрольных списков или форм аудиторского заключения
  • готовность сертифицировать соответствие государственным, отраслевым и корпоративным требованиям
  • назначение компетентных аудиторских групп (внутренняя и/или внешняя экспертиза)
  • оперативные ответы на все выводы и рекомендации и документирование предпринятых действий
  • хранение копии, по крайней мере, самого последнего отчета об аудите соответствия в файле.

 

Контрольные списки для конкретных объектов и технологических установок часто разрабатываются для использования при проведении аудитов безопасности процессов, которые охватывают следующие вопросы:

  • обзор программы управления ориентацией и безопасностью процесса
  • предварительный обход НПЗ или ГПЗ
  • проверка документации технологического объекта
  • «предыдущие инциденты» и опасные происшествия (на технологическом объекте или конкретном блоке)
  • определение и проверка выбранных технологических единиц, подлежащих аудиту
  • конструкция технологической установки (первоначальная и последующие модификации)
  • Химические опасности технологического оборудования (сырье, катализаторы, технологические химикаты и т. д.)
  • операции технологического блока
  • системы управления технологическими установками, разгрузочные устройства и системы безопасности
  • техническое обслуживание, ремонт, испытания и осмотр технологических установок
  • обучение, связанное с технологическим подразделением, и вовлечение сотрудников
  • Управление производственным объектом программы изменений, внедрение и эффективность
  • процесс противопожарной защиты и процедуры оповещения и реагирования на чрезвычайные ситуации.

 

Поскольку цели и объем аудитов могут различаться, в группу аудита соответствия должен входить как минимум один человек, хорошо осведомленный в проверяемом процессе, один человек, обладающий знаниями в области применимых нормативных требований и стандартов, и другие лица, обладающие навыками и квалификацией, необходимыми для проведения аудита. Руководство может принять решение о включении в аудиторскую группу одного или нескольких внешних экспертов из-за нехватки персонала или опыта предприятия или из-за нормативных требований.

Процесс расследования инцидента

На технологических объектах разработаны программы тщательного расследования и анализа связанных с технологическим процессом происшествий и потенциальных аварий, оперативного рассмотрения и устранения выявленных фактов и рекомендаций, а также анализа результатов с работниками и подрядчиками, чья работа имеет отношение к выявленным инцидентам. Инциденты (или опасные инциденты) как можно скорее тщательно расследуются группой, в состав которой входит по крайней мере один человек, хорошо осведомленный о задействованных процессах, и другие лица, обладающие соответствующими знаниями и опытом.

Стандарты и правила

Технологические объекты подчиняются двум различным и отдельным формам стандартов и правил.

  1. Внешние кодексы, стандарты и правила, применимые к проектированию, эксплуатации и защите производственных объектов и сотрудников, обычно включают в себя правительственные постановления и стандарты ассоциации, а также отраслевые стандарты и практики.
  2. Внутренние политики, руководящие принципы и процедуры, разработанные или принятые компанией или предприятием в дополнение к внешним требованиям и охватывающие процессы, которые отличаются или уникальны, периодически пересматриваются и при необходимости изменяются в соответствии с системой управления изменениями предприятия.

 

Торговые секреты

Руководство технологического объекта должно предоставлять информацию о процессе, независимо от возможной коммерческой тайны или соглашений о конфиденциальности, лицам, которые:

  • ответственный за сбор и компиляцию информации о безопасности процесса
  • проведение анализа опасностей процесса и аудита соответствия
  • разработка процедур технического обслуживания, эксплуатации и безопасных работ
  • участие в расследованиях происшествий (предаварийных ситуаций)
  • ответственный за аварийное планирование и реагирование.

 

Учреждения обычно требуют, чтобы лица, которым предоставляется информация о процессе, заключали соглашения о неразглашении информации.

 

Назад

Суббота, 26 февраля 2011 17: 49

Производство красок и покрытий

Адаптировано из NIOSH 1984.

Краски и покрытия включают краски, лаки, лаки, морилки, типографские краски и многое другое. Традиционные краски состоят из дисперсии частиц пигмента в носителе, состоящем из пленкообразователя или связующего (обычно масло или смола) и разбавителя (обычно летучий растворитель). Кроме того, могут быть самые разнообразные наполнители и другие добавки. Лак представляет собой раствор масла и натуральной смолы в органическом растворителе. Можно также использовать синтетические смолы. Лаки представляют собой покрытия, в которых пленка полностью высыхает или затвердевает за счет испарения растворителя.

Традиционные краски содержали менее 70% твердых веществ, а остальное составляли в основном растворители. Правила загрязнения воздуха, ограничивающие количество растворителей, которые могут выбрасываться в атмосферу, привели к разработке широкого спектра красок-заменителей с низким содержанием органических растворителей или без них. К ним относятся: латексные краски на водной основе; двухкомпонентные катализируемые краски (например, эпоксидные и уретановые системы); краски с высоким сухим остатком (более 70% сухих веществ), в том числе пластизольные краски, состоящие в основном из пигментов и пластификаторов; краски радиационного отверждения; и порошковые покрытия.

По данным Национального института безопасности и гигиены труда США (NIOSH 1984), около 60% производителей красок нанимали менее 20 рабочих, и только около 3% имели более 250 рабочих. Ожидается, что эти статистические данные будут репрезентативными для производителей красок во всем мире. Это указывает на преобладание небольших магазинов, в большинстве из которых не было бы собственных специалистов по охране труда и технике безопасности.

Производственные процессы

В целом производство красок и других покрытий представляет собой серию единичных операций с использованием периодических процессов. Химических реакций мало или совсем нет; операции в основном механические. Производство включает в себя сборку сырья, смешивание, диспергирование, разбавление и корректировку, заполнение контейнеров и складирование.

Краски

Сырье, используемое для производства красок, бывает жидким, твердым, порошкообразным, пастообразным и суспензионным. Они взвешиваются вручную и предварительно смешиваются. Агломерированные частицы пигмента должны быть уменьшены до первоначального размера пигмента, а частицы должны быть смочены связующим для обеспечения дисперсии в жидкой матрице. Этот процесс диспергирования, называемый измельчением, осуществляется с помощью различных типов оборудования, включая высокоскоростные диспергаторы с валом и крыльчаткой, тестомесы, шаровые мельницы, песочные мельницы, трехвалковые мельницы, мопсовые мельницы и так далее. После первоначального запуска, который может занять до 48 часов, к пасте добавляется смола, и процесс измельчения повторяется в течение более короткого периода времени. Затем диспергированный материал переносится самотеком в отстойник, куда можно добавить дополнительный материал, например красящие составы. Для красок на водной основе на этом этапе обычно добавляют связующее. Затем паста разбавляется смолой или растворителем, фильтруется и снова под действием силы тяжести переносится в зону наполнения банок. Наполнение может производиться вручную или механически.

После процесса диспергирования может потребоваться очистка резервуаров и мельниц перед введением новой партии. Это может включать ручные и электрические инструменты, а также щелочные чистящие средства и растворители.

Лаки

Производство лака обычно осуществляется в закрытом оборудовании, таком как резервуары или смесители, чтобы свести к минимуму испарение растворителя, которое может привести к отложению сухой пленки лака на технологическом оборудовании. В остальном производство лака происходит так же, как и производство краски.

Лакокрасочные

Производство масляно-смоляных лаков включает варку масла и смолы, чтобы сделать их более совместимыми, создать высокомолекулярные молекулы или полимеры и повысить растворимость в растворителе. Старые растения могут использовать переносные открытые котлы для обогрева. Смола и масло или только смола добавляются в котел и затем нагреваются примерно до 316ºC. Натуральные смолы необходимо нагревать перед добавлением масел. Материалы засыпаются поверх котла. Во время приготовления пищи котлы накрывают огнеупорными вытяжными колпаками. После приготовления котелки перемещают в помещения, где их быстро охлаждают, часто с помощью струи воды, а затем добавляют разбавитель и осушитель.

Современные заводы используют большие закрытые реакторы емкостью от 500 до 8,000 галлонов. Эти реакторы аналогичны тем, которые используются в химической промышленности. Они снабжены мешалками, смотровыми стеклами, линиями заполнения и опорожнения реакторов, конденсаторами, приборами для измерения температуры, источниками тепла и т.д.

Как на старых, так и на современных заводах разбавленная смола фильтруется на последнем этапе перед упаковкой. Обычно это делается, пока смола еще горячая, обычно с использованием фильтр-пресса.

Порошковые покрытия

Порошковые покрытия представляют собой не содержащие растворителей системы, основанные на плавлении и сплавлении частиц смолы и других добавок на поверхности нагретых объектов. Порошковые покрытия могут быть термореактивными или термопластичными и включать такие смолы, как эпоксидные, полиэтиленовые, полиэфирные, поливинилхлоридные и акриловые.

Наиболее распространенный метод производства включает сухое смешивание порошкообразных ингредиентов и экструзионное смешивание в расплаве (см. рис. 1). Сухая смола или связующее вещество, пигмент, наполнитель и добавки взвешиваются и передаются в смеситель для предварительного смешения. Этот процесс аналогичен операциям сухого смешивания при производстве резины. После смешивания материал помещают в экструдер и нагревают до расплавления. Расплавленный материал выдавливается на охлаждающую конвейерную ленту, а затем передается в гранулятор крупного помола. Гранулированный материал пропускают через мелкую мельницу, а затем просеивают для достижения желаемого размера частиц. Затем порошковое покрытие упаковывается.

Рис. 1. Технологическая схема изготовления порошковых покрытий методом экструзии-расплава

CMP040F3

Опасности и их предотвращение

В целом, основные опасности, связанные с производством красок и покрытий, связаны с обращением с материалами; токсичные, легковоспламеняющиеся или взрывоопасные вещества; и физические факторы, такие как поражение электрическим током, шум, тепло и холод.

Ручное обращение с ящиками, бочками, контейнерами и т. д., содержащими сырье и готовую продукцию, является основным источником травм из-за неправильного подъема, скольжения, падений, падения контейнеров и т. д. Меры предосторожности включают инженерно-эргономические средства контроля, такие как средства погрузочно-разгрузочных работ (ролики, домкраты и платформы) и механическое оборудование (конвейеры, подъемники и вилочные погрузчики), нескользящие полы, средства индивидуальной защиты (СИЗ), такие как защитная обувь и надлежащее обучение. в ручном подъеме и других методах обработки материалов.

Химические опасности включают воздействие токсичной пыли, такой как пигмент хромата свинца, которая может возникнуть во время взвешивания, заполнения бункеров смесителя и мельницы, работы с незакрытым оборудованием, заполнения контейнеров порошковой краской, очистки оборудования и разливов контейнеров. Производство порошковых покрытий может привести к сильному воздействию пыли. Меры предосторожности включают замену порошков пастами или суспензиями; местная вытяжная вентиляция (LEV) для открывания мешков с порошками (см. рис. 2), а также для технологического оборудования, ограждения оборудования, процедур очистки разливов и защиты органов дыхания, когда это необходимо.

Рисунок 2. Мешок и система пылеудаления

CMP040F4

В производстве красок и покрытий используется широкий спектр летучих растворителей, включая алифатические и ароматические углеводороды, спирты, кетоны и т.д. Наиболее летучие растворители обычно содержатся в лаках и политурах. Воздействие паров растворителей может происходить во время разбавления при производстве красок на основе растворителей; при загрузке реакционных сосудов (особенно котлов старых типов) при производстве лаков; при заполнении банок всеми покрытиями на основе растворителей; и при ручной очистке технологического оборудования растворителями. Закрытие оборудования, такого как реакторы для лака и смесители для лака, обычно предполагает меньшее воздействие растворителей, за исключением случаев утечек. Меры предосторожности включают ограждение технологического оборудования, LEV для операций по разбавлению и наполнению банок, а также средства защиты органов дыхания и процедуры очистки сосудов в замкнутом пространстве.

Другие опасности для здоровья включают вдыхание и/или контакт с кожей изоцианатов, используемых при производстве полиуретановых красок и покрытий; с акрилатами, другими мономерами и фотоинициаторами, используемыми при изготовлении радиационно-отверждаемых покрытий; с акролеином и другими газообразными выделениями при варке лака; и с отвердителями и другими добавками в порошковых покрытиях. Меры предосторожности включают ограждение, LEV, перчатки и другую одежду и оборудование индивидуальной защиты, обучение обращению с опасными материалами и передовые методы работы.

Легковоспламеняющиеся растворители, горючие порошки (особенно нитроцеллюлоза, используемая в производстве лаков) и масла представляют опасность пожара или взрыва при воспламенении от искры или высоких температур. Источниками воспламенения могут быть неисправное электрооборудование, курение, трение, открытый огонь, статическое электричество и т.д. Пропитанная маслом тряпка может стать источником самовозгорания. Меры предосторожности включают соединение и заземление контейнеров при перекачке легковоспламеняющихся жидкостей, заземление оборудования, такого как шаровые мельницы, содержащие горючую пыль, вентиляцию для поддержания концентрации паров ниже нижнего предела взрываемости, накрытие контейнеров, когда они не используются, удаление источников воспламенения, использование искробезопасных материалов. инструменты из цветных металлов вокруг легковоспламеняющихся или горючих материалов и надлежащие методы ведения домашнего хозяйства.

Шумовая опасность может быть связана с использованием шаровых и галечных мельниц, высокоскоростных диспергаторов, вибросит для фильтрации и т.д. Меры предосторожности включают в себя виброизоляцию и другие средства технического контроля, замену шумного оборудования, надлежащее техническое обслуживание оборудования, изоляцию источника шума и программу сохранения слуха при наличии чрезмерного шума.

Другие опасности включают неадекватное ограждение машин, что является распространенным источником травм вблизи машин. Опасность поражения электрическим током представляет собой особую проблему, если отсутствует надлежащая программа блокировки/маркировки для технического обслуживания и ремонта оборудования. Ожоги могут быть вызваны варочными сосудами с горячим лаком и разбрызгиванием материалов, а также горячим клеем-расплавом, используемым для упаковок и этикеток.

 

Назад

В этой статье представлена ​​информация об основном технологическом оборудовании, хранении, компоновке установок и вопросах эксплуатации в химической промышленности, включая основные элементы и концепции, которые широко применимы в химической промышленности. Однако большая часть оборудования, необходимого для химической обработки, является узкоспециализированной и не может быть обобщена в широком смысле. Более подробная информация о токсичности и опасных материалах, а также о безопасности процесса приведена в других разделах настоящего документа. Энциклопедия.

Существует две основные категории компоновки в химической промышленности: компоновка завода, которая охватывает все технологические установки, инженерные сети, зоны хранения, зоны погрузки/разгрузки, здания, цеха и складские помещения, и компоновка блока или процесса, которая охватывает только размещение оборудования для определенный процесс, также называемый блоком процесса.

Схема установки

Выбор места

Как показано в таблице 1 (CCPS, 1993 г.), определение местоположения или размещение завода в целом зависит от ряда общих факторов. Эти факторы значительно различаются в зависимости от местоположения, правительства и экономической политики. Из этих различных факторов соображения безопасности являются чрезвычайно важной проблемой, и в некоторых местах они могут быть основным фактором, определяющим размещение станции.


Таблица 1. Некоторые общие факторы выбора площадки

  • Плотность населения вокруг участка
  • Возникновение стихийных бедствий (землетрясение, наводнение и т.д.)
  • Преобладающие ветры и метеорологические данные
  • Наличие электроэнергии, пара и воды
  • Соображения безопасности
  • Правила в отношении воздуха, воды и отходов и их сложность
  • Доступ к сырью и рынкам
  • грузоперевозки
  • Разрешения на размещение и сложность их получения
  • Требования к взаимодействию в промышленных разработках
  • Наличие и стоимость рабочей силы
  • Инвестиционные стимулы

 

Одним из важных аспектов безопасности предприятия при размещении является определение буферной зоны между предприятием с опасными процессами и близлежащими предприятиями, жилыми домами, школами, больницами, автомагистралями, водными путями и коридорами самолетов. Некоторые общие соображения безопасности представлены в таблице 2. Буферная зона важна, поскольку расстояние имеет тенденцию уменьшать или смягчать потенциальное воздействие от различных аварий. Можно определить расстояние, необходимое для снижения токсичных концентраций до приемлемого уровня за счет взаимодействия с атмосферой и рассеивания токсичных материалов в результате случайного выброса. Кроме того, временной лаг между выбросом токсичного вещества и воздействием на население, создаваемый буферной зоной, может использоваться для предупреждения населения в рамках заранее спланированных программ реагирования на чрезвычайные ситуации. Поскольку на предприятиях имеются различные типы объектов, содержащих токсичные материалы, необходимо провести анализ рассеивания в потенциально опасных системах, чтобы убедиться, что буферная зона адекватна в каждой области, окружающей периметр предприятия.

 


Таблица 2. Вопросы безопасности при размещении станции

  • Буферная зона
  • Расположение других опасных объектов поблизости
  • Инвентаризация токсичных и опасных материалов
  • Адекватность противопожарного водоснабжения
  • Доступ к аварийному оборудованию
  • Доступность поддержки реагирования на чрезвычайные ситуации со стороны смежных отраслей и сообщества
  • Экстремальные погодные условия и господствующие ветры
  • Расположение автомагистралей, водных путей, железных дорог и коридоров самолетов
  • Ограничения по охране окружающей среды и утилизации отходов во время чрезвычайных ситуаций
  • Дренаж и уклон уклона
  • Техническое обслуживание и осмотр

 

Пожар представляет собой потенциальную опасность на технологических установках и объектах. Большие пожары могут быть источником теплового излучения, которое также можно смягчить на расстоянии. Возвышенные факелы также могут быть источником теплового излучения во время аварийной ситуации или операции пуска/останова. Факел — это устройство, которое автоматически сжигает выхлопные газы или аварийные выбросы паров на возвышенностях или в специальных местах на земле. Они должны быть расположены вдали от периметра предприятия (для защиты населения), а территория у основания факела должна быть запрещена для рабочих. При неправильной эксплуатации попадание жидкости в факел может привести к сжиганию капель жидкости. В дополнение к пожару могут быть взрывы внутри оборудования или облако пара, создающее взрывную волну. Хотя расстояние несколько снизит интенсивность взрыва над буферной зоной, взрыв все же окажет влияние на близлежащее население.

Следует также учитывать возможность случайных выбросов или возгораний на существующих объектах, которые могут находиться рядом с предлагаемой площадкой. Потенциальные инциденты должны быть смоделированы и оценены, чтобы определить возможное влияние на предлагаемую компоновку станции. Аварийное реагирование на внешнее событие должно быть оценено, а ответные действия должны быть согласованы с другими станциями и затронутыми сообществами.

Другие соображения

Компания Dow Chemical разработала другой подход к компоновке завода, основанный на приемлемом уровне максимально вероятного материального ущерба (MPPD) и риска остановки производства (B1) (Dow Chemical Company 1994a). Эти соображения важны как для новых, так и для существующих заводов. Индекс Dow Fire and Explosion Index полезен при планировании новых заводов или при добавлении оборудования к существующим предприятиям. Если риски, рассчитанные на основе Индекса, окажутся неприемлемыми, разделительные расстояния должны быть увеличены. В качестве альтернативы, изменения компоновки также могут снизить потенциальный риск.

Общая компоновка

При общей компоновке завода преобладающие ветры являются важным фактором. Источники воспламенения должны располагаться с наветренной стороны от потенциальных источников утечки. К этой категории относятся нагреватели, котлы, мусоросжигательные заводы и факелы (CCPS 1993). Еще одной рекомендацией является размещение резервуаров для хранения с подветренной стороны технологических установок и инженерных коммуникаций (CCPS 1993). Экологические нормы привели к значительному сокращению утечек из резервуаров (Lipton and Lynch 1994).

Минимальные разделительные расстояния указаны в различных публикациях для технологических установок, оборудования и различных функций установки (CCPS 1993; Dow Chemical Company 1994a; IRI 1991). Общие объекты, которые обычно имеют рекомендуемое расстояние в общей компоновке станции, показаны в таблице 3. Рекомендации по фактическому расстоянию должны быть тщательно определены. Хотя в таблице 3 не показаны пламенные нагреватели и технологические печи, они являются важным элементом, и рекомендуемые расстояния должны быть включены в схему установки технологического процесса.


Таблица 3. Объекты, обычно разделенные в общей планировке завода

  • Технологические единицы
  • Резервуарные парки
  • Погрузочно-разгрузочные сооружения
  • Вспышки
  • Электроэнергия, котлы и мусоросжигательные заводы
  • Охлаждающие башни
  • Подстанции, крупные распределительные устройства
  • Центральные диспетчерские пункты
  • Склады
  • Аналитические лаборатории
  • Входящие коммунальные системы учета и блокировки
  • Пожарные рукава, стационарные лафетные стволы, резервуары и аварийные пожарные насосы
  • Зоны обращения с отходами
  • Здания и территории обслуживания
  • Административные здания

 

Кроме того, дороги необходимы для аварийного и ремонтного транспорта или доступа к оборудованию и требуют тщательного размещения между технологическими установками и на различных участках завода. Должны быть установлены допустимые зазоры для надземных трубных эстакад и другого надземного оборудования, а также боковые зазоры на перекрестках и въездах на все объекты.

Требования к компоновке могут быть основаны на рекомендуемых минимальных разделительных расстояниях (CCPS 1993; NFPA 1990; IRI 1991; Mecklenburgh 1985) или определены на основе анализа опасностей (Dow Chemical Company 1994a).

Компоновка технологического блока

В Таблице 3 представлена ​​сводная информация о планировке сепараторов завода. Технологические единицы содержатся в конкретном блоке, показанном на общей схеме. Химический процесс обычно подробно показан на диаграммах процесса и реализации (P&ID). Схема технологического процесса требует рассмотрения помимо конкретных разделительных расстояний оборудования, некоторые из которых показаны в таблице 4.


Таблица 4. Общие соображения по компоновке технологического блока

  • Определение области для будущего расширения и доступности юнитов
  • Доступность ремонтного оборудования для частого обслуживания
  • Требования к пространству для ремонта отдельного оборудования (например, площадь, необходимая для вытягивания пучка теплообменника или доступ для регулирующего клапана)
  • Барьеры для оборудования высокого давления или реакторов с потенциалом взрыва
  • Механические и пространственные требования для загрузки/выгрузки заполненных твердыми частицами реакторов или градирен
  • Пространство для вентиляции взрывов пыли
  • Отделение часто открываемого или обслуживаемого оборудования от высокотемпературных трубопроводов, емкостей и т. д.
  • Специальные здания или сооружения и необходимый зазор (например, компрессорная с внутренним мостовым краном или внешним краном)

 

Сборка оборудования в любой конкретной технологической установке будет значительно различаться в зависимости от процесса. Токсичность и опасные характеристики потоков и материалов внутри установок также сильно различаются. Несмотря на эти различия, для многих единиц оборудования были разработаны стандарты минимального расстояния (CCPS 1993; NFPA 1990; IRI 1991; Mecklenburgh 1985). Имеются процедуры расчета потенциальных утечек и токсичных воздействий от технологического оборудования, которые также могут повлиять на разделительное расстояние (Dow Chemical Company 1994b). Кроме того, дисперсионный анализ может применяться после расчета оценок утечек.

Оборудование и разделительное расстояние

Для расчета пространства, необходимого для разделительного оборудования, можно использовать матричный метод (CCPS 1993; IRI 1991). Расчеты, основанные на конкретных условиях обработки и оценке опасности оборудования, могут привести к тому, что разделительные расстояния будут отличаться от стандартных матричных ориентиров.

Расширенные списки для матрицы могут быть разработаны путем уточнения отдельных категорий и добавления оборудования. Например, компрессоры можно разделить на несколько типов, например, для работы с инертным газом, воздухом и опасными газами. Разделительные расстояния для компрессоров с механическим приводом могут отличаться от таковых для машин с моторным или паровым приводом. Разделительные расстояния в хранилищах, в которых хранятся сжиженные газы, следует анализировать на основе того, является ли газ инертным.

Границы батареи процесса должны быть тщательно определены. Они представляют собой граничные линии или пределы участка для технологической установки (название происходит от раннего использования батареи печей в обработке). Другие объекты, дороги, инженерные сети, трубопроводы, водосточные канавы и т. д. отображаются на основе пределов батареи. В то время как местоположение оборудования единицы не распространяется на пределы батареи, необходимо определить расстояния разнесения оборудования от границ батареи.

Диспетчерские или диспетчерские

В прошлом каждая технологическая установка была спроектирована с диспетчерской, которая обеспечивала оперативное управление процессом. С появлением электронных контрольно-измерительных приборов и обработки с компьютерным управлением отдельные диспетчерские были заменены центральной диспетчерской, которая управляет рядом технологических установок во многих операциях. Централизованная диспетчерская экономически выгодна за счет оптимизации процессов и повышения эффективности работы персонала. Отдельные технологические установки все еще существуют, а в некоторых специализированных установках старые диспетчерские, которые были вытеснены централизованными диспетчерскими, могут по-прежнему использоваться для локального мониторинга технологических процессов и аварийного управления. Хотя функции и расположение диспетчерской обычно определяются экономическими процессами, конструкция диспетчерской или диспетчерской очень важна для обеспечения аварийного управления и защиты рабочих. Некоторые соображения как для центральных, так и для местных диспетчерских пунктов включают:

  • герметизация диспетчерской для предотвращения проникновения токсичных и опасных паров
  • проектирование диспетчерской на взрыво- и взрывоустойчивость
  • определение местоположения с минимальным риском (на основе разделительного расстояния и вероятности выброса газа)
  • очистка всего входящего воздуха и установка места впускной трубы, которое сводит к минимуму всасывание токсичных или опасных паров
  • герметизация всех выходов канализации из диспетчерской
  • установка системы пожаротушения.

 

Сокращение запасов

Важным фактором при планировании процессов и установок является количество токсичных и опасных материалов в общем инвентаре, включая оборудование. Последствия утечки становятся более серьезными по мере увеличения объема материала. Следовательно, запасы должны быть сведены к минимуму, где это возможно. Улучшенная обработка, которая уменьшает количество и размер единиц оборудования, уменьшает запасы, снижает риск, а также приводит к снижению инвестиций и повышению эффективности работы.

Некоторые возможные соображения по сокращению запасов показаны в таблице 6. Там, где будет установлено новое технологическое оборудование, обработка должна быть оптимизирована с учетом некоторых целей, указанных в таблице 5.


Таблица 5. Действия по ограничению запасов

  • Сокращение запасов резервуаров для хранения за счет улучшения управления процессом, эксплуатации и своевременного управления запасами
  • Устранение или минимизация запасов резервуаров на месте за счет интеграции процессов
  • Использование анализа и разработки переменных реакции для уменьшения объема реактора
  • Замена реакторов периодического действия реакторами непрерывного действия, что также снижает задержку на выходе
  • Уменьшение задержки дистилляционной колонны за счет уменьшения кубового объема и задержки тарелки с помощью более совершенных тарелок или насадок.
  • Замена котловых ребойлеров на термосифонные ребойлеры
  • Сведение к минимуму объемов верхнего барабана и нижнего уравнительного барабана
  • Улучшение компоновки и размеров труб для минимизации задержки
  • Там, где производятся токсичные материалы, сведение к минимуму удержания токсичных секций

Складское хозяйство

Складские помещения на заводе химической обработки могут содержать жидкое и твердое сырье, промежуточные химикаты, побочные продукты и продукты переработки. Продукты, хранящиеся на многих объектах, служат промежуточными продуктами или прекурсорами для других процессов. Также может потребоваться хранение разбавителей, растворителей или других технологических материалов. Все эти материалы обычно хранятся в надземных резервуарах для хранения (AST). В некоторых местах до сих пор используются подземные резервуары, но их использование, как правило, ограничено из-за проблем с доступом и ограниченной пропускной способности. Кроме того, потенциальная утечка из таких подземных резервуаров для хранения (ПХН) создает экологические проблемы, когда утечка загрязняет грунтовые воды. Общее загрязнение земли может привести к потенциальному атмосферному воздействию с утечками материалов с более высоким давлением паров. Утечка материалов может стать потенциальной проблемой воздействия во время восстановительных работ на земле. Утечка СТЮ привела к введению строгих экологических норм во многих странах, таких как требования к резервуарам с двойными стенками и подземному мониторингу.

Типичные надземные резервуары для хранения показаны на рисунке 1. Вертикальные резервуары с плавающей крышей представляют собой резервуары с конусной или куполообразной крышей, резервуары с плавающей крышей с закрытой или непокрытой плавающей крышей или резервуары с внешней плавающей крышей (EFRT). Резервуары с переделанной или закрытой крышей представляют собой EFRT с крышками, установленными на резервуарах, которые часто представляют собой купола геодезического типа. Поскольку EFRT с течением времени не сохраняют идеально круглую форму, герметизация плавающей крыши затруднена, и на резервуар устанавливается покрытие. Конструкция геодезического купола исключает фермы крыши, необходимые для резервуаров с конусной крышей (FRT). Геодезический купол более экономичен, чем конусная крыша и, кроме того, купол снижает потери материалов в окружающую среду.

Рисунок 1. Типичные наземные резервуары для хранения

CMP020F1

Обычно резервуары предназначены только для хранения жидкости, где давление паров жидкости не превышает 77 кПа. Там, где давление превышает это значение, используются сфероиды или сферы, поскольку оба предназначены для работы под давлением. Сфероиды могут быть довольно большими, но не устанавливаются там, где давление может превышать определенные пределы, определенные механической конструкцией. Для большинства приложений хранения паров с более высоким давлением сферы обычно являются контейнером для хранения и оснащены клапанами сброса давления для предотвращения избыточного давления. Проблемой безопасности, возникшей в связи со сферами, является опрокидывание, при котором образуется чрезмерное количество паров, что приводит к срабатыванию предохранительного клапана или к более экстремальным ситуациям, таким как разрыв стенки сферы (CCPS 1993). Как правило, жидкое содержимое расслаивается, и если теплый (менее плотный) материал загружается на дно сферы, теплый материал поднимается на поверхность, а более холодный поверхностный материал с более высокой плотностью перекатывается на дно. Теплый поверхностный материал испаряется, повышая давление, что может привести к срабатыванию предохранительного клапана или избыточному давлению в сфере.

Компоновка бака

Расположение резервуаров требует тщательного планирования. Имеются рекомендации по разделяющим расстояниям резервуаров и другим соображениям (CCPS 1988; 1993). Во многих местах разделительные расстояния не указаны в коде, но минимальные расстояния (OSHA 1994) могут быть результатом различных решений, применимых к разделительным расстояниям и местоположениям. Некоторые из этих соображений представлены в таблице 6. Кроме того, срок службы резервуара является фактором, влияющим на разделение резервуаров на напорные, охлаждаемые и атмосферные резервуары (CCPS 1993).


Таблица 6. Разделение и расположение резервуаров

  • Разделение на основе расстояний между корпусами может быть основано на справочных данных и зависит от расчета расстояния теплового излучения в случае пожара в соседнем резервуаре.
  • Резервуары должны быть отделены от технологических установок.
  • Расположение резервуара, предпочтительно с подветренной стороны от других мест, сводит к минимуму проблемы воспламенения в случае выброса из резервуара значительного количества паров.
  • Резервуары для хранения должны иметь дамбы, которые также требуются по закону в большинстве регионов.
  • Резервуары могут быть сгруппированы для использования общих дамб и противопожарного оборудования.
  • Дайки должны иметь возможность изоляции в аварийной ситуации.

 

Дайки необходимы и имеют номинальный объемный размер для удержания содержимого резервуара. Если внутри дамбы находится несколько резервуаров, минимальная объемная емкость дамбы эквивалентна емкости самого большого резервуара (OSHA 1994). Стены дамбы могут быть построены из земли, стали, бетона или сплошной каменной кладки. Однако земляные дамбы должны быть непроницаемыми и иметь плоскую вершину шириной не менее 0.61 м. Кроме того, почва в зоне обвалования также должна иметь непроницаемый слой, чтобы предотвратить утечку химических веществ или нефти в почву.

Утечка в баке

Проблемой, которая развивалась на протяжении многих лет, является утечка из резервуара в результате коррозии днища резервуара. Часто резервуары имеют слои воды на дне резервуара, которые могут способствовать коррозии, а электролитическая коррозия может возникнуть из-за контакта с землей. В результате в различных регионах были введены нормативные требования по контролю утечек через дно резервуаров и загрязнения подземной почвы и воды содержащимися в воде загрязняющими веществами. Разработано множество процедур проектирования для контроля и мониторинга утечек (Hagen and Rials 1994). Кроме того, было установлено двойное дно. На некоторых установках была установлена ​​катодная защита для дальнейшего контроля износа металла (Barletta, Bayle and Kennelley 1995).

Водозабор

Периодический слив воды вручную со дна резервуара может привести к ее воздействию. Визуальное наблюдение для определения границы раздела при открытом ручном сливе может привести к облучению рабочего. Закрытый сброс может быть установлен с датчиком границы раздела и регулирующим клапаном, что сводит к минимуму потенциальное воздействие на рабочих (Lipton and Lynch 1994). Для этой услуги в продаже имеются различные датчики.

Переполнение резервуаров

Часто резервуары переполняются, что создает потенциальную угрозу безопасности и опасности для работников. Этого можно избежать с помощью резервных или двухуровневых приборов, контролирующих впускные запорные клапаны или подающие насосы (Bahner 1996). В течение многих лет на резервуарах для химикатов устанавливались переливные линии, но они заканчивались на небольшом расстоянии над сливным отверстием, чтобы можно было визуально наблюдать за переливным сливом. Кроме того, размер дренажа должен был превышать максимальную скорость заполнения, чтобы обеспечить надлежащий дренаж. Однако такая система является потенциальным источником облучения. Этого можно избежать, подключив линию перелива непосредственно к сливу с индикатором потока на линии, показывающим перелив. Хотя это будет работать удовлетворительно, это приведет к перегрузке дренажной системы очень большим объемом загрязняющих веществ и потенциальным проблемам со здоровьем и безопасностью.

Осмотр и очистка резервуара

Периодически резервуары выводятся из эксплуатации для осмотра и/или очистки. Эти процедуры должны тщательно контролироваться, чтобы предотвратить воздействие на рабочих и свести к минимуму потенциальные угрозы безопасности. После слива резервуары часто промывают водой для удаления следов технологической жидкости. Исторически сложилось так, что при необходимости резервуары очищали вручную или механически. Когда резервуары опорожняются, они заполняются парами, которые могут быть токсичными и могут быть в пределах диапазона воспламенения. Промывка водой не может существенно повлиять на токсичность паров, но может уменьшить потенциальные проблемы со сгоранием. При использовании плавающих крыш материал под плавающей крышей можно промывать и сливать, но в некоторых резервуарах может оставаться материал в отстойнике. Этот нижний материал должен быть удален вручную и может представлять потенциальную опасность воздействия. Персонал может быть обязан носить средства индивидуальной защиты (СИЗ).

Обычно закрытые резервуары и любой объем под плавающими крышами продуваются воздухом до тех пор, пока не будет достигнут определенный уровень концентрации кислорода, прежде чем будет разрешен вход. Однако следует постоянно проводить измерения концентрации, чтобы гарантировать, что уровни токсических концентраций являются удовлетворительными и не меняются.

Удаление паров и контроль выбросов

Для резервуаров с фиксированной крышей или переоборудованных резервуаров с плавающей крышей (CFRT) вентиляция в атмосферу может быть неприемлемой во многих местах. Нагнетательно-вакуумный (PV) клапан (показанный на рис. 2) эти резервуары удаляются, и пары проходят через закрытый канал к контрольному устройству, где загрязняющие вещества разрушаются или извлекаются. Для обоих резервуаров можно использовать инертную продувку (например, азотом). для устранения эффекта суточного вакуума и поддержания положительного давления в устройстве регенерации. В резервуаре CFRT азот устраняет дневной эффект и уменьшает количество паров, попадающих в атмосферу через вентиль PV. Однако выбросы паров не устраняются. доступно большое количество устройств и методов контроля, включая сжигание, поглотители, конденсаторы и абсорбцию (Moretti and Mukhopadhyay 1993; Carroll and Ruddy 1993; Basta 1994; Pennington 1996; Siegall 1996). эксплуатационные и инвестиционные затраты.

В резервуарах с плавающей крышей, как внешних, так и внутренних, уплотнения и вспомогательная арматура эффективно минимизируют потери паров.

Угроза безопасности

Воспламеняемость является серьезной проблемой в резервуарах, и системы пожаротушения необходимы для контроля и предотвращения расширенных зон пожара. Доступны системы пожаротушения и рекомендации по установке (CCPS 1993; Dow Chemical Company 1994a; NFPA 1990). Вода может быть распылена непосредственно на огонь при определенных условиях и необходима для охлаждения соседних резервуаров или оборудования для предотвращения перегрева. Кроме того, пена является эффективным средством пожаротушения, и на резервуары можно устанавливать стационарное пенное оборудование. Установку пенного оборудования на мобильное противопожарное оборудование следует согласовать с изготовителем. В настоящее время доступны экологически приемлемые и малотоксичные пены, которые эффективны и сопоставимы с другими пенами при быстром тушении пожаров.

Оборудование для переработки

В связи с многочисленными процессами, специфическими технологическими требованиями и различиями в продуктах для химической обработки требуется широкий спектр технологического оборудования. Следовательно, все используемое сегодня химическое оборудование не может быть пересмотрено; в этом разделе основное внимание будет уделено более широко применяемому оборудованию, используемому в технологических процессах.

Реакторы

В химической промышленности существует большое количество типов реакторов. Основой для выбора реактора является функция ряда переменных, начиная с классификации того, является ли реакция периодической или непрерывной реакцией. Часто периодические реакции преобразуются в непрерывные операции по мере увеличения опыта проведения реакций и появления некоторых модификаций, таких как улучшенные катализаторы. Непрерывная реакционная обработка, как правило, более эффективна и дает более однородный продукт, что желательно для достижения целевых показателей качества продукта. Однако существует еще большое количество пакетных операций.

реакция

Во всех реакциях классификация реакции как экзотермической или эндотермической (с выделением тепла или требующей тепла) необходима для определения требований к нагреву или охлаждению, необходимых для управления реакцией. Кроме того, должны быть установлены критерии неконтролируемой реакции для установки датчиков и элементов управления прибора, которые могут предотвратить выход реакции из-под контроля. Перед полномасштабной эксплуатацией реактора необходимо изучить и разработать аварийные процедуры, чтобы обеспечить безопасное сдерживание неконтролируемой реакции. Некоторыми из различных возможных решений являются аварийное контрольное оборудование, которое автоматически активируется, введение химического вещества, останавливающего реакцию, и вентиляционные установки, которые могут вместить и удержать содержимое реактора. Работа предохранительного клапана и вентиляционного клапана чрезвычайно важна, требуя, чтобы оборудование всегда было в хорошем состоянии и функционировало. Следовательно, часто устанавливается несколько предохранительных клапанов с блокировкой, чтобы гарантировать, что техническое обслуживание одного клапана не уменьшит требуемую пропускную способность.

В случае выхода из строя предохранительного клапана или вентиляционного клапана сточные воды должны быть локализованы практически при любых обстоятельствах, чтобы свести к минимуму потенциальную опасность для безопасности и здоровья. В связи с этим необходимо тщательно проанализировать способ локализации аварийного сброса через трубопровод, а также окончательное размещение сброса из реактора. Как правило, жидкость и пар следует разделять, пар направляется на сжигание в факелах или утилизацию, а жидкость, по возможности, рециркулируется. Удаление твердых частиц может потребовать некоторого изучения.

Партия

В реакторах с экзотермическими реакциями важным фактором является загрязнение стенок или внутренних труб охлаждающей средой, используемой для поддержания температуры. Удаление загрязненного материала значительно различается, и метод удаления зависит от характеристик загрязненного материала. Загрязненный материал можно удалить с помощью растворителя, струи струи высокого давления или, в некоторых случаях, вручную. Во всех этих процедурах необходимо тщательно контролировать безопасность и воздействие. Движение материала в реакторе и из него не должно допускать проникновения воздуха, что может привести к образованию легковоспламеняющейся смеси паров. Вакуум следует разрушать инертным газом (например, азотом). Вход судна для осмотра или проведения работ может быть классифицирован как вход в замкнутое пространство и должны соблюдаться правила этой процедуры. Следует понимать токсичность паров и кожи, а технические специалисты должны быть осведомлены об опасностях для здоровья.

Непрерывный

Проточные реакторы могут быть заполнены жидкостью или паром и жидкостью. В некоторых реакциях в реакторах образуются взвеси. Также существуют реакторы, содержащие твердые катализаторы. Реакционная жидкость может быть жидкостью, паром или комбинацией пара и жидкости. Твердые катализаторы, которые способствуют реакции, не участвуя в ней, обычно содержатся в сетках и называются неподвижными слоями. Реакторы с неподвижным слоем могут иметь один или несколько слоев и могут иметь экзотермические или эндотермические реакции, при этом для большинства реакций требуется постоянная температура (изотермическая) в каждом слое. Это часто требует введения потоков сырья или разбавителя в различные места между слоями для контроля температуры. В этих реакционных системах очень важны индикация температуры и размещение датчика в слоях для предотвращения неконтролируемого протекания реакции и изменения выхода или качества продукта.

Неподвижные грядки обычно теряют свою активность и должны быть регенерированы или заменены. Для регенерации отложения на слое могут быть выжжены, растворены в растворителе или, в некоторых случаях, регенерированы путем введения химиката в инертной жидкости в слой, тем самым восстанавливая активность катализатора. В зависимости от катализатора может применяться один из этих методов. При сжигании слоев реактор опорожняют и очищают от всех технологических жидкостей, а затем заполняют инертным газом (обычно азотом), который нагревают и рециркулируют, поднимая слой до заданного уровня температуры. В этот момент к инертному потоку добавляется очень небольшой объем кислорода, чтобы инициировать фронт пламени, который постепенно движется через слой и контролирует повышение температуры. Чрезмерное количество кислорода оказывает вредное воздействие на катализатор.

Удаление катализатора с неподвижным слоем

Удаление катализаторов с неподвижным слоем необходимо тщательно контролировать. Из реакторов сливают технологическую жидкость, а затем оставшуюся жидкость вытесняют промывочной жидкостью или продувают паром до тех пор, пока вся технологическая жидкость не будет удалена. Окончательная продувка может потребовать других методов, прежде чем сосуд можно будет продуть инертным газом или воздухом перед открытием сосуда или выгрузкой катализатора из сосуда под инертной подушкой. Если в этом процессе используется вода, вода сливается по закрытому трубопроводу в технологическую канализацию. Некоторые катализаторы чувствительны к воздуху или кислороду, становятся пирофорными или токсичными. Это требует специальных процедур для удаления воздуха во время наполнения или опорожнения сосудов. Индивидуальная защита наряду с процедурами обращения должны быть тщательно определены, чтобы свести к минимуму потенциальное воздействие и защитить персонал.

Утилизация отработанного катализатора может потребовать дополнительной обработки перед его отправкой производителю катализатора для повторного использования или для экологически приемлемой процедуры утилизации.

Другие каталитические системы

Газ, протекающий через рыхлый слой твердого катализатора, расширяет слой и образует суспензию, похожую на жидкость и называемую псевдоожиженным слоем. Этот тип реакции используется в различных процессах. Отработанные катализаторы удаляются как побочный поток газа и твердых частиц для регенерации, а затем возвращаются в процесс через закрытую систему. В других реакциях активность катализатора может быть очень высокой, и, хотя катализатор выделяется в продукте, его концентрация чрезвычайно низка и не представляет проблемы. Если нежелательна высокая концентрация твердых частиц катализатора в парах продукта, перед очисткой необходимо удалить унос твердых частиц. Однако следы твердых частиц останутся. Они удаляются для утилизации в одном из потоков побочных продуктов, которые, в свою очередь, должны быть очищены.

В ситуациях, когда отработанный катализатор регенерируется путем сжигания, в системах с псевдоожиженным слоем требуется обширное оборудование для извлечения твердых частиц, чтобы соответствовать экологическим ограничениям. Восстановление может состоять из различных комбинаций циклонов, электрофильтров, рукавных фильтров и/или скрубберов. Там, где горение происходит в стационарных слоях, основная проблема заключается в контроле температуры.

Поскольку катализаторы с псевдоожиженным слоем часто находятся в пределах дыхательных путей, при обращении с твердыми частицами необходимо соблюдать осторожность, чтобы обеспечить защиту рабочих как со свежими, так и с восстановленными катализаторами.

В некоторых случаях для удаления различных компонентов из неподвижного слоя может использоваться вакуум. В этих ситуациях вакуумная струя с паровым приводом часто является источником вакуума. Это приводит к выбросу пара, который часто содержит токсичные материалы, хотя и в очень низкой концентрации в струйном потоке. Тем не менее, выброс паровой струи должен быть тщательно изучен для определения количества загрязняющих веществ, токсичности и возможного рассеивания, если он выбрасывается непосредственно в атмосферу. Если это неудовлетворительно, для сброса струи может потребоваться конденсация в отстойнике, где все пары контролируются, а вода направляется в закрытую канализационную систему. Эту услугу выполнит роторный вакуумный насос. Выброс из поршневого вакуумного насоса может не выбрасываться непосредственно в атмосферу, но в некоторых случаях он может выбрасываться в факельную линию, мусоросжигательную установку или технологический нагреватель.

Сохранность

Во всех реакторах повышение давления является серьезной проблемой, поскольку номинальное давление в корпусе не должно превышаться. Эти повышения давления могут быть результатом плохого управления технологическим процессом, неисправности или неконтролируемой реакции. Следовательно, необходимы системы сброса давления для поддержания целостности корпуса путем предотвращения избыточного давления в реакторе. Выбросы предохранительных клапанов должны быть тщательно спроектированы для поддержания надлежащего сброса при любых условиях, включая техническое обслуживание предохранительных клапанов. Может потребоваться несколько клапанов. Если предохранительный клапан предназначен для выброса в атмосферу, точка сброса должна быть расположена выше всех близлежащих сооружений, и следует провести анализ рассеяния, чтобы обеспечить надлежащую защиту рабочих и близлежащих населенных пунктов.

Если разрывная мембрана установлена ​​с предохранительным клапаном, выпускное отверстие также должно быть закрыто, а конечное место выпускного отверстия должно быть обозначено, как описано выше. Поскольку разрыв диска не восстанавливается, диск без предохранительного клапана, вероятно, выпустит большую часть содержимого реактора, и воздух может попасть в реактор в конце выпуска. Это требует тщательного анализа, чтобы гарантировать, что не возникнет пожароопасная ситуация и не возникнут крайне нежелательные реакции. Более того, выброс из диска может привести к выделению жидкости, и система вентиляции должна быть спроектирована таким образом, чтобы удерживать все жидкости с выпускаемым паром, как описано выше. Атмосферные аварийные выпуски должны быть одобрены регулирующими органами перед установкой.

Мешалки-смесители, установленные в реакторах, герметичны. Утечки могут быть опасными, и если они происходят, необходимо отремонтировать уплотнение, что требует остановки реактора. Содержимое реактора может потребовать особого обращения или мер предосторожности, а процедура аварийного останова должна включать прекращение реакции и утилизацию содержимого реактора. Необходимо тщательно проверять воспламеняемость и контроль воздействия на каждом этапе, включая окончательное размещение смеси в реакторе. Поскольку останов может быть дорогостоящим и повлечь за собой производственные потери, были введены смесители с магнитным приводом и новые системы уплотнений, чтобы сократить объем технического обслуживания и остановки реактора.

Вход во все реакторы требует соблюдения безопасных процедур входа в замкнутое пространство.

Колонны фракционирования или дистилляции

Дистилляция — это процесс, при котором химические вещества разделяются методами, использующими разницу в температурах кипения. Знакомые башни химических заводов и нефтеперерабатывающих заводов — это дистилляционные башни.

Дистилляция в различных формах является этапом обработки, используемым в подавляющем большинстве химических процессов. Фракционирование или перегонку можно найти на стадиях очистки, разделения, отгонки, азеотропной и экстракционной обработки. Эти приложения теперь включают реактивную дистилляцию, когда реакция происходит в отдельной секции дистилляционной колонны.

Дистилляция проводится с помощью ряда тарелок в колонне или может проводиться в колонне, заполненной насадкой. Насадки имеют специальные конфигурации, которые легко пропускают пар и жидкость, но обеспечивают достаточную площадь поверхности для контакта пар-жидкость и эффективного фракционирования.

Эксплуатация

Обычно тепло подается в градирню с ребойлером, хотя теплосодержание отдельных потоков может быть достаточным для исключения ребойлера. При ребойлерном тепле на тарелках происходит многоступенчатое разделение пара и жидкости, и более легкие материалы поднимаются через колонну. Пары с верхней тарелки полностью или частично конденсируются в верхнем конденсаторе. Конденсированная жидкость собирается в барабане регенерации дистиллята, где часть жидкости рециркулируется в колонну, а другая часть отводится и направляется в определенное место. Неконденсированные пары могут собираться в другом месте или направляться в устройство управления, которым может быть камера сгорания или система регенерации.

Давление

Башни обычно работают при давлении выше атмосферного. Однако градирни часто работают под вакуумом, чтобы свести к минимуму температуру жидкости, которая может повлиять на качество продукта, или в ситуациях, когда материалы градирни становятся механическими и экономическими проблемами из-за уровня температуры, которого может быть трудно достичь. Кроме того, на жидкость могут воздействовать высокие температуры. В тяжелых нефтяных фракциях очень высокие температуры кубовой части градирни часто приводят к проблемам закоксовывания.

Вакуум обычно получают с помощью эжекторов или вакуумных насосов. В технологических установках вакуумная загрузка состоит из некоторых легких парообразных материалов, инертных материалов, которые могли находиться в потоке сырья колонны, и воздуха из-за утечек. Обычно вакуумная система устанавливается после конденсатора, чтобы уменьшить органическую нагрузку на вакуумную систему. Вакуумная система рассчитана на основе расчетной нагрузки паров, при этом эжекторы справляются с более высокими нагрузками паров. В некоторых системах вакуумная машина может быть напрямую подключена к выходу конденсатора. Типичная работа эжекторной системы представляет собой комбинацию эжекторов и прямых барометрических конденсаторов, где пары эжектора имеют прямой контакт с охлаждающей водой. Барометрические конденсаторы являются очень крупными потребителями воды, и пароводяная смесь приводит к высокой температуре воды на выходе, которая имеет тенденцию испарять любые следы органических соединений в атмосферном барометрическом отстойнике, потенциально увеличивая воздействие на рабочем месте. Кроме того, к системе водоотведения добавляется большое количество сточных вод.

В модифицированных вакуумных системах достигается значительное снижение расхода воды при существенном снижении расхода пара. Поскольку вакуумный насос не справляется с большой нагрузкой по парам, на первой ступени используется паровой эжектор в сочетании с поверхностным конденсатором для снижения нагрузки на вакуумный насос. Кроме того, для наземной эксплуатации устанавливается отстойник. Более простая система снижает нагрузку сточных вод и поддерживает закрытую систему, которая устраняет потенциальное воздействие паров.

Сохранность

Все башни и барабаны должны быть защищены от избыточного давления, которое может возникнуть в результате неисправности, пожара (Mwrer 1995) или сбоя в работе коммунальных служб. Оценка опасности необходима и требуется по закону в некоторых странах. Общий подход к управлению безопасностью технологического процесса, применимый к процессу и эксплуатации завода, повышает безопасность, минимизирует потери и защищает здоровье рабочих (Auger 1995; Murphy 1994; Sutton 1995). Защита обеспечивается клапанами сброса давления (PRV), которые выбрасывают в атмосферу или в закрытую систему. Перепускной клапан обычно устанавливается на вершине градирни, чтобы уменьшить большую паровую нагрузку, хотя в некоторых установках предохранительный клапан размещается в других местах градирни. Перепускной клапан также может быть расположен на верхнем барабане извлечения дистиллята, если между перепускным клапаном и верхом колонны не установлены клапаны. Если в технологических линиях к конденсатору установлены запорные клапаны, предохранительный клапан должен быть установлен на градирне.

Когда избыточное давление в дистилляционной колонне сбрасывается, при определенных аварийных сценариях сброс предохранительного клапана может быть чрезвычайно большим. Очень высокая нагрузка в выпускном вентиляционном трубопроводе закрытой системы может быть самой большой нагрузкой в ​​системе. Поскольку разряд PRV может быть внезапным, а общее время сброса может быть довольно коротким (менее 15 минут), эта чрезвычайно большая паровая нагрузка должна быть тщательно проанализирована (Bewanger and Krecter 1995; Boicourt 1995). Так как эту короткую, большую пиковую нагрузку трудно обрабатывать в устройствах управления, таких как абсорберы, адсорберы, печи и т. д., предпочтительным устройством управления в большинстве ситуаций является факел для деструкции паров. Обычно несколько предохранительных клапанов подключаются к коллектору факельной линии, который, в свою очередь, соединяется с одной факельной системой. Однако факел и система в целом должны быть тщательно спроектированы, чтобы покрыть большую группу потенциальных непредвиденных обстоятельств (Boicourt 1995).

Опасности для здоровья

Для прямого выброса в атмосферу необходимо провести подробный анализ рассеивания паров, выбрасываемых предохранительным клапаном, чтобы убедиться, что рабочие не подвергаются воздействию, а концентрация в сообществе находится в пределах допустимых норм концентрации. При контроле рассеивания, возможно, придется поднять выпускные линии атмосферных предохранительных клапанов, чтобы предотвратить чрезмерную концентрацию на близлежащих сооружениях. Для контроля рассеивания может потребоваться очень высокий стопор в виде факела.

Другой проблемой является вход в градирню для технического обслуживания или механических изменений во время останова. Это влечет за собой вход в замкнутое пространство и подвергает работников связанным с этим опасностям. Метод промывки и продувки перед открытием должен быть тщательно выполнен, чтобы обеспечить минимальное воздействие за счет снижения любых токсичных концентраций ниже рекомендуемых уровней. Перед началом операций промывки и продувки давление в градирне должно быть снижено, а все соединения трубопроводов с градирней должны быть заглушены (т. е. между фланцами градирни и фланцами соединительных труб должны быть установлены плоские металлические диски). Этот шаг следует тщательно контролировать, чтобы обеспечить минимальное воздействие. В разных процессах методы очистки башни от токсичных жидкостей различаются. Часто градирную жидкость вытесняют жидкостью с очень низкими характеристиками токсичности. Эта вытесняющая жидкость затем дренируется и закачивается в выбранное место. Оставшаяся жидкая пленка и капли могут выбрасываться в атмосферу через верхний фланец, который имеет специальную заглушку с отверстием между заглушкой и фланцем башни. После пропаривания воздух поступает в градирню через специальное глухое отверстие по мере остывания градирни. Люк в нижней части башни и один в верхней части башни открыты, что позволяет пропускать воздух через башню. Когда концентрация внутри башни достигает заданного уровня, в башню можно войти.

Теплообменники

В химической промышленности существует большое разнообразие теплообменников. Теплообменники представляют собой механические устройства для передачи тепла технологическому потоку или от него. Они выбираются в соответствии с условиями процесса и конструкцией теплообменника. Несколько распространенных типов теплообменников показаны на рис. 2. Выбор оптимального теплообменника для технологического обслуживания несколько сложен и требует подробного исследования (Woods 1995). Во многих ситуациях определенные типы не подходят из-за давления, температуры, концентрации твердых частиц, вязкости, расхода и других факторов. Более того, конструкция отдельного теплообменника может значительно различаться; Доступны несколько типов трубчатых и пластинчатых теплообменников с плавающей головкой (Green, Maloney and Perry, 1984). Плавающая головка обычно выбирается там, где температура может вызвать чрезмерное расширение трубы, которое в противном случае не могло бы сохранить целостность теплообменника с фиксированной трубной решеткой. В упрощенном теплообменнике с плавающей головкой на рисунке 2 плавающая головка полностью находится внутри теплообменника и не имеет никакого соединения с крышкой кожуха. В других конструкциях с плавающей головкой вокруг плавающей трубной решетки может быть уплотнение (Green, Maloney and Perry, 1984).

Рисунок 2. Типичные теплообменники

CMP020F4

просачивание

Набивка на плавучих трубных решетках находится в контакте с атмосферой и может быть источником утечки и потенциального воздействия. Другие теплообменники также могут иметь потенциальные источники утечки и должны быть тщательно проверены. Благодаря своим характеристикам теплопередачи пластинчатые и рамные теплообменники часто устанавливаются в химической промышленности. Пластины имеют различные гофры и конфигурации. Пластины разделены прокладками, препятствующими смешиванию потоков и обеспечивающими внешнее уплотнение. Тем не менее, уплотнения ограничивают применение температур примерно до 180 ºC, хотя усовершенствования уплотнений могут преодолеть это ограничение. Поскольку имеется несколько пластин, пластины должны быть правильно сжаты, чтобы обеспечить надлежащее уплотнение между ними. Следовательно, необходима тщательная механическая установка для предотвращения утечек и потенциальных опасностей. Поскольку существует большое количество тюленей, важен тщательный мониторинг тюленей, чтобы свести к минимуму потенциальное воздействие.

Теплообменники с воздушным охлаждением привлекательны с экономической точки зрения и были установлены в самых разных технологических процессах и в различных местах технологических установок. Для экономии места эти теплообменники часто устанавливаются над участками трубопровода и часто штабелируются. Поскольку выбор материала трубы важен, в химической промышленности используются самые разные материалы. Эти трубы соединены с трубной решеткой. Это требует использования совместимых материалов. Утечка через трещину в трубе или через трубную решетку вызывает беспокойство, поскольку вентилятор будет циркулировать парами из места утечки, и их рассеивание может привести к потенциальному облучению. Разбавление воздухом может значительно снизить потенциальную опасность воздействия. Однако вентиляторы часто выключаются при определенных погодных условиях, и в этих обстоятельствах концентрации утечек могут увеличиваться, что увеличивает потенциальное воздействие. Более того, если протекающие трубы не отремонтировать, трещина может усилиться. С токсичными жидкостями, которые плохо испаряются, может произойти капание, что может привести к попаданию на кожу.

В кожухотрубных теплообменниках могут возникать утечки через любой из фланцев (Green, Maloney and Perry, 1984). Поскольку размеры кожухотрубных теплообменников варьируются от небольших до очень больших площадей поверхности, диаметр наружных фланцев обычно намного больше, чем обычные трубные фланцы. С такими большими фланцами прокладки должны не только выдерживать условия процесса, но и обеспечивать герметичность при колебаниях нагрузки на болты. Используются различные конструкции прокладок. Поддержание постоянной нагрузки на болты на всех фланцевых болтах затруднено, что приводит к утечкам во многих теплообменниках. Утечку во фланце можно контролировать с помощью фланцевых уплотнительных колец (Lipton and Lynch 1994).

Утечка в трубке может произойти в любом из доступных типов теплообменников, за исключением пластинчатых теплообменников и некоторых других специальных теплообменников. Однако у этих последних обменников есть и другие потенциальные проблемы. Там, где трубы протекают в систему охлаждающей воды, охлаждающая вода сбрасывает загрязняющие вещества в градирню, которая может быть источником воздействия как на рабочих, так и на близлежащее население. Следовательно, охлаждающая вода должна контролироваться.

Рассеивание паров градирен может быть широко распространено из-за вентиляторов в градирнях с принудительной и вытяжной тягой. Кроме того, градирни с естественной конвекцией выбрасывают в атмосферу пары, которые затем рассеиваются. Однако дисперсия значительно варьируется в зависимости как от погодных условий, так и от высоты сброса. Менее летучие токсичные материалы остаются в охлаждающей воде и потоке продувки градирни, который должен иметь достаточную очищающую способность для уничтожения загрязняющих веществ. Градирня и бассейн градирни должны периодически очищаться, а загрязняющие вещества увеличивают потенциальную опасность в бассейне и наполнителе градирни. Личная защита необходима для большей части этой работы.

Очистка теплообменника

Проблемой с трубами для охлаждающей воды является накопление материала в трубах в результате коррозии, отложения биологических организмов и твердых частиц. Как описано выше, трубы также могут протекать через трещины, или утечка может происходить там, где трубы свернуты в бороздки в трубной решетке. При возникновении любого из этих условий требуется ремонт теплообменника и удаление технологических жидкостей из теплообменника. Для этого требуется полностью замкнутая операция, необходимая для достижения целей в области охраны окружающей среды, безопасности и воздействия на здоровье.

Как правило, технологическая жидкость сливается в ресивер, а оставшийся материал вымывается из теплообменника с помощью растворителя или инертного материала. Последний материал также направляется в приемник загрязненного материала путем слива или прессования азотом. Если в теплообменнике был токсичный материал, теплообменник следует контролировать на наличие любых следов токсичного материала. Если результаты тестирования неудовлетворительны, теплообменник можно обработать паром, чтобы испарить и удалить все следы материала. Тем не менее, паровой клапан должен быть подключен к закрытой системе, чтобы предотвратить попадание паров в атмосферу. В то время как закрытая вентиляция может не быть абсолютно необходимой, иногда в теплообменнике может быть больше загрязняющего материала, что требует постоянного закрытого вентилирования пара для контроля потенциальных опасностей. После пропаривания вентиляционное отверстие в атмосферу впускает воздух. Эта общая процедура применима к стороне или сторонам теплообменника, содержащим токсичный материал.

Химические вещества, используемые затем для очистки трубок или кожуха, должны циркулировать в закрытой системе. Обычно чистящий раствор рециркулируется из системы автоцистерн, а загрязненный раствор в системе сливается в грузовик для утилизации.

Насосы

Одной из наиболее важных функций процесса является перемещение жидкостей, и в химической промышленности все типы жидких материалов перемещаются с помощью самых разных насосов. Герметичные и магнитные насосы представляют собой герметичные центробежные насосы. Магнитные приводы насосов доступны для установки на другие типы насосов для предотвращения утечек. Типы насосов, используемых в химической промышленности, перечислены в таблице 7.


Таблица 7. Насосы в химической промышленности

  • центробежный
  • Поршневой (плунжерный)
  • консервированный
  • магнитные
  • турбина
  • принадлежности
  • Мембранный клапан
  • Осевой поток
  • Винт
  • Подвижная полость
  • Доля
  • Лопасть

Уплотнение

С точки зрения здоровья и безопасности герметизация и ремонт центробежных насосов являются серьезной проблемой. Механические уплотнения, которые составляют преобладающую систему уплотнения вала, могут протекать, а иногда и выходить из строя. Однако с 1970-х годов в технологии уплотнений были достигнуты значительные успехи, которые привели к значительному снижению утечек и увеличению срока службы насосов. Некоторыми из этих улучшений являются сильфонные уплотнения, картриджные уплотнения, улучшенная конструкция поверхности, улучшенные материалы поверхности и усовершенствования в мониторинге параметров насоса. Кроме того, продолжающиеся исследования в области технологии уплотнений должны привести к дальнейшему совершенствованию технологии.

Там, где технологические жидкости высокотоксичны, часто устанавливаются герметичные или герметичные герметичные или магнитные насосы. Периоды эксплуатации или среднее время между техническим обслуживанием (MTBM) заметно улучшились и обычно колеблются от трех до пяти лет. В этих насосах технологической жидкостью является смазочная жидкость для подшипников ротора. Испарение внутренней жидкости отрицательно влияет на подшипники и часто требует замены подшипников. Жидкостные условия в насосах можно поддерживать, гарантируя, что внутреннее давление в подшипниковой системе всегда выше, чем давление паров жидкости при рабочей температуре. При ремонте бессальникового насоса важно полностью слить материал с относительно низкой летучестью, и это следует тщательно обсудить с поставщиком.

В типичных центробежных технологических насосах набивка по существу заменена механическими уплотнениями. Эти уплотнения обычно классифицируются как одинарные или двойные механические уплотнения, причем последний термин охватывает тандемные или двойные механические уплотнения. Существуют и другие комбинации двойных уплотнений, но они не так широко используются. Как правило, тандемные или двойные механические уплотнения с жидкими буферными жидкостями между уплотнениями устанавливаются для уменьшения утечек через уплотнения. Стандарты механических уплотнений насосов как для центробежных, так и для центробежных насосов, охватывающие технические характеристики и установку одинарных и двойных механических уплотнений, были выпущены Американским институтом нефти (API 1994). Руководство по применению механических уплотнений теперь доступно для помощи в оценке типов уплотнений (STLE 1994).

Чтобы предотвратить чрезмерную утечку или выброс из-за отказа уплотнения, после уплотнения устанавливается фланш-панель. Он может иметь жидкость для промывки сальника для перемещения утечки в закрытую дренажную систему (API 1994). Поскольку система сальников не является полным уплотнением, доступны вспомогательные системы уплотнений, такие как дроссельные втулки. Они устанавливаются в сальник, который контролирует чрезмерную утечку в атмосферу или выброс уплотнения (Lipton and Lynch 1994). Эти уплотнения не предназначены для непрерывной работы; после активации они будут работать до двух недель до выхода из строя, тем самым предоставляя время для операций по переключению насосов или внесению корректировок в технологический процесс.

Доступна более новая система механического уплотнения, которая существенно снижает выбросы до нулевого уровня. Это система двойного механического уплотнения с газовой буферной системой, которая заменяет жидкий буфер в стандартной системе двойного механического уплотнения (Fone 1995; Netzel 1996; Adams, Dingman and Parker 1995). В жидких буферных системах поверхности уплотнения разделены чрезвычайно тонкой смазывающей пленкой буферной жидкости, которая также охлаждает поверхности уплотнения. Несмотря на то, что они немного отделены друг от друга, существует определенная степень контакта поверхности уплотнения, что приводит к износу уплотнения и нагреву поверхности уплотнения. Газовые уплотнения называются бесконтактными уплотнениями, поскольку одна поверхность уплотнения с криволинейными углублениями прокачивает газ через поверхности уплотнения и образует газовый слой или плотину, которая полностью разделяет поверхности уплотнения. Это отсутствие контакта приводит к очень долгому сроку службы уплотнения, а также снижает потери на трение в уплотнении, тем самым заметно снижая энергопотребление. Поскольку уплотнение перекачивает газ, его поток в технологический процесс и в атмосферу очень мал.

Опасности для здоровья

Основная проблема с насосами - это слив и промывка, чтобы подготовить насос к техническому обслуживанию или ремонту. Слив и удаление охватывают как технологическую жидкость, так и буферную жидкость. Процедуры должны предусматривать сброс всех жидкостей в дренажную систему с закрытым соединением. В сальниковой коробке насоса, где крыльчатка от сальниковой коробки отделена горловой втулкой, втулка действует как водослив, удерживая некоторое количество жидкости в сальниковой коробке. Сливные отверстия во втулке или слив в сальниковой коробке позволяют полностью удалить технологическую жидкость путем слива и промывки. Для буферных жидкостей должен быть предусмотрен метод слива всей жидкости из области двойного уплотнения. Техническое обслуживание требует удаления уплотнения, и если объем уплотнения не полностью слит и не промыт, уплотнения являются потенциальным источником воздействия во время ремонта.

Пыль и порошки

Обращение с пылью и порошками в оборудовании для обработки твердых тел вызывает опасения из-за возможности возгорания или взрыва. Взрыв внутри оборудования может прорвать стену или ограждение в результате создаваемого взрывом давления, создающего комбинированную волну давления и огня в зону рабочего места. Рабочие могут подвергаться риску, а соседнее оборудование может серьезно пострадать с серьезными последствиями. Пыли или порошки, взвешенные в воздухе или в газе с присутствием кислорода и в замкнутом пространстве, могут взорваться при наличии источника возгорания с достаточной энергией. Некоторые типичные условия эксплуатации взрывоопасного оборудования показаны в таблице 8.

Таблица 8. Возможные источники взрыва в оборудовании

Конвейерное оборудование

Хранилище

Пневматические каналы

Урны и контейнеры

Механические конвейеры

Бункеры

 

Поворотные клапаны

Технологическое оборудование

Пылеулавливающие фильтры

Кофемолки

Сушилки с псевдоожиженным слоем

Шаровые мельницы

Линейные сушилки

Смешивание порошка

Экранирование

Циклоны

 

Взрыв производит тепло и быстрое расширение газа (повышение давления) и обычно приводит к дефлаграции, которая представляет собой фронт пламени, который движется быстро, но со скоростью, меньшей скорости звука для этих условий. Когда скорость фронта пламени больше скорости звука или находится на сверхзвуковой скорости, это состояние называется детонацией, которая более разрушительна, чем дефлаграция. Взрыв и расширение фронта пламени происходят за миллисекунды и не обеспечивают достаточного времени для стандартной реакции процесса. Следовательно, необходимо определить потенциальные характеристики воспламенения и взрыва порошка, чтобы определить потенциальную опасность, которая может существовать на различных этапах обработки (CCPS 1993; Ebadat 1994; Bartknecht 1989; Cesana and Siwek 1995). Эта информация затем может служить основой для установки средств контроля и предотвращения взрывов.

Количественная оценка опасности взрыва

Поскольку взрывы обычно происходят в закрытом оборудовании, различные испытания проводятся в специально сконструированном лабораторном оборудовании. Хотя порошки могут казаться похожими, опубликованные результаты не следует использовать, поскольку небольшие различия в порошках могут иметь очень разные характеристики взрыва.

Различные испытания, проводимые с порошком, могут определить опасность взрыва, и серия испытаний должна включать следующее.

Классификационный тест определяет, может ли облако пороховой пыли инициировать и распространять пламя (Ebadat 1994). Пороха, обладающие этими характеристиками, считаются порохами класса А. Те пороха, которые не воспламеняются, называются классом B. Пороха класса A затем требуют дополнительной серии испытаний для оценки их взрывоопасности и потенциальной опасности.

Тест на минимальную энергию воспламенения определяет минимальную энергию искры, необходимую для воспламенения порохового облака (Барткнехт, 1989).

Затем при взрывоопасности и анализе порошки группы А испытываются в виде облака пыли в сфере, где измеряется давление во время испытательного взрыва на основе минимальной энергии воспламенения. Максимальное давление взрыва определяется вместе со скоростью изменения давления в единицу времени. На основе этой информации определяется характеристическое значение взрыва (Kst) в бар-метрах в секунду и определяется класс взрыва (Bartknecht 1989; Garzia and Senecal 1996):

Kst(бар·м/с) Класс пылевзрывоопасности Относительная прочность

1-200 Ст 1 Несколько слабее

201-300 Ст 2 Сильный

300+ St 3 Очень сильный

Было протестировано большое количество порохов, и большинство из них относилось к классу St 1 (Bartknecht 1989; Garzia and Senecal 1996).

При оценке необлачных порохов порошки тестируются для определения безопасных рабочих процедур и условий.

Испытания на предотвращение взрыва

Испытания на предотвращение взрыва могут быть полезны там, где невозможно установить системы подавления взрыва. Они предоставляют некоторую информацию о желаемых условиях эксплуатации (Ebadat 1994).

Минимальный кислородный тест определяет уровень кислорода, ниже которого пыль не воспламеняется (Fone 1995). Инертный газ в процессе предотвратит воспламенение, если газ является приемлемым.

Минимальная концентрация пыли определяется для того, чтобы установить рабочий уровень, ниже которого воспламенение не произойдет.

Испытания на электростатическую опасность

Многие взрывы происходят в результате электростатического возгорания, и различные тесты указывают на потенциальную опасность. Некоторые из испытаний охватывают минимальную энергию воспламенения, характеристики электрического заряда пороха и объемное удельное сопротивление. По результатам испытаний можно предпринять определенные шаги для предотвращения взрывов. Шаги включают повышение влажности, модификацию строительных материалов, надлежащее заземление, контроль определенных аспектов конструкции оборудования и предотвращение искр (Bartknecht 1989; Cesana and Siwek 1995).

Контроль взрыва

В основном существует два метода предотвращения распространения взрывов или фронтов из одного места в другое или сдерживания взрыва внутри части оборудования. Этими двумя методами являются химические подавители и запорные клапаны (Bartknecht 1989; Cesana and Siwek 1995; Garzia and Senecal 1996). На основании данных о давлении взрыва, полученных в ходе испытаний на жесткость взрыва, доступны датчики быстрого реагирования, которые активируют химический гаситель и/или быстро закрывают изолирующие барьерные клапаны. Подавители имеются в продаже, но конструкция инжектора для подавления очень важна.

Взрывные клапаны

В оборудовании, где возможен взрыв, часто устанавливаются взрывоотводы, разрывающиеся при определенном давлении. Они должны быть тщательно спроектированы, и путь выхлопа от оборудования должен быть определен таким образом, чтобы предотвратить присутствие рабочего в этой зоне пути. Кроме того, необходимо проанализировать столкновение с оборудованием на пути взрыва, чтобы обеспечить безопасность оборудования. Может потребоваться барьер.

Загрузка и разгрузка

Продукты, промежуточные продукты и побочные продукты загружаются в автоцистерны и железнодорожные вагоны. (В некоторых случаях, в зависимости от расположения сооружений и требований к докам, используются танкеры и баржи.) Большое значение имеет расположение погрузочно-разгрузочных сооружений. В то время как загружаемые и выгружаемые материалы обычно представляют собой жидкости и газы, твердые вещества также загружаются и выгружаются в предпочтительных местах в зависимости от типа перемещаемых твердых тел, потенциальной опасности взрыва и степени сложности транспортировки.

Открытые люки

При загрузке автоцистерн или железнодорожных вагонов через открывающиеся сверху люки очень важным соображением является минимизация разбрызгивания при заполнении контейнера. Если наливная труба расположена значительно выше дна контейнера, наполнение приводит к разбрызгиванию и образованию пара или смешанному парожидкостному выделению. Разбрызгивание и образование пара можно свести к минимуму, расположив выпускное отверстие наливной трубы значительно ниже уровня жидкости. Наполнительная труба обычно проходит через контейнер на минимальное расстояние над дном контейнера. Поскольку заполнение жидкостью также вытесняет пар, токсичные пары могут представлять потенциальную опасность для здоровья, а также представлять угрозу безопасности. Следовательно, пары должны быть собраны. В продаже имеются наливные рукава с глубокими наливными трубами, проходящими через специальную крышку, закрывающую отверстие люка (Липтон и Линч, 1994). Кроме того, на небольшом расстоянии под крышкой специального люка проходит труба для сбора паров. На входном конце рукава выпускное отверстие для пара соединяется с улавливающим устройством (например, абсорбером или конденсатором), или же пар может быть возвращен в резервуар для хранения в качестве переноса парового баланса (Lipton and Lynch 1994).

В системе с открытым люком автоцистерны рычаг поднимается, чтобы обеспечить слив в автоцистерну, и часть жидкости в рукаве может быть сжата азотом при извлечении рукава, но наливные трубы во время этой операции должны оставаться внутри люка. открытие. Когда наливной рукав выходит из люка, над выпускным отверстием следует поставить ведро для сбора капель из рукава.

Вагоны

Многие железнодорожные вагоны имеют закрытые люки с глубокими опорами для заполнения, расположенными очень близко к дну контейнера, и отдельным выпускным отверстием для сбора паров. Через рукав, который доходит до закрытого люка, загружается жидкость, а пары собираются аналогично методу с открытым люком. В системах загрузки железнодорожных вагонов после перекрытия клапана на входе рукава азот впрыскивается в контейнерную сторону рукавов, чтобы выдуть жидкость, оставшуюся в рукаве, в вагон до того, как заправочный клапан вагона будет закрыт (Липтон и Линч, 1994). .

Автоцистерны

Многие автоцистерны заполняются через днище, чтобы свести к минимуму образование паров (Lipton and Lynch 1994). Линии заполнения могут представлять собой специальные шланги или маневренные рукава. Муфты сухого разрыва размещаются на концах шланга или рукава и на нижних соединениях автоцистерны. Когда автоцистерна заполняется и линия автоматически блокируется, рукав или шланг отсоединяются от муфты сухого разрыва, которая автоматически закрывается при разъединении муфт. Новые муфты были разработаны для разъединения практически без утечек.

При нижней загрузке пар собирается через верхнее отверстие для выпуска пара и направляется по внешней линии, которая заканчивается у дна контейнера (Lipton and Lynch 1994). Это позволяет рабочему получить доступ к соединениям паровой муфты. Собранный пар, находящийся под давлением немного выше атмосферного, должен быть собран и отправлен в улавливающее устройство (Lipton and Lynch 1994). Эти устройства выбираются на основе начальной стоимости, эффективности, технического обслуживания и работоспособности. Как правило, система рекуперации предпочтительнее факельной установки, которая уничтожает рекуперированные пары.

Управление загрузкойl

В автоцистернах датчики уровня постоянно устанавливаются внутри кузова грузовика, чтобы указать, когда уровень заполнения был достигнут, и подать сигнал на запорный клапан с дистанционным управлением, который перекрывает поток в грузовик. (Липтон и Линч, 1994). В автоцистерне может быть более одного датчика в качестве резерва, чтобы гарантировать, что автоцистерна не переполнена. Переполнение может привести к серьезным проблемам с безопасностью и здоровьем.

Вагоны, предназначенные для специализированной химической службы, могут иметь датчики уровня, установленные внутри вагона. Для неспециализированных вагонов сумматор расхода контролирует количество жидкости, подаваемой в вагон, и автоматически закрывает запорный клапан дистанционного управления при заданной настройке (Липтон и Линч, 1994). Оба типа контейнеров должны быть исследованы, чтобы определить, остается ли жидкость в контейнере до заполнения. Многие вагоны имеют ручные индикаторы уровня, которые можно использовать для этой услуги. Тем не менее, когда уровень показывается путем открытия небольшого клапана уровня в атмосферу, эту процедуру следует выполнять только в должным образом контролируемых и утвержденных условиях из-за токсичности некоторых загруженных химикатов.

разгрузочный

Там, где химические вещества имеют очень высокое давление пара, а в железнодорожном вагоне или автоцистерне относительно высокое давление, химическое вещество выгружается под собственным давлением пара. Если давление паров упадет до уровня, который будет мешать процедуре разгрузки, можно ввести газообразный азот для поддержания удовлетворительного давления. Пар из резервуара с тем же химическим веществом также можно сжать и впрыснуть для повышения давления.

Для токсичных химикатов с относительно низким давлением паров, таких как бензол, жидкость выгружается под давлением азота, что исключает откачку и упрощает систему (Lipton and Lynch 1994). Автоцистерны и железнодорожные вагоны для этой службы имеют расчетное давление, способное выдерживать возникающие давления и колебания. Однако более низкие давления после разгрузки контейнера сохраняются до тех пор, пока автоцистерна или железнодорожный вагон не будут заправлены; давление восстанавливается во время загрузки. Азот можно добавить, если во время загрузки не было достигнуто достаточного давления.

Одной из проблем при погрузочно-разгрузочных работах является осушение и продувка трубопроводов и оборудования в погрузочно-разгрузочных сооружениях. Для удаления всех следов токсичных химикатов необходимы закрытые дренажи и дренажи в особенно низких точках с продувкой азотом. Эти материалы можно собрать в бочку и вернуть в пункт приема или утилизации (Lipton and Lynch, 1994).

 

Назад

Суббота, 26 февраля 2011 17: 53

Пластмассовая промышленность

Адаптировано из 3-го издания Энциклопедии по охране труда и технике безопасности.

Производство пластмасс разделено на два основных сектора, взаимосвязь которых можно увидеть на рисунке 1. Первый сектор включает поставщиков сырья, которые производят полимеры и формовочные массы из промежуточных продуктов, которые они также могут производить сами. С точки зрения инвестированного капитала это обычно самый крупный из двух секторов. Второй сектор состоит из переработчиков, которые превращают сырье в товары для продажи, используя различные процессы, такие как экструзия и литье под давлением. К другим секторам относятся производители оборудования, которые поставляют оборудование переработчикам, и поставщики специальных добавок для использования в промышленности.

Рисунок 1. Производственная последовательность при переработке пластмасс

CMP060F2

Производство полимеров

Пластмассовые материалы в целом делятся на две отдельные категории: термопластические материалы, которые могут неоднократно размягчаться под воздействием тепла, и термореактивные материалы, которые претерпевают химические изменения при нагревании и формовании и не могут впоследствии быть изменены под воздействием тепла. Можно изготовить несколько сотен отдельных полимеров с сильно различающимися свойствами, но всего 20 типов составляют около 90% от общего мирового производства. Термопласты являются самой большой группой, и их производство растет более высокими темпами, чем термореактивные. С точки зрения объемов производства наиболее важными термопластами являются полиэтилен высокой и низкой плотности и полипропилен (полиолефины), поливинилхлорид (ПВХ) и полистирол.

Важными термореактивными смолами являются фенолформальдегидные и карбамидоформальдегидные, как в виде смол, так и формовочных порошков. Эпоксидные смолы, ненасыщенные полиэфиры и полиуретаны также имеют большое значение. Меньший объем «инженерных пластиков», например, полиацеталей, полиамидов и поликарбонатов, имеет большую ценность при использовании в критически важных приложениях.

Значительному расширению индустрии пластмасс в мире после Второй мировой войны в значительной степени способствовало расширение ассортимента основного сырья, питающего ее; Наличие и цена сырья имеют решающее значение для любой быстро развивающейся отрасли. Традиционное сырье не могло обеспечить химические промежуточные продукты в достаточных количествах по приемлемой цене, чтобы облегчить экономичное коммерческое производство крупнотоннажных пластиковых материалов, и именно развитие нефтехимической промышленности сделало возможным рост. Нефть как сырье имеется в изобилии, ее легко транспортировать и обрабатывать, и до нефтяного кризиса 1970-х годов она была относительно дешевой. Поэтому во всем мире индустрия пластмасс в первую очередь завязана на использовании полупродуктов, получаемых при крекинге нефти и из природного газа. Нетрадиционное сырье, такое как биомасса и уголь, еще не оказало серьезного влияния на поставки в индустрию пластмасс.

Блок-схема на рисунке 2 иллюстрирует универсальность сырой нефти и природного газа в качестве исходных материалов для важных термореактивных и термопластичных материалов. После первых процессов перегонки сырой нефти сырая нафта подвергается либо крекингу, либо риформингу для получения полезных промежуточных продуктов. Таким образом, этилен, полученный в процессе крекинга, сразу же используется для производства полиэтилена или для использования в другом процессе, который дает мономер, винилхлорид — основу ПВХ. Пропилен, который также образуется в процессе крекинга, используется либо кумоловым путем, либо изопропиловым спиртом для производства ацетона, необходимого для полиметилметакрилата; он также используется в производстве оксида пропилена для полиэфирных и полиэфирных смол, и его также можно полимеризовать непосредственно в полипропилен. Бутены находят применение в производстве пластификаторов, а 1,3-бутадиен используется непосредственно для производства синтетического каучука. Ароматические углеводороды, такие как бензол, толуол и ксилол, в настоящее время широко производятся из производных операций перегонки нефти, а не в процессе коксования угля; как показано на блок-схеме, это промежуточные продукты в производстве важных пластмасс и вспомогательных продуктов, таких как пластификаторы. Ароматические углеводороды также являются отправной точкой для получения многих полимеров, необходимых в производстве синтетических волокон, некоторые из которых обсуждаются в других разделах этой статьи. Энциклопедия.

Рисунок 2. Производство сырья для пластмасс

CMP060F3

Многие сильно различающиеся процессы способствуют окончательному производству готового изделия, полностью или частично изготовленного из пластмассы. Некоторые процессы являются чисто химическими, некоторые включают чисто механические процедуры смешивания, в то время как другие, особенно в нижней части диаграммы, предполагают широкое использование специализированного оборудования. Некоторые из этих машин напоминают машины, используемые в резиновой, стекольной, бумажной и текстильной промышленности; остальное относится к индустрии пластмасс.

Переработка пластмасс

Промышленность по переработке пластмасс перерабатывает сыпучий полимерный материал в готовые изделия.

API

Подразделение переработки пластмассовой промышленности получает сырье для производства в следующих формах:

  • полностью компаундированный полимерный материал в виде пеллет, гранул или порошка, который подается непосредственно в оборудование для переработки
  • несмешанный полимер в форме гранул или порошка, который должен быть смешан с добавками, прежде чем он будет пригоден для подачи в оборудование
  • полимерные листовые, стержневые, трубчатые и фольгированные материалы, которые перерабатываются в промышленности
  • различные материалы, которые могут быть полностью полимеризованными веществами в форме суспензий или эмульсий (обычно называемых латексами), или жидкости или твердые вещества, которые могут полимеризоваться, или вещества в промежуточном состоянии между реактивным сырьем и конечным полимером. Некоторые из них представляют собой жидкости, а некоторые — настоящие растворы частично полимеризованных веществ в воде с регулируемой кислотностью (pH) или в органических растворителях.

 

компаундирование

Изготовление компаунда из полимера влечет за собой смешивание полимера с добавками. Хотя для этой цели используется большое разнообразие машин, при работе с порошками наиболее распространены шаровые мельницы или высокоскоростные пропеллерные смесители, а при смешивании пластичных масс — месильные машины, такие как открытые валки или смесители типа Бенбери. , или сами экструдеры обычно используются.

Добавок, необходимых в промышленности, очень много, и они широко варьируются по химическому типу. Из примерно 20 классов наиболее важными являются:

  • пластификаторы - обычно сложные эфиры с низкой летучестью
  • антиоксиданты - органические химические вещества для защиты от термического разложения во время обработки.
  • стабилизаторы - неорганические и органические химические вещества для защиты от термического разложения и разрушения под действием лучистой энергии.
  • смазочные материалы
  • наполнители — недорогие вещества для придания особых свойств или удешевления составов.
  • красители - неорганические или органические вещества для окрашивания соединений
  • пенообразователи — газы или химические вещества, выделяющие газы для производства пенопластов.

 

Конверсионные процессы

Все процессы преобразования основаны на феномене «пластичности» полимерных материалов и делятся на два типа. Во-первых, те, в которых полимер доводится под действием тепла до пластического состояния, в котором ему придается механическое сжатие, приводящее к форме, которую он сохраняет при затвердевании и охлаждении. Во-вторых, те, в которых полимеризуемый материал, который может быть частично полимеризован, полностью полимеризуется под действием тепла, катализатора или их совместного действия под механическим давлением, приводящим к форме, которую он сохраняет при полной полимеризации и охлаждении. . Технология пластмасс была разработана для использования этих свойств для производства товаров с минимальными человеческими усилиями и максимальной стабильностью физических свойств. Обычно используются следующие процессы.

Компрессионное формование

Он заключается в нагревании пластикового материала, который может быть в форме гранул или порошка, в форме, которая удерживается в прессе. Когда материал становится «пластичным», давление заставляет его принимать форму формы. Если пластмасса затвердевает при нагревании, отформованное изделие удаляют после короткого периода нагрева, открывая пресс. Если пластик не затвердевает при нагревании, перед открытием пресса его необходимо охладить. К изделиям, изготовленным методом прессования, относятся крышки для бутылок, крышки для банок, электрические вилки и розетки, сиденья для унитазов, подносы и галантереи. Компрессионное формование также используется для изготовления листа для последующего формования в процессе вакуумного формования или для встраивания в резервуары и большие контейнеры путем сварки или облицовки существующих металлических резервуаров.

Трансферное формование

Это модификация компрессионного литья. Термореактивный материал нагревается в полости, а затем с помощью плунжера вдавливается в форму, которая физически отделена и нагревается независимо от нагревательной полости. Обычное компрессионное формование предпочтительнее, когда конечное изделие должно иметь тонкие металлические вставки, например, в небольших электрических распределительных устройствах, или когда, как в случае с очень толстыми предметами, завершение химической реакции не может быть достигнуто обычным компрессионным формованием.

Литье под давлением

В этом процессе пластиковые гранулы или порошки нагреваются в цилиндре (известном как цилиндр), который отделен от формы. Материал нагревается до тех пор, пока он не станет жидким, в то время как он проходит через цилиндр с помощью винтового винта, а затем вдавливается в форму, где охлаждается и затвердевает. Затем форму механически открывают и извлекают отформованные изделия (см. рис. 3). Этот процесс является одним из самых важных в производстве пластмасс. Он был широко разработан и стал способным изготавливать изделия значительной сложности при очень низких затратах.

Рис. 3. Оператор снимает полипропиленовую чашу с машины для литья под давлением.

CMP060F1

Хотя трансфертное и литьевое формование в принципе идентичны, используемое оборудование сильно различается. Трансферное формование обычно ограничивается термореактивными материалами, а литьевое формование - термопластами.

Экструзия

Это процесс, при котором машина размягчает пластик и пропускает его через матрицу, которая придает ему форму, которую он сохраняет при охлаждении. Продуктами прессования являются трубы или стержни, которые могут иметь поперечное сечение практически любой конфигурации (см. рис. 4). Трубы для промышленных или бытовых целей производятся таким образом, но другие изделия могут быть изготовлены с помощью вспомогательных процессов. Например, пакеты-саше могут быть изготовлены путем разрезания трубок и запаивания обоих концов, а пакеты из тонкостенных гибких трубок - путем разрезания и запайки одного конца.

Процесс экструзии имеет два основных типа. В одном изготавливается плоский лист. Этот лист можно превратить в полезные товары с помощью других процессов, таких как вакуумное формование.

Рисунок 4. Экструзия пластика: лента нарезается для изготовления гранул для машин для литья под давлением.

CMP060F4

Рэй Вудкок

Второй - это процесс, при котором экструдированная трубка формируется и, когда она еще горячая, значительно расширяется за счет давления воздуха, поддерживаемого внутри трубки. В результате получается трубка диаметром несколько футов с очень тонкой стенкой. При разрезании эта трубка дает пленку, которая широко используется в упаковочной промышленности для обертывания. В качестве альтернативы трубка может быть сложена плоско, чтобы получить двухслойный лист, который можно использовать для изготовления простых пакетов путем разрезания и запечатывания. На рис. 5 приведен пример соответствующей местной вентиляции в процессе экструзии.

Рис. 5. Экструзия пластика с локальной вытяжкой и водяной баней на головке экструдера

CMP060F5

Рэй Вудкок

каландрирования

В этом процессе пластик подается к двум или более нагретым валкам и выдавливается в лист, проходя через зазор между двумя такими валками и после этого охлаждаясь. Таким образом изготавливается лист толще пленки. Изготовленный таким образом лист используется в промышленности и быту, а также в качестве сырья для производства одежды и надувных изделий, таких как игрушки (см. рис. 6).

Рис. 6. Навесные колпаки для улавливания горячих выбросов мельниц прогрева в процессе каландра.

CMP060F6

Рэй Вудкок

Выдувное формование

Этот процесс можно рассматривать как комбинацию процесса экструзии и термоформования. Трубка выдавливается вниз в открытую форму; когда он достигает дна, форма закрывается вокруг него, и трубка расширяется под давлением воздуха. Таким образом, пластик прижимается к бокам формы, а верх и низ запечатываются. При остывании изделие извлекается из формы. В ходе этого процесса изготавливаются полые изделия, наиболее важными из которых являются бутылки.

Прочность на сжатие и ударную вязкость некоторых пластиковых изделий, изготовленных выдувным формованием, можно значительно улучшить, используя методы выдувного формования с вытяжкой. Это достигается за счет изготовления преформы, которая затем расширяется под давлением воздуха и растягивается по двум осям. Это привело к такому улучшению прочности бутылок из ПВХ на разрывное давление, что они используются для газированных напитков.

Ротационное формование

Этот процесс используется для производства формованных изделий путем нагревания и охлаждения полой формы, которая вращается, чтобы позволить силе тяжести распределить мелкодисперсный порошок или жидкость по внутренней поверхности этой формы. Изделия, изготовленные этим методом, включают футбольные мячи, куклы и другие подобные изделия.

Кино кастинг

Помимо процесса экструзии, пленки можно формировать путем экструзии горячего полимера на тщательно отполированный металлический барабан или распылением раствора полимера на движущуюся ленту.

Важным применением некоторых пластиков является покрытие бумаги. При этом пленка расплавленного пластика выдавливается на бумагу в условиях, при которых пластик прилипает к бумаге. Таким же образом можно покрыть доску. Бумага и картон с таким покрытием широко используются в упаковке, а картон этого типа – в производстве коробок.

термоформование

Под этим заголовком сгруппирован ряд процессов, в которых лист пластика, чаще всего термопласта, нагревают, как правило, в печи, и после зажима по периметру придают заданную форму давлением, которое может быть от механическим приводом или сжатым воздухом или паром. Для очень больших изделий «резиновый» горячий лист манипулируют щипцами над шпангоутами. Продукция, производимая таким образом, включает наружное освещение, рекламные и дорожные указатели, ванны и другие туалетные принадлежности, а также контактные линзы.

Вакуум-формовка

Есть много процессов, которые относятся к этому общему заголовку, и все они являются аспектами термического формования, но все они имеют общее то, что лист пластика нагревается в машине над полостью, по краю которой он зажимается, и когда он податлив, он всасывается в полость, где принимает определенную форму и охлаждается. В последующей операции изделие отделяется от листа. Эти процессы производят очень дешевые тонкостенные контейнеры всех типов, а также товары для демонстрации и рекламы, подносы и аналогичные изделия, а также амортизирующие материалы для упаковки таких товаров, как пирожные, мягкие фрукты и мясная нарезка.

Ламинирование

Во всех различных процессах ламинирования два или более материала в форме листов сжимаются для придания консолидированному листу или панели особых свойств. На одном полюсе находятся декоративные ламинаты, изготовленные из фенольных и аминосмол, на другом - сложные пленки, используемые в упаковке, имеющие в своем составе, например, целлюлозу, полиэтилен и металлическую фольгу.

Технологические процессы смолы

К ним относятся производство фанеры, производство мебели и изготовление крупных и сложных изделий, таких как корпуса автомобилей и лодок, из стекловолокна, пропитанного полиэфирными или эпоксидными смолами. Во всех этих процессах жидкая смола затвердевает под действием тепла или катализатора и, таким образом, связывает вместе отдельные частицы или волокна, механически непрочные пленки или листы, в результате чего получается прочная панель жесткой конструкции. Эти смолы можно наносить ручным способом, таким как нанесение кистью и окунанием, или распылением.

Небольшие предметы, такие как сувениры и пластиковые украшения, также могут быть изготовлены методом литья, при котором жидкая смола и катализатор смешиваются и заливаются в форму.

Отделочные процессы

В этот раздел включен ряд процессов, общих для многих отраслей промышленности, например, использование красок и клеев. Однако существует ряд специальных методов, используемых для сварки пластмасс. К ним относятся использование растворителей, таких как хлорированные углеводороды, метилэтилкетон (МЭК) и толуол, которые используются для склеивания жестких пластиковых листов в общем производстве, рекламных стендах и подобных работах. Радиочастотное (РЧ) излучение использует комбинацию механического давления и электромагнитного излучения с частотами, обычно в диапазоне от 10 до 100 мГц. Этот метод обычно используется для сварки гибких пластиковых материалов при изготовлении кошельков, портфелей и детских колясок (см. прилагаемую рамку). Ультразвуковая энергия также используется в сочетании с механическим давлением для аналогичного диапазона работ.

 


ВЧ диэлектрические нагреватели и герметики

Радиочастотные (РЧ) нагреватели и герметики используются во многих отраслях промышленности для нагрева, плавления или отверждения диэлектрических материалов, таких как пластмассы, резина и клей, которые являются электрическими и теплоизоляционными и трудно нагреваются обычными методами. РЧ-нагреватели обычно используются для герметизации поливинилхлорида (например, при производстве пластиковых изделий, таких как плащи, чехлы для сидений и упаковочные материалы); отверждение клеев, используемых в деревообработке; тиснение и сушка текстиля, бумаги, кожи и пластика; и отверждение многих материалов, содержащих пластмассовые смолы.

Радиочастотные нагреватели используют радиочастотное излучение в диапазоне частот от 10 до 100 МГц с выходной мощностью от менее 1 кВт до примерно 100 кВт для производства тепла. Нагреваемый материал помещается между двумя электродами под давлением, и мощность РЧ подается в течение периодов от нескольких секунд до примерно минуты, в зависимости от использования. РЧ-нагреватели могут создавать высокие электрические и магнитные поля РЧ-излучения в окружающей среде, особенно если электроды не экранированы.

Поглощение радиочастотной энергии человеческим телом может вызвать локальный нагрев всего тела, что может иметь неблагоприятные последствия для здоровья. Температура тела может повыситься на 1 °C и более, что может вызвать сердечно-сосудистые эффекты, такие как увеличение частоты сердечных сокращений и сердечного выброса. К локализованным эффектам относятся катаракта глаз, снижение количества сперматозоидов в мужской репродуктивной системе и тератогенные эффекты у развивающегося плода.

Косвенные опасности включают радиочастотные ожоги от прямого контакта с металлическими частями нагревателя, которые болезненны, глубоко сидят и медленно заживают; онемение рук; и неврологические эффекты, включая синдром запястного канала и эффекты периферической нервной системы.

Настройки

Двумя основными типами контроля, которые можно использовать для снижения опасностей, связанных с радиочастотными нагревателями, являются методы работы и экранирование. Защита, конечно, предпочтительнее, но надлежащие процедуры технического обслуживания и другие методы работы также могут уменьшить воздействие. Ограничение времени, в течение которого оператор подвергается воздействию, также использовалось в качестве административного контроля.

Правильные процедуры технического обслуживания или ремонта важны, потому что неправильная переустановка экрана, блокировок, панелей шкафа и крепежа может привести к чрезмерной утечке радиочастот. Кроме того, электропитание нагревателя должно быть отключено и заблокировано или маркировано для защиты обслуживающего персонала.

Уровни воздействия на оператора можно снизить, если держать руки и верхнюю часть тела оператора как можно дальше от РЧ-нагревателя. Пульты управления оператора для некоторых автоматических нагревателей расположены на расстоянии от электродов нагревателя с использованием челночных лотков, поворотных столов или ленточных конвейеров для подачи нагревателя.

Воздействие как на работающий, так и на неработающий персонал можно уменьшить путем измерения уровней радиочастот. Поскольку уровни РЧ снижаются с увеличением расстояния от обогревателя, вокруг каждого обогревателя может быть определена «опасная РЧ-зона». Рабочие могут быть предупреждены, чтобы они не находились в этих опасных зонах во время работы РЧ-нагревателя. По возможности следует использовать непроводящие физические барьеры, чтобы держать людей на безопасном расстоянии.

В идеале РЧ-нагреватели должны иметь коробчатый экран вокруг РЧ-аппликатора, чтобы сдерживать РЧ-излучение. Экран и все соединения должны иметь высокую проводимость для внутренних электрических токов, которые будут протекать по стенам. Отверстий в щите должно быть как можно меньше, и они должны быть настолько малы, насколько это целесообразно для эксплуатации. Отверстия должны быть направлены в сторону от оператора. Токи в экране можно свести к минимуму за счет наличия отдельных проводников внутри шкафа для проведения больших токов. Нагреватель должен быть надлежащим образом заземлен, провод заземления должен находиться в той же трубе, что и линия электропередач. Нагреватель должен иметь надлежащие блокировки для предотвращения воздействия высокого напряжения и высоких радиочастотных излучений.

Гораздо проще включить этот экран в новые конструкции ВЧ-нагревателей производителем. Переделывать сложнее. Коробчатые ограждения могут быть эффективными. Надлежащее заземление также часто может быть эффективным в снижении радиоизлучения. После этого необходимо тщательно провести измерения РЧ, чтобы убедиться, что РЧ-излучение действительно уменьшилось. Практика размещения нагревателя в помещении с металлическим экраном может фактически увеличить воздействие, если оператор также находится в этом помещении, хотя это снижает воздействие за пределами помещения.

Источник: ICNIRP в печати.


 

Опасности и их предотвращение

Производство полимеров

Особые опасности полимерной промышленности тесно связаны с опасностями нефтехимической промышленности и в значительной степени зависят от используемых веществ. Опасности для здоровья отдельных сырьевых материалов можно найти в других разделах этого руководства. Энциклопедия. Опасность пожара и взрыва является важной общей опасностью. Многие процессы полимеров/смол сопряжены с риском возгорания и взрыва из-за характера используемого первичного сырья. Если не принять надлежащих мер предосторожности, иногда возникает риск во время реакции, как правило, внутри частично закрытых зданий, выброса легковоспламеняющихся газов или жидкостей при температурах выше их температуры вспышки. Если задействованное давление очень высокое, следует предусмотреть адекватную вентиляцию в атмосферу. Может произойти чрезмерное повышение давления из-за неожиданно быстрых экзотермических реакций, а обращение с некоторыми добавками и приготовление некоторых катализаторов может увеличить риск взрыва или пожара. Промышленность обратилась к этим проблемам и, в частности, по производству фенольных смол подготовила подробные инструкции по проектированию установок и процедурам безопасной эксплуатации.

Переработка пластмасс

Промышленность по переработке пластмасс сопряжена с опасностью получения травм из-за используемого оборудования, пожароопасностью из-за горючести пластмасс и их порошков, а также опасностью для здоровья из-за множества химических веществ, используемых в промышленности.

Травмы

Основная область травм находится в секторе обработки пластмасс пластмассовой промышленности. Большинство процессов переработки пластмасс почти полностью зависят от использования машин. В результате основные опасности связаны с использованием таких машин не только при нормальной работе, но и при очистке, настройке и техническом обслуживании машин.

Компрессионные, транспортные, литьевые и выдувные машины имеют плиты пресса с усилием фиксации в несколько тонн на квадратный сантиметр. Должны быть установлены соответствующие ограждения для предотвращения ампутации или защемления. Как правило, это достигается за счет ограждения опасных частей и блокировки любых подвижных ограждений средствами управления машиной. Блокирующее ограждение не должно допускать опасного движения в охраняемой зоне при открытом ограждении и должно останавливать опасные части или препятствовать опасному движению, если ограждение открывается во время работы машины.

В тех случаях, когда существует серьезный риск получения травм при работе с механизмами, такими как плиты формовочных машин, и при регулярном доступе к опасной зоне требуется более высокий стандарт блокировки. Это может быть достигнуто с помощью второго независимого устройства блокировки на защитном ограждении для прерывания подачи питания и предотвращения опасного движения, когда оно открыто.

Для процессов, связанных с пластиковым листом, распространенной опасностью машинного оборудования являются ловушки при движении между валками или между валками и обрабатываемым листом. Это происходит на натяжных роликах и тянущих устройствах на экструзионных установках и каландрах. Защита может быть достигнута за счет использования соответствующим образом расположенного отключающего устройства, которое немедленно останавливает ролики или реверсирует опасное движение.

Многие машины для обработки пластмасс работают при высоких температурах, и при контакте частей тела с горячим металлом или пластмассой можно получить серьезные ожоги. Там, где это целесообразно, такие части должны быть защищены, когда температура превышает 50 ºC. Кроме того, засоры, возникающие в машинах для литья под давлением и экструдерах, могут резко освободиться. При попытке освободить замерзшие пробки из пластика следует соблюдать безопасную систему работы, которая должна включать использование подходящих перчаток и средств защиты лица.

Большинство функций современных машин в настоящее время контролируются запрограммированным электронным управлением или компьютерными системами, которые также могут управлять механическими взлетными устройствами или связаны с роботами. На новом оборудовании оператору меньше требуется приближаться к опасным зонам, и, следовательно, безопасность на оборудовании должна соответственно повышаться. Однако существует большая потребность в том, чтобы сеттеры и инженеры подходили к этим частям. Поэтому важно, чтобы перед выполнением такого рода работ была введена соответствующая программа блокировки/маркировки, особенно в тех случаях, когда полная защита с помощью устройств безопасности машины не может быть обеспечена. Кроме того, адекватные резервные или аварийные системы должны быть спроектированы и спроектированы таким образом, чтобы действовать в ситуациях, когда запрограммированное управление выходит из строя по какой-либо причине, например, при отключении электропитания.

Важно, чтобы машины были правильно размещены в мастерской с хорошим свободным рабочим местом для каждого. Это помогает поддерживать высокие стандарты чистоты и порядка. Сами машины также должны содержаться в надлежащем состоянии, а предохранительные устройства должны регулярно проверяться.

Хорошая уборка имеет важное значение, и особое внимание следует уделять поддержанию чистоты полов. Без плановой уборки полы будут сильно загрязнены машинным маслом или разлитыми пластиковыми гранулами. Методы работы, включая безопасные средства доступа к зонам выше уровня пола, также должны быть рассмотрены и обеспечены.

Следует также предусмотреть достаточное расстояние для хранения сырья и готовой продукции; эти зоны должны быть четко обозначены.

Пластмассы являются хорошими электрическими изоляторами, и из-за этого статические заряды могут накапливаться на машинах, на которых перемещаются листы или пленки. Эти заряды могут иметь достаточно высокий потенциал, чтобы вызвать серьезную аварию или стать источником воспламенения. Для уменьшения этих зарядов следует использовать антистатические устройства, а металлические детали следует заземлить или заземлить надлежащим образом.

Все чаще пластиковые отходы перерабатываются с использованием грануляторов и смешиваются с новым сырьем. Грануляторы должны быть полностью закрыты, чтобы предотвратить любую возможность доступа к роторам через разгрузочное и загрузочное отверстия. Конструкция загрузочных отверстий на больших машинах должна исключать попадание всего тела. Роторы работают на высокой скорости, и крышки не следует снимать до тех пор, пока они не остановятся. Если установлены блокирующие ограждения, они должны предотвращать контакт с лезвиями до тех пор, пока они полностью не остановятся.

Опасность пожара и взрыва

Пластмассы являются горючими материалами, хотя не все полимеры поддерживают горение. В виде мелкодисперсного порошка многие из них могут образовывать в воздухе взрывоопасные концентрации. Там, где существует риск, порошки следует контролировать, предпочтительно в закрытой системе, с достаточным количеством предохранительных панелей, отводящих воздух под низким давлением (около 0.05 бар) в безопасное место. Тщательная чистота необходима для предотвращения скоплений в рабочих помещениях, которые могут переноситься по воздуху и вызывать вторичный взрыв.

Полимеры могут подвергаться термическому разложению и пиролизу при температурах, ненамного превышающих обычные температуры обработки. В этих условиях в цилиндре экструдера может создаться достаточное давление, например, для выброса расплавленного пластика и любой твердой пластиковой пробки, вызывающей первоначальную закупорку.

Легковоспламеняющиеся жидкости обычно используются в этой отрасли, например, в качестве красок, клеев, чистящих средств и при сварке растворителем. Стекловолоконные (полиэфирные) смолы также выделяют легковоспламеняющиеся пары стирола. Запасы таких жидкостей должны быть сведены к минимуму в рабочем помещении и храниться в безопасном месте, когда они не используются. Складские помещения должны включать безопасные места на открытом воздухе или огнеупорные склады.

Пероксиды, используемые в производстве стеклопластиков (GRP), должны храниться отдельно от легковоспламеняющихся жидкостей и других горючих материалов и не подвергаться воздействию экстремальных температур, поскольку при нагревании они взрывоопасны.

Опасности для здоровья

Существует ряд потенциальных опасностей для здоровья, связанных с переработкой пластмасс. Необработанные пластмассы редко используются сами по себе, и следует принимать соответствующие меры предосторожности в отношении добавок, используемых в различных составах. Используемые добавки включают свинцовые мыла в ПВХ и некоторые органические и кадмиевые красители.

Существует значительный риск дерматита от жидкостей и порошков, обычно от «реактивных химикатов», таких как фенолформальдегидные смолы (до сшивания), уретаны и ненасыщенные полиэфирные смолы, используемые в производстве изделий из стеклопластика. Следует носить подходящую защитную одежду.

Дымы могут образовываться в результате термического разложения полимеров во время горячей обработки. Инженерный контроль может свести к минимуму проблему. Однако необходимо соблюдать особую осторожность, чтобы избежать вдыхания продуктов пиролиза при неблагоприятных условиях, например, при продувке корпуса экструдера. Могут потребоваться условия хорошего LEV. Проблемы возникали, например, там, где операторы были подавлены газообразной соляной кислотой и страдали от «полимерной лихорадки» после перегрева ПВХ и политетрафторэтилена (ПТФЭ) соответственно. На прилагаемой коробке подробно описаны некоторые продукты химического разложения пластмасс.


 

Таблица 1. Летучие продукты разложения пластмасс (контрольные компоненты)*

* Перепечатано из BIA 1997 с разрешения.

Во многих отраслях промышленности пластмассы подвержены термическим нагрузкам. Температуры варьируются от относительно низких значений при переработке пластмасс (например, от 150 до 250 ºC) до экстремальных случаев, например, при сварке окрашенных металлических листов или труб с пластиковым покрытием). В таких случаях постоянно возникает вопрос, возникают ли токсичные концентрации летучих продуктов пиролиза в рабочих зонах.

Чтобы ответить на этот вопрос, сначала необходимо определить выбрасываемые вещества, а затем измерить концентрации. Хотя второй этап в принципе осуществим, обычно невозможно определить соответствующие продукты пиролиза в полевых условиях. Таким образом, Berufsgenossenschaftliches Institut für Arbeitssicherheit (BIA) много лет изучает эту проблему и в ходе многих лабораторных испытаний определил летучие продукты разложения пластмасс. Опубликованы результаты испытаний отдельных типов пластика (Lichtenstein and Quellmalz, 1984, 1986a, 1986b, 1986c).

Ниже приводится краткое изложение результатов на сегодняшний день. Эта таблица предназначена для помощи всем тем, кто сталкивается с задачей измерения концентраций опасных веществ в соответствующих рабочих зонах. Продукты разложения, перечисленные для отдельных пластиков, могут служить «эталонными компонентами». Однако следует помнить, что при пиролизе могут образовываться весьма сложные смеси веществ, состав которых зависит от многих факторов.

Таким образом, таблица не претендует на полноту в отношении продуктов пиролиза, перечисленных в качестве эталонных компонентов (все они определены в лабораторных экспериментах). Нельзя исключать появление других веществ с потенциальным риском для здоровья. Практически невозможно полностью записать все встречающиеся вещества.

пластик

Аббревиатура

Летучие вещества

полиоксиметиленовый

ПОМ

формальдегид

Эпоксидные смолы на основе
бисфенол А

 

Фенол

Хлоропреновый каучук

CR

Хлоропрен (2-хлорбута-1,3-диен),
хлористый водород

Полистирол

PS

Стирол

Акрилонитрил-бутадиен-стирол-
сополимер

АБС

Стирол, 1,3-бутадиен, акрилонитрил

Стирол-акрилонитрильный сополимер

SAN

акрилонитрил, стирол

Поликарбонаты

PC

Фенол

Поливинил хлорид

ПВХ

Хлороводород, пластификаторы
(часто эфиры фталевой кислоты, такие как
как диоктилфталат, дибутилфталат)

Полиамид 6

ПА 6

э-капролактам

Полиамид 66

ПА 66

циклопентанон,
гексаметилендиамин

полиэтилен

ПНД, ПВД

ненасыщенные алифатические углеводороды,
алифатические альдегиды

политетрафторэтилена

PTFE

Перфторированный ненасыщенный
углеводороды (например, тетрафторэтилен,
гексафторпропен, октафторбутен)

Полиметилметакрилат

ПММА

Метилметакрилат

полиуретан

PUR

В зависимости от типа широко варьируется
продукты разложения
(например, ХФУ1 как пенообразователи,
эфир и гликолевый эфир,
диизоцианаты, цианистый водород,
2 ароматические амины, хлорированные
эфиры фосфорной кислоты в виде пламени
агенты защиты)

полипропилен

PP

Ненасыщенные и насыщенные алифатические
углеводороды

Полибутилэнтерефталат
(полиэстер)

ПБТП

1,3-бутадиен, бензол

Полиакрилонитрил

PAN

Акрилонитрил, цианистый водород2

Ацетат целлюлозы

CA

Уксусная кислота

Норберт Лихтенштейн

1 Использование прекращается.
2 Не удалось обнаружить с помощью используемого аналитического метода (ГХ/МС), но известно из литературы.

 


 

Существует также опасность вдыхания токсичных паров некоторых термореактивных смол. Вдыхание изоцианатов, используемых с полиуретановыми смолами, может привести к химической пневмонии и тяжелой астме, и в случае сенсибилизации людей следует переводить на альтернативную работу. Аналогичная проблема существует и с формальдегидными смолами. В обоих этих примерах необходим высокий стандарт LEV. При изготовлении изделий из стеклопластика выделяется значительное количество паров стирола, и эту работу необходимо проводить в условиях хорошей общей вентиляции производственного помещения.

Существуют также определенные опасности, которые являются общими для ряда отраслей промышленности. К ним относится использование растворителей для разбавления или для целей, упомянутых ранее. Хлорированные углеводороды обычно используются для очистки и склеивания, и без надлежащей вытяжной вентиляции люди могут страдать от наркоза.

Утилизация пластиковых отходов путем сжигания должна осуществляться в тщательно контролируемых условиях; например, ПТФЭ и уретаны должны находиться в месте, где пары отводятся в безопасное место.

Как правило, при использовании грануляторов возникает очень высокий уровень шума, что может привести к потере слуха у операторов и лиц, работающих поблизости. Эта опасность может быть ограничена путем отделения этого оборудования от других рабочих зон. Желательно, чтобы уровень шума был снижен у источника. Это было успешно достигнуто за счет покрытия гранулятора звукопоглощающим материалом и установки перегородок на загрузочном отверстии. Также может быть опасность для слуха, создаваемая слышимым звуком, издаваемым ультразвуковыми сварочными аппаратами, как нормальное сопровождение ультразвуковой энергии. Подходящие кожухи могут быть сконструированы так, чтобы снижать уровень принимаемого шума, и могут быть заблокированы для предотвращения механических повреждений. В качестве минимального стандарта люди, работающие в зонах с высоким уровнем шума, должны носить подходящие средства защиты органов слуха, и должна быть предусмотрена соответствующая программа сохранения слуха, включая аудиометрическое тестирование и обучение.

Ожоги также представляют опасность. Некоторые добавки и катализаторы для производства и переработки пластмасс могут проявлять высокую реакционную способность при контакте с воздухом и водой и легко вызывать химические ожоги. Везде, где обрабатываются или транспортируются расплавленные термопласты, существует опасность разбрызгивания горячего материала и, как следствие, ожогов и ошпаривания. Тяжесть этих ожогов может увеличиваться из-за склонности горячих термопластов, таких как горячий воск, прилипать к коже.

Органические пероксиды являются раздражителями и могут вызвать слепоту при попадании в глаза. Следует носить подходящую защиту для глаз.

 

Назад

Суббота, 26 февраля 2011 18: 16

Биотехнологическая промышленность

Эволюция и профиль

Биотехнологию можно определить как применение биологических систем в технических и промышленных процессах. Он охватывает как традиционные, так и генетически модифицированные организмы. Традиционная биотехнология является результатом классической гибридизации, спаривания или скрещивания различных организмов для создания новых организмов, которые веками использовались для производства хлеба, пива, сыра, сои, саки, витаминов, гибридных растений и антибиотиков. Совсем недавно различные организмы также использовались для очистки сточных вод, нечистот человека и промышленных токсичных отходов.

Современная биотехнология сочетает принципы химии и биологических наук (молекулярная и клеточная биология, генетика, иммунология) с технологическими дисциплинами (инженерия, информатика) для производства товаров и услуг и управления окружающей средой. Современная биотехнология использует ферменты рестрикции для вырезания и вставки генетической информации, ДНК, из одного организма в другой вне живых клеток. Затем составную ДНК повторно вводят в клетки-хозяева, чтобы определить, выражен ли желаемый признак. Полученная клетка называется сконструированным клоном, рекомбинантным или генетически модифицированным организмом (ГМО). «Современная» биотехнологическая индустрия зародилась в 1961-1965 годах с расшифровкой генетического кода и резко выросла с момента первых успешных экспериментов по клонированию ДНК в 1972 году.

С начала 1970-х годов ученые поняли, что генная инженерия — чрезвычайно мощная и многообещающая технология, но при этом следует учитывать потенциально серьезные риски. Еще в 1974 г. ученые призвали к всемирному мораторию на определенные типы экспериментов, чтобы оценить риски и разработать соответствующие рекомендации по предотвращению биологических и экологических опасностей (Комитет по рекомбинантным молекулам ДНК, Национальный исследовательский совет, Национальная академия наук, 1974 г.). ). Некоторые из высказанных опасений касались потенциального «ускользания переносчиков, которые могли бы инициировать необратимый процесс с потенциалом создания проблем, во много раз превышающих те, которые возникают в результате множества генетических рекомбинаций, которые происходят спонтанно в природе». Были опасения, что «микроорганизмы с трансплантированными генами могут оказаться опасными для человека или других форм жизни. Вред может возникнуть, если у измененной клетки-хозяина будет конкурентное преимущество, которое будет способствовать ее выживанию в какой-то нише в экосистеме» (NIH 1976). Также хорошо понималось, что работники лабораторий будут «канарейками в угольной шахте», и следует предпринять некоторые попытки защитить работников, а также окружающую среду от неизвестных и потенциально серьезных опасностей.

Международная конференция в Асиломаре, штат Калифорния, состоялась в феврале 1975 года. Ее отчет содержал первые согласованные руководящие принципы, основанные на стратегиях биологической и физической локализации для контроля потенциальных опасностей, связанных с новой технологией. Было сочтено, что некоторые эксперименты представляют настолько серьезную потенциальную опасность, что конференция рекомендовала не проводить их в то время (NIH 1976). Первоначально были запрещены следующие работы:

  • работа с ДНК патогенных организмов и онкогенов
  • формирование рекомбинантов, которые включают гены токсина
  • работа, которая может расширить круг хозяев патогенов растений
  • введение генов лекарственной устойчивости в организмы, о которых известно, что они приобретают их естественным путем, и где лечение может быть поставлено под угрозу
  • преднамеренный выпуск в окружающую среду (Freifelder 1978).

 

В Соединенных Штатах в 1976 г. были опубликованы первые рекомендации Национального института здравоохранения (NIHG), заменившие рекомендации Asilomar. Эти NIHG позволили продолжить исследования путем ранжирования экспериментов по классам опасности на основе рисков, связанных с клеткой-хозяином, векторными системами, которые транспортируют гены в клетки, и генными вставками, тем самым разрешая или ограничивая проведение экспериментов на основе оценки риска. Основная предпосылка NIHG — обеспечить защиту рабочих и, соответственно, общественную безопасность — остается в силе и сегодня (NIH 1996). NIHG регулярно обновляются, и они превратились в общепринятый стандарт практики биотехнологии в США. Соблюдение требований требуется от учреждений, получающих федеральное финансирование, а также от многих местных городских постановлений. NIHG обеспечивает основу для нормативных требований в других странах мира, включая Швейцарию (SCBS, 1995 г.) и Японию (Национальный институт здравоохранения, 1996 г.).

С 1976 года NIHG был расширен, чтобы включить вопросы сдерживания и одобрения новых технологий, включая крупномасштабные производственные мощности и предложения по соматической генной терапии растений, животных и человека. Некоторые из первоначально запрещенных экспериментов теперь разрешены при наличии специального разрешения NIH или при соблюдении определенных мер сдерживания.

В 1986 году Управление по научно-технической политике США (OSTP) опубликовало свою Скоординированную структуру регулирования биотехнологии. В нем рассматривался лежащий в основе политический вопрос о том, адекватны ли существующие правила для оценки продуктов, полученных с помощью новых технологий, и достаточно ли процессов проверки для исследований для защиты населения и окружающей среды. Регулирующие и исследовательские агентства США (Агентство по охране окружающей среды (EPA), Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA), Управление по безопасности и гигиене труда (OSHA), NIH, Министерство сельского хозяйства США (USDA) и Национальный научный фонд (NSF)) согласились регулировать продукты, а не процессы, и что нет необходимости в новых специальных правилах для защиты работников, населения или окружающей среды. Политика была разработана для управления программами регулирования интегрированным и скоординированным образом, сводя к минимуму дублирование, и, насколько это возможно, ответственность за утверждение продукта будет лежать на одном агентстве. Агентства будут координировать усилия, принимая согласованные определения и используя научные обзоры (оценки рисков) сопоставимой научной строгости (OSHA 1984; OSTP 1986).

NIHG и Coordinated Framework обеспечили соответствующую степень объективного научного обсуждения и участия общественности, что привело к превращению биотехнологии США в многомиллиардную отрасль. До 1970 года было менее 100 компаний, занимавшихся всеми аспектами современной биотехнологии. К 1977 г. к ним присоединились еще 125 фирм; к 1983 г. еще 381 компания довела уровень частных капиталовложений до более чем 1 миллиарда долларов. К 1994 году отрасль выросла до более чем 1,230 компаний (Комитет по связям с общественностью Совета по биотехнологии Массачусетса, 1993 г.), а рыночная капитализация составляет более 6 миллиардов долларов.

В американских биотехнологических компаниях в 1980 г. работало около 700 человек; в 1994 г. примерно в 1,300 компаниях работало более 100,000 1993 человек (Комитет по связям с общественностью Совета по биотехнологии Массачусетса, XNUMX г.). Кроме того, существует целая индустрия поддержки, которая предоставляет расходные материалы (химикаты, компоненты сред, клеточные линии), оборудование, приборы и услуги (банки клеток, проверка, калибровка), необходимые для обеспечения целостности исследований и производства.

Во всем мире существует большое беспокойство и скептицизм по поводу безопасности науки и ее продуктов. Совет Европейских Сообществ (Парламент Европейских Сообществ, 1987 г.) разработал директивы по защите рабочих от рисков, связанных с воздействием биологических препаратов (Совет Европейских Сообществ, 1990a), и по установлению экологического контроля за экспериментальной и коммерческой деятельностью, включая преднамеренное высвобождение. «Выпуск» включает маркетинговые продукты с использованием ГМО (Council of the European Communities 1990b; Van Houten and Flemming 1993). Были разработаны стандарты и руководящие принципы, касающиеся биотехнологических продуктов, в рамках международных и многосторонних организаций, таких как Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ), Международная организация по стандартизации (ИСО), Комиссия Европейского сообщества, Продовольственная и сельскохозяйственная организация (ФАО) и Сеть данных о штаммах микроорганизмов ( ОСТП 1986).

Современную биотехнологическую отрасль можно рассматривать с точки зрения четырех основных отраслевых секторов, в каждом из которых есть лабораторные, полевые и/или клинические исследования и разработки (НИОКР), поддерживающие фактическое производство товаров и услуг.

  • биомедицинские-фармацевтические препараты, биологические препараты и изделия медицинского назначения
  • сельскохозяйственные продукты, трансгенные рыбы и животные, устойчивые к болезням и вредителям растения
  • генетически улучшенные промышленные продукты, такие как лимонная кислота, бутанол, ацетон, этанол и моющие ферменты (см. таблицу 1)
  • экологическая очистка сточных вод, обезвреживание промышленных отходов.

 

Таблица 1. Микроорганизмы промышленного значения

Имя

Организм-хозяин

Пользы

ацетобактерии ацети

Аэробная бактерия

Ферментирует фрукты

Аспиргиллус нигер

Бесполый гриб

Разлагает органические вещества
Безопасное использование в производстве лимонной кислоты и ферментов

Аспиргилл ориза

Бесполый гриб

Используется в производстве мисо, соевого соуса и саке.

Бациллы лихениформные

бактерия

Промышленные химикаты и ферменты

Сенная бацилла

бактерия

Химические вещества, ферменты, источник одноклеточного белка для потребления человеком в Азии

Клетки яичника китайского хомячка (CHO)*

Культура клеток млекопитающих

Производство биофармацевтических препаратов

Клостридия ацетобутиликум

бактерия

Производство бутанола, ацетона

Кишечная палочка К-12*

Бактериальный штамм

Клонирование для ферментации, производства фармацевтических и биопрепаратов

Пенициллиум рокфорти

Бесполый гриб

Производство голубого сыра

сахаромицеты церевисиае*

Дрожжи

Клонирование для производства пива

Сахаромицеты уварум*

Дрожжи

Клонирование для ликеро-водочного и технического спиртопроизводства

* Важно для современной биотехнологии.

 

Работники биотехнологии

Биотехнология начинается в исследовательской лаборатории и является междисциплинарной наукой. Молекулярные и клеточные биологи, иммунологи, генетики, химики белков и пептидов, биохимики и инженеры-биохимики наиболее непосредственно сталкиваются с реальными и потенциальными опасностями технологии рекомбинантной ДНК (рДНК). Другие работники, которые могут в меньшей степени подвергаться непосредственному воздействию биологических опасностей рДНК, включают обслуживающий и вспомогательный персонал, такой как специалисты по вентиляции и холодильному оборудованию, поставщики услуг по калибровке и обслуживающий персонал. В ходе недавнего опроса специалистов по охране труда и технике безопасности в отрасли было обнаружено, что работники, подвергшиеся прямому и косвенному воздействию, составляют от 30 до 40% от общей численности рабочей силы в типичных коммерческих биотехнологических компаниях (Lee and Ryan 1996). Биотехнологические исследования не ограничиваются «промышленностью»; она проводится также в академических, медицинских и государственных учреждениях.

Работники биотехнологических лабораторий подвергаются воздействию широкого спектра опасных и токсичных химических веществ, рекомбинантных и нерекомбинантных или «диких» биологических опасностей, патогенов, передающихся через кровь человека, и зоонозных заболеваний, а также радиоактивных материалов, используемых в экспериментах по маркировке. Кроме того, нарушения опорно-двигательного аппарата и повторяющиеся травмы все чаще признаются в качестве потенциальной опасности для научных работников из-за широкого использования компьютеров и ручных микропипеток.

Операторы биотехнологических производств также подвергаются воздействию опасных химических веществ, но не в том разнообразии, которое можно увидеть в исследовательской среде. В зависимости от продукта и процесса при производстве может иметь место воздействие радионуклидов. Даже при самом низком уровне биологической опасности биотехнологические производственные процессы представляют собой закрытые системы, и вероятность воздействия рекомбинантных культур невелика, за исключением случаев аварий. На биомедицинских производственных предприятиях применение современных передовых методов производства дополняет рекомендации по биобезопасности для защиты рабочих на заводе. К основным опасностям для производственных рабочих при проведении крупномасштабных операций с неопасными рекомбинантными организмами (GLSP) относятся травматические повреждения опорно-двигательного аппарата (например, растяжения и боли в спине), термические ожоги от паропроводов и химические ожоги от кислот и щелочей (фосфорная кислота). , гидроксид натрия и калия), используемые в процессе.

Работники здравоохранения, включая техников клинических лабораторий, подвергаются воздействию векторов генной терапии, экскрементов и лабораторных образцов во время введения лекарств и ухода за пациентами, включенными в эти экспериментальные процедуры. Домработницы также могут быть подвержены воздействию. Защита рабочих и окружающей среды — два обязательных экспериментальных пункта, которые необходимо учитывать при подаче заявки в Национальный институт здравоохранения на проведение экспериментов по генной терапии человека (NIH 1996).

Сельскохозяйственные рабочие могут подвергаться воздействию рекомбинантных продуктов, растений или животных во время применения пестицидов, посадки, сбора урожая и обработки. Независимо от потенциального риска биологической опасности, связанного с воздействием генетически измененных растений и животных, также присутствуют традиционные физические опасности, связанные с сельскохозяйственным оборудованием и животноводством. Технические средства контроля, средства индивидуальной защиты, обучение и медицинское наблюдение используются в соответствии с ожидаемыми рисками (Legaspi and Zenz 1994; Pratt and May 1994). СИЗ, включая комбинезоны, респираторы, рабочие перчатки, защитные очки или капюшоны, важны для безопасности рабочих во время применения, выращивания и сбора генетически модифицированных растений или почвенных организмов.

Процессы и опасности

В процессе биотехнологии в биомедицинском секторе клетки или организмы, определенным образом модифицированные для получения желаемых продуктов, культивируются в монокультурных биореакторах. В культуре клеток млекопитающих белковый продукт секретируется из клеток в окружающую питательную среду, и для улавливания и очистки продукта можно использовать различные методы химического разделения (размерная или аффинная хроматография, электрофорез). Где Кишечная палочка организмы-хозяева используются в ферментациях, желаемый продукт производится внутри клеточной мембраны, и клетки должны быть физически разрушены, чтобы собрать продукт. Воздействие эндотоксинов является потенциальной опасностью этого процесса. Часто в среду для производства добавляют антибиотики для увеличения производства желаемого продукта или поддержания селективного давления на нестабильные в других отношениях генетические элементы производства (плазмиды). Возможна аллергическая чувствительность к этим материалам. Как правило, это риски воздействия аэрозолей.

Ожидаются утечки и выбросы аэрозолей, а потенциальное воздействие контролируется несколькими способами. Проходки в корпуса реактора необходимы для обеспечения питательными веществами и кислородом, для дегазации углекислого газа (CO2), а также для контроля и управления системой. Каждое проникновение должно быть герметизировано или отфильтровано (0.2 микрона), чтобы предотвратить заражение культуры. Фильтрация выхлопных газов также защищает рабочих и окружающую среду в рабочей зоне от аэрозолей, образующихся во время культивирования или ферментации. В зависимости от потенциальной биологической опасности системы стандартной практикой является утвержденная биологическая инактивация жидких стоков (обычно с помощью тепла, пара или химических методов). Другие потенциальные опасности в биотехнологическом производстве аналогичны опасностям в других отраслях: шум, механическое ограждение, паровые/тепловые ожоги, контакт с коррозионными веществами и так далее.

Ферменты и промышленная ферментация рассматриваются в других разделах этого руководства. Энциклопедия и включают процессы, опасности и меры контроля, аналогичные генно-инженерным производственным системам.

Традиционное сельское хозяйство зависит от развития штаммов, использующих традиционное скрещивание родственных видов растений. Большим преимуществом генно-инженерных растений является то, что время между поколениями и количество скрещиваний, необходимых для получения желаемого признака, значительно сокращаются. Кроме того, непопулярная в настоящее время зависимость от химических пестицидов и удобрений (которые способствуют загрязнению стоков) отдает предпочтение технологии, которая потенциально сделает эти применения ненужными.

Биотехнология растений включает в себя выбор генетически гибких и/или финансово значимых видов растений для модификации. Поскольку клетки растений имеют прочные клеточные стенки из целлюлозы, методы, используемые для переноса ДНК в клетки растений, отличаются от тех, которые используются для линий клеток бактерий и млекопитающих в биомедицинском секторе. Существует два основных метода введения чужеродной инженерной ДНК в растительные клетки (Watrud, Metz and Fishoff 1996):

  • Пистолет для частиц стреляет ДНК в интересующую клетку
  • обезоруженный, неканцерогенный Агробактерия тумефациенс вирус вводит генные кассеты в генетический материал клетки.

 

Дикий тип Агробактерия тумефациенс является естественным патогеном растений, который вызывает опухоли корончатого галла у поврежденных растений. Эти обезоруженные, сконструированные векторные штаммы не вызывают образования опухолей растений.

После трансформации любым методом растительные клетки разбавляют, высевают и выращивают на селективных средах для культивирования тканей в течение относительно длительного (по сравнению со скоростью роста бактерий) периода в камерах для выращивания растений или инкубаторах. Растения, регенерированные из обработанной ткани, пересаживают в почву в закрытых вегетационных камерах для дальнейшего роста. По достижении соответствующего возраста их проверяют на проявление желаемых признаков, а затем выращивают в теплицах. Для оценки генетической стабильности интересующего признака и создания необходимого семенного фонда для дальнейшего изучения требуется несколько поколений экспериментов в теплицах. Данные о воздействии на окружающую среду также собираются на этом этапе работы и представляются регулирующим органам вместе с предложениями для утверждения выпуска для испытаний в открытом поле.

Контроль: пример США

NIHG (NIH 1996) описывает систематический подход к предотвращению как воздействия рекомбинантных организмов на рабочих, так и выброса их в окружающую среду. Каждое учреждение (например, университет, больница или коммерческая лаборатория) несет ответственность за безопасное проведение исследований рДНК в соответствии с NIHG. Это достигается за счет административной системы, которая определяет обязанности и требует комплексной оценки риска знающими учеными и специалистами по биобезопасности, осуществления контроля воздействия, программ медицинского наблюдения и планирования действий в чрезвычайных ситуациях. Институциональный комитет по биобезопасности (IBC) обеспечивает механизмы для рассмотрения и утверждения экспериментов внутри учреждения. В некоторых случаях требуется одобрение самого Консультативного комитета по рекомбинации NIH (RAC).

Степень контроля зависит от серьезности риска и описывается в терминах обозначений уровней биобезопасности (УБ) 1-4; BL1 является наименее ограничительным, а BL4 — наиболее строгим. Рекомендации по сдерживанию даны для исследований, крупномасштабных (более 10 литров культуры) НИОКР, крупномасштабного производства и экспериментов на животных и растениях как в больших, так и в малых масштабах.

Приложение G NIHG (NIH 1996) описывает физическую изоляцию в лабораторных масштабах. BL1 подходит для работы с неизвестными агентами или с минимальной потенциальной опасностью для персонала лаборатории или окружающей среды. Лаборатория не отделена от общего движения транспорта в здании. Работа ведется на открытых столешницах. Никаких специальных защитных устройств не требуется и не используется. Лабораторный персонал обучен лабораторным процедурам и работает под руководством ученого с общей подготовкой в ​​области микробиологии или смежных наук.

БЛ2 подходит для работы с отравляющими веществами умеренной потенциальной опасности для персонала и окружающей среды. Доступ в лабораторию во время проведения работ ограничен, рабочие проходят специальную подготовку по обращению с патогенными агентами и руководят компетентными учеными, а работа, в результате которой образуются аэрозоли, проводится в боксах биологической безопасности или другом изолированном оборудовании. Эта работа может потребовать медицинского наблюдения или вакцинации в зависимости от обстоятельств и определяется IBC.

BL3 применим, когда работа проводится с местными или экзотическими агентами, которые могут вызвать серьезное или потенциально смертельное заболевание в результате воздействия при вдыхании. Рабочие проходят специальную подготовку и работают под наблюдением компетентных ученых, имеющих опыт работы с этими опасными веществами. Все процедуры выполняются в условиях изоляции, требующих специальных технических средств и средств индивидуальной защиты.

BL4 зарезервирован для наиболее опасных и экзотических агентов, которые представляют высокий индивидуальный и общественный риск опасного для жизни заболевания. В мире всего несколько лабораторий BL4.

В Приложении K рассматривается физическая изоляция для исследований или производственной деятельности в объеме более 10 л (крупномасштабные). Как и в руководствах по маломасштабным предприятиям, существует иерархия требований к локализации от самого низкого до самого высокого потенциала опасности: от GLSP до BL3-крупномасштабные (BL3-LS).

NIHG, Приложение P, охватывает работу с растениями на уровне стенда, камеры выращивания и тепличных весов. Как отмечается во введении: «Основная цель сдерживания растений состоит в том, чтобы избежать непреднамеренной передачи генома растений, содержащего рекомбинантную ДНК, включая наследственный материал ядер или органелл, или высвобождения организмов, полученных из рекомбинантной ДНК, связанных с растениями. В целом эти организмы не представляют угрозы для здоровья человека или высших животных, если только они не были преднамеренно модифицированы для этой цели. Однако возможно непреднамеренное распространение серьезного патогена из теплицы на местную сельскохозяйственную культуру или непреднамеренная интродукция и закрепление организма в новой экосистеме» (NIH 1996). В Соединенных Штатах Агентство по охране окружающей среды и Служба инспекции здоровья животных и растений (APHIS) Министерства сельского хозяйства США несут совместную ответственность за оценку рисков и проверку данных, полученных до выдачи разрешения на испытания при выпуске в полевых условиях (EPA, 1996; Foudin and Gay, 1995). Такие вопросы, как стойкость и распространение в воде, воздухе и почве, видами насекомых и животных, присутствие других подобных культур в этом районе, устойчивость к окружающей среде (чувствительность к морозу или жаре) и конкуренция с местными видами оцениваются - часто сначала в теплице. (Либерман и др., 1996).

Уровни защиты растений для объектов и практик также варьируются от BL1 до BL4. Типичные эксперименты с BL1 включают самоклонирование. BL2 может включать перенос признаков от патогена к растению-хозяину. BL3 может включать экспрессию токсина или опасные для окружающей среды агенты. Защита рабочих достигается на различных уровнях с помощью средств индивидуальной защиты и технических средств контроля, таких как теплицы и головные постройки с направленным потоком воздуха и высокоэффективными воздушными фильтрами для твердых частиц (HEPA) для предотвращения выброса пыльцы. В зависимости от риска, защита окружающей среды и населения от потенциально опасных агентов может быть достигнута с помощью биологических средств контроля. Примерами являются чувствительность к температуре, чувствительность к лекарствам или потребность в питании, отсутствующая в природе.

По мере роста научных знаний и развития технологий ожидалось, что NIHG потребует пересмотра и пересмотра. За последние 20 лет RAC собирался для рассмотрения и утверждения предложений об изменениях. Например, NIHG больше не запрещает преднамеренное высвобождение генетически модифицированных организмов; выпуск сельскохозяйственной продукции в полевых условиях и эксперименты по генной терапии человека разрешены при соответствующих обстоятельствах и после соответствующей оценки риска. Одной очень важной поправкой к NIHG было создание категории сдерживания GLSP. Он ослабил требования к сдерживанию для «непатогенных, нетоксигенных рекомбинантных штаммов, полученных из организмов-хозяев, которые имеют продолжительную историю безопасного крупномасштабного использования или которые имеют встроенные ограничения окружающей среды, которые обеспечивают оптимальный рост в крупномасштабных условиях, но ограничивают выживание. без неблагоприятных последствий для окружающей среды» (NIH 1991). Этот механизм позволил технологии развиваться, не забывая при этом о требованиях безопасности.

Средства контроля: пример Европейского сообщества

В апреле 1990 года Европейское Сообщество (ЕС) приняло две Директивы по ограниченному использованию и преднамеренному выпуску ГМО в окружающую среду. Обе директивы требуют от государств-членов обеспечить принятие всех соответствующих мер для предотвращения неблагоприятного воздействия на здоровье человека или окружающую среду, в частности, путем предварительной оценки пользователем всех соответствующих рисков. В Германии Закон о генетических технологиях был принят в 1990 г. частично в ответ на директивы ЕС, но также и в ответ на потребность в законных полномочиях для строительства экспериментальной установки по производству рекомбинантного инсулина (Reutsch and Broderick 1996). В Швейцарии правила основаны на NIHG США, директивах Совета ЕС и немецком законе о генных технологиях. Швейцарцы требуют от правительства ежегодной регистрации и обновления экспериментов. В целом стандарты рДНК в Европе более строгие, чем в США, и это способствовало тому, что многие европейские фармацевтические фирмы перенесли исследования рДНК из своих стран. Однако швейцарские правила допускают категорию 4 уровня безопасности для крупных объектов, что не разрешено NIHG (SCBS 1995).

Продукты биотехнологии

Некоторые из биологических и фармацевтических продуктов, которые были успешно получены с помощью биотехнологий рекомбинантной ДНК, включают: человеческий инсулин; гормон роста человека; вакцины против гепатита; альфа-интерферон; бета-интерферон; гамма-интерферон; Гранулоцитарный колониестимулирующий фактор; тканевый активатор плазминогена; Гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор; ИЛ2; эритропоэтин; Crymax, инсектицид для борьбы с гусеницами в овощах; лесной орех и виноградные культуры; томат «Флавр Савр» (ТМ); химоген, фермент, из которого делают сыр; ATIII (антитромбин III), полученный из трансгенного козьего молока, используемый для предотвращения образования тромбов в хирургии; BST и PST (бычий и свиной соматотропин) используются для увеличения производства молока и мяса.

Проблемы со здоровьем и модели заболеваний

Существует пять основных опасностей для здоровья, связанных с воздействием микроорганизмов или их продуктов в биотехнологии в промышленных масштабах:

  • инфекция
  • реакция на эндотоксин
  • аллергия на микроорганизмы
  • аллергическая реакция на продукт
  • токсическая реакция на продукт.

 

Заражение маловероятно, поскольку в большинстве промышленных процессов используются непатогенные микроорганизмы. Однако возможно, что микроорганизмы, считающиеся безвредными, такие как Pseudomonas и Aspergillus виды могут вызывать инфекцию у лиц с ослабленным иммунитетом (Bennett 1990). Воздействие эндотоксина, компонента липополисахаридного слоя клеточной стенки всех грамотрицательных бактерий, в концентрациях более 300 нг/м3 вызывает преходящие гриппоподобные симптомы (Balzer 1994). Работники многих отраслей, включая традиционное сельское хозяйство и биотехнологии, испытали на себе воздействие эндотоксинов. Аллергические реакции на микроорганизм или продукт также возникают во многих отраслях промышленности. Профессиональная астма была диагностирована в биотехнологической промышленности для широкого спектра микроорганизмов и продуктов, включая Аспергилл нигер, пеницилл виды и протеазы; некоторые компании отметили случаи заболевания более чем у 12% сотрудников. Токсические реакции могут быть такими же разнообразными, как организмы и продукты. Было показано, что воздействие антибиотиков вызывает сдвиги в микробной флоре в кишечнике. Известно, что грибы способны производить токсины и канцерогены при определенных условиях роста (Bennett 1990).

Чтобы развеять опасения, что подвергшиеся воздействию рабочие будут первыми, у кого возникнут какие-либо потенциальные неблагоприятные последствия для здоровья от новой технологии, медицинское наблюдение за работниками рДНК было частью NIHG с самого начала. Институциональные комитеты по биобезопасности, консультируясь с врачом по гигиене труда, отвечают за определение, на основе проекта за проектом, какое медицинское наблюдение является целесообразным. В зависимости от идентичности конкретного агента, характера биологической опасности, потенциальных путей воздействия и наличия вакцин компоненты программы медицинского наблюдения могут включать в себя медицинский осмотр перед размещением, периодические последующие осмотры, определенные вакцины, определенные оценки аллергии и болезней, сыворотки до контакта и эпидемиологические исследования.

Bennett (1990) считает маловероятным, что генетически модифицированные микроорганизмы будут представлять больший риск инфекции или аллергии, чем исходный организм, но могут быть дополнительные риски, связанные с новым продуктом или рДНК. В недавнем отчете отмечается, что экспрессия аллергена бразильского ореха в трансгенных соевых бобах может вызвать неожиданные последствия для здоровья работников и потребителей (Nordlee et al., 1996). Другими новыми опасностями может быть использование клеточных линий животных, содержащих неизвестные или необнаруженные онкогены или вирусы, потенциально опасные для человека.

Важно отметить, что ранние опасения относительно создания генетически опасных мутантных видов или супертоксинов не оправдались. ВОЗ обнаружила, что биотехнология не представляет рисков, которые отличались бы от других перерабатывающих отраслей (Miller, 1983), и, по словам Либермана, Дукатмана и Финка (1990), «в настоящее время существует мнение, что потенциальные риски рДНК изначально были завышены и что опасности, связанные с этим исследованием, аналогичны опасностям, связанным с используемым организмом, переносчиком, ДНК, растворителями и физическим оборудованием». Они приходят к выводу, что искусственные организмы неизбежно сопряжены с опасностью; тем не менее, сдерживание может быть определено, чтобы свести к минимуму воздействие.

Очень трудно определить профессиональные воздействия, характерные для биотехнологической промышленности. «Биотехнология» не является отдельной отраслью с отличительным кодом Стандартной отраслевой классификации (SIC); скорее, он рассматривается как процесс или набор инструментов, используемых во многих промышленных приложениях. Следовательно, когда сообщается о несчастных случаях и облучении, данные о случаях, связанных с работниками биотехнологии, включаются в число данных обо всех других случаях, которые происходят в принимающем секторе промышленности (например, в сельском хозяйстве, фармацевтической промышленности или здравоохранении). Кроме того, известно, что сведения о лабораторных инцидентах и ​​несчастных случаях занижаются.

Сообщалось о нескольких заболеваниях, вызванных генетически измененной ДНК; однако они не неизвестны. Сообщалось по крайней мере об одном задокументированном локальном заражении и сероконверсии, когда рабочий получил укол иглой, зараженной рекомбинантным вектором осповакцины (Openshaw et al. 1991).

Вопросы политики

В 1980-х годах в США и Европе появились первые продукты биотехнологии. Генно-инженерный инсулин был одобрен для использования в 1982 г., как и генетически модифицированная вакцина против болезни свиней (Sattelle 1991). Было показано, что рекомбинантный бычий соматотропин (BST) увеличивает надои коровьего молока и вес мясного скота. Были высказаны опасения по поводу здоровья населения и безопасности продуктов, а также адекватности существующих правил для решения этих проблем во всех различных областях, где могут продаваться продукты биотехнологии. NIHG обеспечивают защиту рабочих и окружающей среды на этапах исследований и разработок. Безопасность и эффективность продукта не является обязанностью NIHG. В США в рамках Coordinated Framework потенциальные риски продуктов биотехнологии оцениваются наиболее подходящим агентством (FDA, EPA или USDA).

Споры о безопасности генной инженерии и продуктов биотехнологии продолжаются (Thomas and Myers 1993), особенно в отношении сельскохозяйственных применений и продуктов питания для человека. Потребители в некоторых регионах хотят, чтобы продукция маркировалась, чтобы определить, какие из них являются традиционными гибридами, а какие получены с помощью биотехнологии. Некоторые производители молочных продуктов отказываются от использования молока коров, получающих BST. Он запрещен в некоторых странах (например, в Швейцарии). FDA считает продукты безопасными, но существуют также экономические и социальные проблемы, которые могут быть неприемлемы для населения. BST действительно может создать невыгодное конкурентное положение для небольших ферм, большинство из которых являются семейными. В отличие от медицинских приложений, где может не быть альтернативы генно-инженерному лечению, когда традиционные продукты питания доступны и в изобилии, общественность предпочитает традиционную гибридизацию рекомбинантным продуктам питания. Однако суровые условия и нынешняя нехватка продовольствия во всем мире могут изменить это отношение.

Новые применения технологии для здоровья человека и наследственных заболеваний возродили опасения и создали новые этические и социальные проблемы. Проект «Геном человека», начатый в начале 1980-х годов, создаст физическую и генетическую карту генетического материала человека. Эта карта предоставит исследователям информацию для сравнения «здоровой или нормальной» и «больной» экспрессии генов, чтобы лучше понять, предсказать и найти лекарства от основных генетических дефектов. Технологии генома человека позволили создать новые диагностические тесты на болезнь Хантингтона, кистозный фиброз, рак молочной железы и толстой кишки. Ожидается, что соматическая генная терапия человека скорректирует или улучшит методы лечения наследственных заболеваний. «Отпечатки пальцев» ДНК путем картирования полиморфизма рестрикционных фрагментов генетического материала используются в качестве судебно-медицинских доказательств в случаях изнасилования, похищения людей и убийства. Его можно использовать для доказательства (или, технически, опровержения) отцовства. Его также можно использовать в более спорных областях, например, для оценки вероятности развития рака и сердечных заболеваний для страхового покрытия и профилактического лечения или в качестве доказательства в трибуналах по военным преступлениям или в качестве генетических «жетонов» в армии.

Хотя это технически возможно, работа над экспериментами с зародышевой линией человека (передаваемой из поколения в поколение) не рассматривалась для одобрения в США из-за серьезных социальных и этических соображений. Тем не менее, в США запланированы публичные слушания, чтобы возобновить обсуждение терапии зародышевой линии человека и желаемых улучшений черт, не связанных с заболеваниями.

Наконец, в дополнение к вопросам безопасности, социальным и этическим вопросам, все еще развиваются правовые теории о праве собственности на гены и ДНК и ответственности за использование или неправильное использование.

Необходимо отслеживать долгосрочные последствия выброса различных агентов в окружающую среду. Новые проблемы биологического сдерживания и ареала хозяев возникнут для работы, которая тщательно и должным образом контролируется в лабораторных условиях, но для которой не известны все возможности окружающей среды. Развивающиеся страны, в которых могут отсутствовать адекватные научные знания и/или регулирующие органы, могут оказаться либо не желающими, либо неспособными проводить оценку риска для своей конкретной окружающей среды. Это может привести к ненужным ограничениям или неосмотрительной политике «открытых дверей», что может нанести ущерб долгосрочным выгодам страны (Ho 1996).

Кроме того, важно соблюдать осторожность при введении искусственных сельскохозяйственных агентов в новую среду, где нет мороза или других естественных условий локализации. Будут ли коренные популяции или естественные обменники генетической информации спариваться с рекомбинантными агентами в дикой природе, приводя к передаче сконструированных признаков? Окажутся ли эти черты вредными для других агентов? Каков будет эффект для администраторов лечения? Будут ли иммунные реакции ограничивать распространение? Способны ли сконструированные живые агенты преодолевать видовые барьеры? Сохраняются ли они в среде пустынь, гор, равнин и городов?

Итого

Современная биотехнология в Соединенных Штатах развивалась в соответствии с согласованными руководящими принципами и местными постановлениями с начала 1970-х годов. Тщательное изучение не выявило неожиданных, неконтролируемых признаков, проявляемых рекомбинантным организмом. Это полезная технология, без которой многие усовершенствования медицины на основе природных терапевтических белков были бы невозможны. Во многих развитых странах биотехнология является главной экономической силой, и вокруг биотехнологической революции выросла целая отрасль.

Медицинские проблемы для работников биотехнологии связаны с определенным риском хозяина, переносчика и ДНК, а также с выполняемыми физическими операциями. До сих пор заболевания рабочих можно было предотвратить с помощью инженерных разработок, методов работы, вакцин и средств биологической защиты, специфичных для риска, оцениваемого в каждом конкретном случае. И существует административная структура для проведения перспективных оценок рисков для каждого нового экспериментального протокола. Вопрос о том, сохранится ли этот послужной список безопасности в области выпуска жизнеспособных материалов в окружающую среду, зависит от постоянной оценки потенциальных экологических рисков — стойкости, распространения, естественных обменников, характеристик клетки-хозяина, специфичности диапазона хозяев для используемых агентов переноса, характера переносимых агентов. вставленный ген и так далее. Это важно учитывать для всех возможных сред и затронутых видов, чтобы свести к минимуму сюрпризы, которые часто преподносит природа.

 

Назад

Суббота, 26 февраля 2011 18: 19

Пиротехническая промышленность

Адаптировано из 3-го издания «Энциклопедии по охране труда и технике безопасности».

Пиротехническая промышленность может быть определена как производство пиротехнических изделий (фейерверков) для развлечения, технического и военного использования для сигнализации и освещения, для использования в качестве пестицидов и для различных других целей. Эти изделия содержат пиротехнические вещества, состоящие из порошков или пастообразных композиций, которым при необходимости придают форму, прессуют или прессуют. Когда они воспламеняются, содержащаяся в них энергия высвобождается, вызывая определенные эффекты, такие как свечение, детонация, свист, крик, образование дыма, тление, толчок, воспламенение, воспламенение, выстрел и распад. Наиболее важным пиротехническим веществом по-прежнему является черный порох (порох, состоящий из древесного угля, серы и нитрата калия), который можно использовать в рассыпном виде для детонации, спрессованный для приведения в движение или стрельбы или забуференный древесным углем в качестве воспламенителя.

Процессы

Сырье, используемое в производстве пиротехники, должно быть очень чистым, свободным от всех механических примесей и (прежде всего) без кислотных компонентов. Это также относится к вспомогательным материалам, таким как бумага, картон и клей. В таблице 1 перечислены основные сырьевые материалы, используемые в производстве пиротехники.

Таблица 1. Сырье, используемое при производстве пиротехники

Продукция

API

Взрывчатые вещества

Нитроцеллюлоза (коллодионовая вата), гремучее серебро, черный порох
(нитрат калия, сера и древесный уголь).

Горючие материалы

Акароидная смола, декстрин, галловая кислота, гуммиарабик, древесина, древесный уголь,
канифоль, лактоза, поливинилхлорид (ПВХ), шеллак, метилцеллюлоза,
сульфид сурьмы, алюминий, магний, кремний, цинк,
фосфор, сера.

Окисляющие материалы

Хлорат калия, хлорат бария, калий, перхлорат, барий
нитрат, нитрат калия, нитрат натрия, нитрат стронция, барий
перекись, двуокись свинца, окись хрома.

Огнезащитные материалы

Карбонат бария (зеленый), криолит (желтый), медь, аммоний
сульфат (синий), оксалат натрия (желтый), карбонат меди (синий),
арсенит ацетата меди (синий), карбонат стронция (красный), стронций
оксалат (красный). Красители используются для получения цветного дыма,
и хлорид аммония для получения белого дыма.

Инертные материалы

Глицерилтристеарат, парафин, диатомит, известь, мел.

 

После сушки, измельчения и просеивания сырье взвешивают и смешивают в специальном здании. Раньше их всегда смешивали вручную, но на современных заводах часто используются механические смесители. После смешивания вещества должны храниться в специальных складских помещениях во избежание скопления в рабочих помещениях. Из этих зданий в рабочие помещения следует забирать только те количества, которые необходимы для фактических операций по обработке.

Футляры для пиротехнических изделий могут быть бумажными, картонными, синтетическими или металлическими. Способ упаковки разный. Например, для детонации состав насыпают в корпус и запаивают, тогда как для приведения в движение, освещения, крика или свиста его насыпают в корпус, а затем уплотняют или сжимают и запаивают.

Уплотнение или сжатие раньше производилось ударами молотка по деревянному «установочному» инструменту, но этот метод редко применяется в современных установках; Вместо этого используются гидравлические прессы или ротационные ромбовидные прессы. Гидравлические прессы позволяют прессовать композицию одновременно в ряде случаев.

Веществам для освещения часто при влажном состоянии придают форму звезд, которые затем высушивают и помещают в корпуса ракет, бомб и т. д. Вещества, изготовленные мокрым способом, должны быть хорошо высушены, иначе они могут самовозгореться.

Поскольку многие пиротехнические вещества трудно воспламеняются при сжатии, соответствующие пиротехнические изделия снабжены промежуточным или воспламеняющим компонентом для обеспечения воспламенения; затем дело закрывается. Изделие поджигают снаружи с помощью спичечной спички, запала, скребка или иногда капсюля.

опасности

Наиболее важными опасностями в пиротехнике, безусловно, являются пожар и взрыв. Из-за небольшого количества задействованных машин механические опасности менее важны; они аналогичны таковым в других отраслях.

Чувствительность большинства пиротехнических веществ такова, что в незакрепленном виде они легко воспламеняются от ударов, трения, искр и тепла. Они представляют опасность пожара и взрыва и считаются взрывчатыми веществами. Многие пиротехнические вещества обладают взрывным действием обычных взрывчатых веществ, и рабочие могут обжечь одежду или тело пламенем.

При переработке отравляющих веществ, используемых в пиротехнике (например, соединений свинца и бария, ацетата арсенита меди) может возникнуть опасность для здоровья при вдыхании пыли при взвешивании и смешивании.

Меры безопасности и охраны здоровья

К изготовлению пиротехнических веществ должны привлекаться только надежные лица. Молодежь в возрасте до 18 лет не должна приниматься на работу. Необходимы надлежащий инструктаж и надзор за рабочими.

Перед началом любого производственного процесса важно установить чувствительность пиротехнических веществ к трению, удару и теплу, а также их взрывное действие. От этих свойств будет зависеть характер производственного процесса и допустимые количества в производственных помещениях, складских и сушильных помещениях.

При изготовлении пиротехнических веществ и изделий следует соблюдать следующие основные меры предосторожности:

  • Здания в невзрывоопасной части предприятия (офисы, мастерские, столовые и т. д.) должны располагаться на значительном удалении от зданий во взрывоопасных зонах.
  • Во взрывоопасных зонах должны быть отдельные производственные, перерабатывающие и складские здания для различных производственных процессов, и эти здания должны быть расположены на достаточном расстоянии друг от друга.
  • Производственные помещения должны быть разделены на отдельные рабочие помещения.
  • Количество пиротехнических веществ в помещениях для смешивания, переработки, хранения и сушки должно быть ограничено.
  • Количество рабочих в разных мастерских должно быть ограничено.

 

Рекомендуются следующие расстояния:

  • между зданиями во взрывоопасных и невзрывоопасных зонах не менее 30 м
  • между самими различными перерабатывающими зданиями, 15 м
  • между зданиями для смешивания, сушки и хранения и другими зданиями от 20 до 40 м в зависимости от конструкции и количества затронутых рабочих
  • между различными помещениями для смешивания, сушки и хранения от 15 до 20 м.

 

Расстояния между рабочими помещениями могут быть уменьшены при благоприятных обстоятельствах и при сооружении между ними защитных стен.

Отдельные помещения должны быть предусмотрены для следующих целей: хранение и подготовка сырья, смешивание, хранение составов, обработка (упаковка, уплотнение или прессование), сушка, отделка (склейка, лакировка, упаковка, парафинирование и т.п.), сушка и хранение сырья. готовых изделий и хранения дымного пороха.

В изолированных помещениях следует хранить следующее сырье: хлораты и перхлораты, перхлорат аммония; нитраты, перекиси и другие окисляющие вещества; легкие металлы; горючие вещества; огнеопасные жидкости; красный фосфор; нитроцеллюлоза. Нитроцеллюлоза должна быть влажной. Металлические порошки должны быть защищены от влаги, жирных масел и жиров. Окислители следует хранить отдельно от других материалов.

Проектирование зданий

Для смешивания наиболее пригодны здания взрывовентиляционного типа (три прочные стены, прочная крыша и одна взрывовентиляционная стена из полиэтиленового покрытия). Целесообразно наличие защитной стены перед взрывоотводной стеной. Помещения для смешивания веществ, содержащих хлораты, не должны использоваться для веществ, содержащих металлы или сульфид сурьмы.

Для сушки удовлетворительно зарекомендовали себя здания с взрывовентиляционной зоной и здания, засыпанные землей и снабженные взрывовентиляционной стеной. Они должны быть окружены насыпью. В сушильнях рекомендуется контролируемая комнатная температура 50 ºC.

В производственных корпусах должны быть отдельные помещения для: розлива; сжатие или уплотнение; отсечение, «удушение» и закрытие дел; лакирование формованных и прессованных пиротехнических веществ; воспламеняющие пиротехнические вещества; хранение пиротехнических веществ и полуфабрикатов; упаковка; и хранения упакованных веществ. Было установлено, что наилучшим является ряд зданий с зонами взрывоотвода. Прочность промежуточных стенок должна соответствовать характеру и количеству обрабатываемых веществ.

Ниже приведены основные правила для зданий, в которых используются или присутствуют потенциально взрывоопасные материалы:

  • Здания должны быть одноэтажными и не иметь подвала.
  • Поверхности крыши должны обеспечивать достаточную защиту от распространения огня.
  • Стены комнат должны быть гладкими и моющимися.
  • Полы должны иметь ровную, гладкую поверхность без щелей. Они должны быть изготовлены из мягкого материала, такого как ксилолит, асфальт без песка и синтетические материалы. Не следует использовать обычные деревянные полы. Полы опасных помещений должны быть электропроводными, а работающие в них должны носить обувь с электропроводной подошвой.
  • Двери и окна всех зданий должны открываться наружу. В рабочее время двери не должны быть заперты.
  • Отопление зданий открытым огнем не допускается. Для обогрева опасных зданий следует использовать только горячую воду, пар низкого давления или пыленепроницаемые электрические системы. Радиаторы должны быть гладкими и легко очищаемыми со всех сторон: нельзя использовать радиаторы с ребристыми трубами. Для нагрева поверхностей и труб рекомендуется температура 115 ºC.
  • Верстаки и полки должны быть изготовлены из огнеупорного материала или твердых пород дерева.
  • Рабочие, складские и сушильные помещения и их оборудование должны регулярно очищаться путем влажной протирки.
  • Рабочие места, входы и пути эвакуации должны быть спланированы таким образом, чтобы помещения можно было быстро эвакуировать.
  • Насколько это возможно, рабочие места должны быть отделены защитными стенами.
  • Необходимые запасы должны храниться безопасно.
  • Все здания должны быть оборудованы молниеотводами.
  • Курение, открытый огонь, ношение спичек и зажигалок в помещении должны быть запрещены.

 

Подобрать оборудование

Механические прессы должны иметь защитные экраны или стены, чтобы в случае возникновения пожара рабочие не подвергались опасности и огонь не мог распространиться на соседние рабочие места. При работе с большим количеством материалов прессы должны находиться в изолированных помещениях и управляться снаружи. Никто не должен оставаться в пресс-центре.

Средства пожаротушения должны быть обеспечены в достаточном количестве, маркированы на видном месте и регулярно проверяться. Они должны соответствовать характеру присутствующих материалов. Огнетушители класса D следует использовать для сжигания металлического порошка, а не воды, пены, сухих химикатов или двуокиси углерода. Для тушения горящей одежды рекомендуются души, шерстяные одеяла и огнезащитные одеяла.

Лица, соприкасающиеся с пиротехническими веществами или подвергающиеся опасности из-за пламени, должны носить надлежащую огнестойкую и термостойкую защитную одежду. Одежду следует ежедневно обеспыливать в специально отведенном для этого месте для удаления любых загрязнений.

На предприятии должны быть приняты меры по оказанию первой помощи при несчастных случаях.

Материалы

Опасные отходы с различными свойствами следует собирать отдельно. Контейнеры для мусора необходимо опорожнять ежедневно. До уничтожения собранные отходы должны храниться в защищенном месте на расстоянии не менее 15 м от любого здания. Дефектные продукты и промежуточные продукты, как правило, следует рассматривать как отходы. Их следует перерабатывать только в том случае, если это не создает никаких рисков.

При обработке материалов, вредных для здоровья, следует избегать прямого контакта с ними. Вредные газы, пары и пыль должны быть эффективно и безопасно удалены. Если выхлопные системы неадекватны, необходимо использовать средства защиты органов дыхания. Должна быть обеспечена подходящая защитная одежда.

 

Назад

Суббота, 26 февраля 2011 18: 59

Процесс нефтепереработки

Общий Профиль

Переработка нефти начинается с перегонки или фракционирования сырой нефти на отдельные группы углеводородов. Полученные продукты напрямую связаны с характеристиками перерабатываемой сырой нефти. Большинство этих продуктов перегонки в дальнейшем преобразуются в более пригодные для использования продукты путем изменения их физической и молекулярной структуры посредством крекинга, риформинга и других процессов преобразования. Эти продукты впоследствии подвергаются различным процессам обработки и разделения, таким как экстракция, гидроочистка и подслащивание, для получения готовых продуктов. В то время как простейшие нефтеперерабатывающие заводы обычно ограничиваются атмосферной и вакуумной перегонкой, интегрированные нефтеперерабатывающие заводы включают фракционирование, конверсию, обработку и смешивание со смазочными материалами, тяжелое топливо и производство асфальта; они могут также включать нефтехимическую переработку.

Первый нефтеперерабатывающий завод, открывшийся в 1861 г., производил керосин методом простой атмосферной перегонки. Его побочные продукты включали гудрон и нафту. Вскоре было обнаружено, что высококачественные смазочные масла можно производить путем перегонки нефти под вакуумом. Однако в течение следующих 30 лет керосин был продуктом, который потребители хотели больше всего. Двумя наиболее значительными событиями, изменившими эту ситуацию, были:

    • изобретение электрического света, что снизило спрос на керосин
    • изобретение двигателя внутреннего сгорания, создавшее спрос на дизельное топливо и бензин (нафту).

     

    С появлением массового производства и Первой мировой войны количество автомобилей с бензиновым двигателем резко увеличилось, и соответственно вырос спрос на бензин. Однако только определенное количество бензина можно было получить из сырой нефти с помощью процессов атмосферной и вакуумной перегонки. Первый процесс термического крекинга был разработан в 1913 году. Термический крекинг подвергал тяжелое топливо как давлению, так и сильному нагреву, физически разбивая его большие молекулы на более мелкие, производя дополнительное количество бензина и дистиллятного топлива. Сложная форма термического крекинга, висбрекинг, была разработана в конце 1930-х годов для производства более востребованных и ценных продуктов.

    По мере разработки бензиновых двигателей с более высокой степенью сжатия возник спрос на бензин с более высоким октановым числом и лучшими антидетонационными характеристиками. Внедрение процессов каталитического крекинга и полимеризации в середине-конце 1930-х годов удовлетворило этот спрос, обеспечив улучшенный выход бензина и более высокое октановое число. Алкилирование, еще один каталитический процесс, был разработан в начале 1940-х годов для производства более высокооктанового авиационного бензина и нефтехимического сырья, исходных материалов для взрывчатых веществ и синтетического каучука. Впоследствии была разработана каталитическая изомеризация для преобразования углеводородов с получением большего количества сырья для алкилирования.

    После Второй мировой войны были внедрены различные процессы риформинга, которые улучшили качество и выход бензина, а также позволили получить продукцию более высокого качества. Некоторые из них включали использование катализаторов и/или водорода для изменения молекул и удаления серы. Усовершенствованные катализаторы и технологические процессы, такие как гидрокрекинг и риформинг, были разработаны на протяжении 1960-х годов для увеличения выхода бензина и улучшения антидетонационных характеристик. Эти каталитические процессы также производили молекулы с двойной связью (алкены), составляющие основу современной нефтехимической промышленности.

    Количество и типы различных процессов, используемых на современных нефтеперерабатывающих заводах, зависят в первую очередь от характера сырого сырья и требований к готовому продукту. На процессы также влияют экономические факторы, включая затраты на сырую нефть, стоимость продукции, наличие коммунальных услуг и транспорта. Хронология внедрения различных процессов приведена в таблице 1.

    Таблица 1. Краткая история переработки аффинажа

    Год

    Имя процесса

    Цель процесса

    Побочные продукты процесса

    1862

    Атмосферная перегонка

    Производить керосин

    Нафта, гудрон и др.

    1870

    Вакуумная дистилляция

    Смазки (оригинал)
    Крекинг сырья (1930-е годы)

    Асфальт, остаточный
    Сырье для коксования

    1913

    Термическое растрескивание

    Увеличение бензина

    Остаточное, бункерное топливо

    1916

    Подслащивание

    Уменьшить серу и запах

    Сера

    1930

    Термический риформинг

    Улучшить октановое число

    остаточный

    1932

    гидрирование

    Удалить серу

    Сера

    1932

    коксующийся

    Производство базовых компонентов бензина

    Кокс

    1933

    Экстракция растворителем

    Улучшить индекс вязкости смазочного материала

    Ароматика

    1935

    Депарафинизация растворителем

    Улучшить температуру застывания

    Воски

    1935

    Каталитическая полимеризация

    Улучшить выход бензина и октановое число

    Нефтехимическое сырье

    1937

    Каталитический крекинг

    Бензин с более высоким октановым числом

    Нефтехимическое сырье

    1939

    висбрекинг

    Уменьшить вязкость

    Повышенный дистиллят, смола

    1940

    Алкилирование

    Увеличьте октановое число бензина и выход

    Высокооктановый авиационный бензин

    1940

    изомеризация

    Производство сырья для алкилирования

    нафта

    1942

    Жидкостный каталитический крекинг

    Увеличение выхода бензина и октанового числа

    Нефтехимическое сырье

    1950

    Деасфальтизация

    Увеличение количества сырья для крекинга

    Асфальт

    1952

    Каталитический риформинг

    Преобразование низкокачественной нафты

    Ароматика

    1954

    Гидрообессеривание

    Удалить серу

    Сера

    1956

    Ингибитор подсластитель

    Удалить меркаптан

    Дисульфиды

    1957

    Каталитическая изомеризация

    Преобразование в молекулы с высоким октановым числом

    Сырье для алкилирования

    1960

    Гидрокрекинг

    Улучшить качество и уменьшить содержание серы

    Сырье для алкилирования

    1974

    Каталитическая депарафинизация

    Улучшить температуру застывания

    Воск

    1975

    Остаточный гидрокрекинг

    Увеличение выхода бензина из остаточного

    Тяжелые остатки

     

    Основные процессы и операции нефтепереработки

    Процессы и операции по переработке нефти можно разделить на следующие основные области: сепарация, конверсия, обработка, рецептура и смешивание, вспомогательные операции по переработке и нетехнологические операции по переработке. См. рисунок 1 для упрощенной блок-схемы.

    Рисунок 1. Технологическая схема НПЗ

    МАСЛО10F28

    Отделение. Сырая нефть физически разделяется путем фракционирования в колоннах атмосферной и вакуумной перегонки на группы молекул углеводородов с различными диапазонами температур кипения, называемые «фракциями» или «фракциями».

    Конверсия. Процессы преобразования, используемые для изменения размера и/или структуры молекул углеводородов, включают:

      • разложение (разделение) гидро-, термическим и каталитическим крекингом, коксованием и висбрекингом
      • объединение (объединение) посредством алкилирования и полимеризации
      • альтерация (перегруппировка) с изомеризацией и каталитическим риформингом
      • лечение.

             

            С самого начала нефтепереработки применялись различные методы очистки для удаления неуглеводородов, примесей и других составляющих, отрицательно влияющих на эксплуатационные свойства готовой продукции или снижающих эффективность процессов конверсии. Обработка включает как химические реакции, так и физическое разделение, такое как растворение, абсорбция или осаждение, с использованием множества и комбинации процессов. Методы очистки включают удаление или отделение ароматических соединений и нафтенов, а также удаление примесей и нежелательных примесей. Подсластители и кислоты используются для десульфурации сырой нефти перед переработкой, а также для обработки продуктов во время и после обработки. Другие методы обработки включают обессоливание сырой нефти, химическое удаление серы, кислотную обработку, контактирование с глиной, гидрообессеривание, очистку растворителем, промывку щелочью, гидроочистку, сушку, экстракцию растворителем и депарафинизацию растворителем.

            Составление и смешивание процесс смешивания и объединения углеводородных фракций, присадок и других компонентов для получения готовой продукции с заданными характеристиками.

            Вспомогательные операции по рафинированию. Другие операции нефтепереработки, необходимые для поддержки переработки углеводородов, включают извлечение легких фракций; очистка кислых вод; очистка и охлаждение твердых отходов, сточных и технологических вод; производство водорода; восстановление серы; обработка кислоты и хвостовых газов. Другими технологическими функциями являются обеспечение катализаторами, реагентами, паром, воздухом, азотом, кислородом, водородом и топливными газами.

            Нетехнологические объекты НПЗ. Все нефтеперерабатывающие заводы имеют множество объектов, функций, оборудования и систем, которые поддерживают операции по переработке углеводородов. Типичными вспомогательными операциями являются производство тепла и электроэнергии; движение продукта; резервуар для хранения; доставка и погрузка; факелы и сбросные системы; печи и обогреватели; сигнализация и датчики; отбор проб, тестирование и проверка. К нетехнологическим объектам и системам относятся системы пожаротушения, водоснабжения и защиты, контроля шума и загрязнения, лаборатории, диспетчерские, склады, ремонтные и административные помещения.

            Основные продукты переработки сырой нефти

            Нефтепереработка постоянно развивалась в ответ на меняющийся потребительский спрос на более качественные и разные продукты. Первоначальным технологическим требованием было производство керосина как более дешевого и лучшего источника топлива для освещения, чем китовый жир. Развитие двигателя внутреннего сгорания привело к производству бензола, бензина и дизельного топлива. Эволюция самолетов создала потребность в высокооктановом авиационном бензине и реактивном топливе, которое представляет собой сложную форму исходного продукта нефтепереработки, керосина. Современные нефтеперерабатывающие заводы производят множество продуктов, в том числе многие из них используются в качестве сырья для процессов крекинга и производства смазочных материалов, а также для нефтехимической промышленности. Эти продукты можно разделить на топливо, нефтехимическое сырье, растворители, технологические масла, смазочные материалы и специальные продукты, такие как парафин, асфальт и кокс. (См. таблицу 2.)

            Таблица 2. Основные продукты переработки нефти

            Углеводородные газы

            Пользы

            Сжиженные газы

            Кухонный и промышленный газ
            Газ моторный топливный
            Светящийся газ
            аммоний
            Синтетическое удобрение
            Спиртное
            Растворители и ацетон
            Пластификаторы
            Смолы и волокна для пластмасс и текстиля
            Краски и лак

            Сырье для химической промышленности

            Резиновые изделия

            Черный карбон

            Печатные краски
            Резиновая промышленность

            Легкие дистилляты

            Легкие нафты

            Олефины
            Растворители и разбавители
            Экстракционные растворители
            Сырье для химической промышленности

            Промежуточные нафты

            Авиационный и автомобильный бензин
            Растворители для химической чистки

            Тяжелая нафта

            Военное реактивное топливо
            Реактивное топливо и керосин
            Тракторное топливо

            Газойль

            Крекинг запас
            Печное топливо и дизельное топливо
            Металлургическое топливо
            Абсорберное масло - извлечение бензола и бензина

            Тяжелые дистилляты

            Технические масла

            Текстильные масла
            Лечебные масла и косметика
            Белое масло — пищевая промышленность

            Смазочные масла

            Трансформаторные и шпиндельные масла
            Моторные и моторные масла
            Машинные и компрессорные масла
            Турбинные и гидравлические масла
            Трансмиссионные масла
            Масла для изоляции оборудования и кабелей
            Масла для мостов, редукторов и паровых двигателей
            Масла для обработки металлов, резки и шлифовки
            Масла для закалки и защиты от ржавчины
            Масла-теплоносители
            Консистентные смазки и компаунды
            Масла для печатных красок

            парафин

            Резиновая промышленность
            Фармацевтика и косметика
            Пищевая и бумажная промышленность
            Свечи и спички

            Остаточные

            Вазелин

            Вазелин
            Косметика
            Ингибиторы ржавчины и смазочные материалы
            Составы для покрытия кабелей

            Остаточный мазут

            Котельно-технологический мазут № 6

            Асфальты

            Асфальтирование
            Кровельные материалы
            Асфальтовые смазки
            Изоляция и защита фундамента
            Водонепроницаемые бумажные изделия

            Побочные продукты нефтепереработки

            Кокс

            Электроды и топливо

            сульфонаты

            Эмульгаторы

            Серная кислота

            Синтетическое удобрение

            Сера

            Химия

            Водород

            Реформация углеводородов

             

            Ряд химических веществ используется или образуется в результате переработки углеводородов. Ниже приводится краткое описание тех, которые являются специфическими и имеют отношение к переработке:

            Диоксид серы

            Дымовые газы от сжигания топлива с высоким содержанием серы обычно содержат большое количество диоксида серы, который обычно удаляют промывкой водой.

            Каустика

            Щелочи добавляются в воду для обессоливания, чтобы нейтрализовать кислоты и уменьшить коррозию. Щелочи также добавляют в обессоленную нефть, чтобы уменьшить количество коррозионно-активных хлоридов в верхнем погоне колонны. Они используются в процессах очистки нефтеперерабатывающих заводов для удаления загрязняющих веществ из углеводородных потоков.

            Оксиды азота и окись углерода

            Дымовой газ содержит до 200 частей на миллион оксида азота, который медленно реагирует с кислородом с образованием диоксида азота. Оксид азота не удаляется промывкой водой, а диоксид азота может растворяться в воде с образованием азотистой и азотной кислоты. Дымовые газы обычно содержат лишь незначительное количество окиси углерода, если горение не является ненормальным.

            Сероводород

            Сероводород естественным образом содержится в большинстве видов сырой нефти, а также образуется в процессе переработки путем разложения нестабильных соединений серы. Сероводород представляет собой чрезвычайно токсичный, бесцветный, легковоспламеняющийся газ, который тяжелее воздуха и растворим в воде. Он имеет запах тухлых яиц, который заметен при концентрациях значительно ниже очень низкого предела воздействия. Нельзя полагаться на этот запах, чтобы обеспечить адекватное предупреждение, так как органы чувств почти сразу же теряют чувствительность при воздействии. Для оповещения рабочих о наличии сероводорода требуются специальные детекторы, а в присутствии газа следует использовать соответствующие средства защиты органов дыхания. Воздействие низких уровней сероводорода вызывает раздражение, головокружение и головные боли, а воздействие уровней, превышающих установленные пределы, вызывает угнетение нервной системы и, в конечном итоге, смерть.

            Кислая вода

            Кислая вода – это техническая вода, содержащая сероводород, аммиак, фенолы, углеводороды и низкомолекулярные соединения серы. Кислая вода образуется путем отпарки паром углеводородных фракций при перегонке, регенерации катализатора или отпарки паром сероводорода при гидроочистке и гидроочистке. Кислая вода также образуется при добавлении воды в процессы поглощения сероводорода и аммиака.

            Серная кислота и плавиковая кислота

            Серная кислота и плавиковая кислота используются в качестве катализаторов в процессах алкилирования. Серная кислота также используется в некоторых процессах очистки.

            Твердые катализаторы

            В процессах нефтепереработки используется ряд различных твердых катализаторов во многих формах и формах, от пеллет до гранулированных шариков и пыли, изготовленных из различных материалов и имеющих разный состав. Экструдированные гранулированные катализаторы используются в установках с подвижным и неподвижным слоем, а в процессах с псевдоожиженным слоем используются мелкие сферические частицы катализатора. Катализаторы, используемые в процессах удаления серы, пропитаны кобальтом, никелем или молибденом. В установках крекинга используются катализаторы с кислотными функциями, такие как природная глина, алюмосиликат и синтетические цеолиты. Кислотно-функциональные катализаторы, пропитанные платиной или другими благородными металлами, используются в процессах изомеризации и риформинга. Отработанные катализаторы требуют особого обращения и защиты от воздействия, поскольку они могут содержать металлы, ароматические масла, канцерогенные полициклические ароматические соединения или другие опасные вещества, а также могут быть пирофорными.

            Топлива

            Основными топливными продуктами являются сжиженный нефтяной газ, бензин, керосин, топливо для реактивных двигателей, дизельное топливо и мазут, мазут.

            Сжиженный углеводородный газ (LPG), который состоит из смесей парафиновых и олефиновых углеводородов, таких как пропан и бутан, производится для использования в качестве топлива, хранится и обрабатывается как жидкости под давлением. Сжиженный нефтяной газ имеет температуру кипения в диапазоне примерно от –74 °C до
            38 °C, бесцветен, пары тяжелее воздуха и чрезвычайно огнеопасны. Важными качествами с точки зрения гигиены и безопасности труда сжиженного нефтяного газа являются давление паров и контроль загрязняющих веществ.

            бензин. Важнейшим продуктом нефтепереработки является автомобильный бензин, представляющий собой смесь относительно низкокипящих углеводородных фракций, включающую риформат, алкилат, алифатическую нафту (легкая прямогонная нафта), ароматическую нафту (нафта термического и каталитического крекинга) и присадки. Смеси с бензином имеют температуру кипения в диапазоне от температуры окружающей среды до примерно 204 °C и температуру воспламенения ниже –40 °C. Важнейшими качествами бензина являются октановое число (антидетонационные свойства), испаряемость (запуск и паровая пробка) и давление паров (экологический контроль). Присадки используются для улучшения характеристик бензина и защиты от окисления и образования ржавчины. Авиационный бензин — это высокооктановый продукт, специально приготовленный для работы на больших высотах.

            Тетраэтилсвинец (TEL) и тетраметилсвинец (TML) — это присадки к бензину, которые улучшают октановое число и антидетонационные характеристики. В целях сокращения выбросов свинца в выхлопных газах автомобилей эти присадки больше не используются, за исключением авиационного бензина.

            Этил-трет-бутиловый эфир (ЭТБЭ), метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ), трет-амилметиловый эфир (ТАМЭ) и другие кислородсодержащие соединения используются вместо TEL и TML для улучшения антидетонационных характеристик неэтилированного бензина и снижения выбросов окиси углерода.

            Реактивное топливо и керосин. Керосин представляет собой смесь парафинов и нафтенов с содержанием ароматических углеводородов обычно менее 20%. Он имеет температуру вспышки выше 38 ° C и диапазон кипения от 160 ° C до 288 ° C и используется для освещения, нагрева, растворителей и смешивания с дизельным топливом. Реактивное топливо представляет собой среднедистиллятный керосиновый продукт, критически важными свойствами которого являются температура замерзания, температура воспламенения и температура дымления. Коммерческое топливо для реактивных двигателей имеет диапазон кипения от 191 ° C до 274 ° C, а топливо для военных реактивных двигателей - от 55 ° C до 288 ° C.

            Дистиллятное топливо. Дизельное топливо и печное топливо для бытовых нужд представляют собой светлые смеси парафинов, нафтенов и ароматических углеводородов и могут содержать умеренные количества олефинов. Дистиллятное топливо имеет температуру воспламенения выше 60 ° C и диапазон кипения от примерно 163 ° C до 371 ° C, и его часто подвергают гидродесульфурации для повышения стабильности. Дистиллятные топлива горючи и при нагревании могут выделять пары, которые могут образовывать воспламеняющиеся смеси с воздухом. Желательные качества, необходимые для дистиллятных топлив, включают контролируемые температуры вспышки и застывания, чистое сгорание, отсутствие образования отложений в резервуарах для хранения и надлежащее цетановое число дизельного топлива для хорошего запуска и сгорания.

            Остаточное топливо. Многие суда и коммерческие и промышленные объекты используют остаточное топливо или комбинацию остаточного и дистиллятного топлива для производства электроэнергии, тепла и переработки. Остаточное топливо представляет собой темную, очень вязкую жидкую смесь крупных молекул углеводородов с температурой вспышки выше 121 °C и высокими температурами кипения. Важнейшими характеристиками остаточного топлива являются вязкость и низкое содержание серы (для защиты окружающей среды).

            Вопросы здоровья и безопасности

            Основной опасностью для сжиженного нефтяного газа и бензина является пожар. Высокая летучесть и высокая воспламеняемость продуктов с более низкой температурой кипения позволяет парам легко испаряться в воздух и образовывать горючие смеси, которые легко воспламеняются. Это общепризнанная опасность, требующая особых мер предосторожности при хранении, локализации и обращении, а также мер безопасности, обеспечивающих контроль выбросов паров и источников воспламенения во избежание возгорания. С менее летучими видами топлива, такими как керосин и дизельное топливо, следует обращаться осторожно, чтобы не допустить разлива и возможного воспламенения, поскольку их пары также являются горючими при смешивании с воздухом в диапазоне воспламеняемости. При работе в атмосфере, содержащей пары топлива, концентрация легколетучих паров легковоспламеняющихся продуктов в воздухе часто ограничивается не более чем 10% от нижнего предела воспламеняемости (НПВ), а концентрация паров менее летучих горючих продуктов - не более 20%. % LFL, в зависимости от применимых правил компании и государственных нормативов, чтобы снизить риск воспламенения.

            Хотя уровни паров бензина в воздушных смесях обычно поддерживаются ниже 10% НКПР в целях безопасности, эта концентрация значительно выше пределов воздействия, которые должны соблюдаться по соображениям здоровья. При вдыхании небольшие количества паров бензина в воздухе, значительно ниже нижнего предела воспламеняемости, могут вызывать раздражение, головные боли и головокружение, в то время как вдыхание больших концентраций может вызвать потерю сознания и, в конечном итоге, смерть. Также возможны долгосрочные последствия для здоровья. Бензин содержит, например, бензол, известный канцероген с допустимыми пределами воздействия всего несколько частей на миллион. Следовательно, даже при работе в атмосфере паров бензина при уровне ниже 10 % НКПР требуются соответствующие меры предосторожности в области промышленной гигиены, такие как защита органов дыхания или местная вытяжная вентиляция.

            В прошлом многие бензины содержали тетраэтил- или тетраметилалкисвинцовые антидетонационные присадки, которые являются токсичными и представляют серьезную опасность при абсорбции свинца при контакте с кожей или при вдыхании. Резервуары или сосуды, которые содержали этилированный бензин в любой момент их использования, должны быть вентилированы, тщательно очищены, проверены с помощью специального устройства для проверки «свинца в воздухе» и сертифицированы как не содержащие свинца, чтобы гарантировать, что рабочие могут войти без использования самостоятельных средств. содержат или поставляют оборудование для подачи воздуха для дыхания, даже если уровень кислорода в норме, а в резервуарах теперь содержится неэтилированный бензин или другие продукты.

            Газообразные нефтяные фракции и более летучие топливные продукты обладают мягким анестезирующим эффектом, обычно обратно пропорциональным молекулярной массе. Жидкие виды топлива с более низкой температурой кипения, такие как бензин и керосин, при вдыхании вызывают тяжелый химический пневмонит, и их нельзя перекачивать через рот или случайно проглатывать. Газы и пары могут также присутствовать в достаточно высоких концентрациях, чтобы вытеснить кислород (в воздухе) ниже нормального уровня дыхания. Поддержание концентрации паров ниже пределов воздействия и уровня кислорода на уровне нормального дыхания обычно достигается путем продувки или вентиляции.

            Крекинговые дистилляты содержат небольшое количество канцерогенных полициклических ароматических углеводородов (ПАУ); поэтому воздействие должно быть ограничено. Дерматит также может развиться от воздействия бензина, керосина и дистиллятного топлива, поскольку они имеют тенденцию обезжиривать кожу. Профилактика достигается за счет использования средств индивидуальной защиты, защитных кремов или уменьшения контакта, а также соблюдения правил гигиены, таких как мытье рук теплой водой с мылом вместо мытья рук бензином, керосином или растворителями. Некоторые люди имеют кожную чувствительность к красителям, используемым для окрашивания бензина и других дистиллятов.

            Остаточное жидкое топливо содержит следы металлов и может содержать сероводород, который чрезвычайно токсичен. Остаточные топлива с высоким содержанием крекинга, выкипающие при температуре выше 370°С, содержат канцерогенные ПАУ. Следует избегать многократного воздействия остаточного топлива без соответствующей индивидуальной защиты, особенно при открытии резервуаров и сосудов, так как может выделяться сероводородный газ.

            Нефтехимическое сырье

            Многие продукты, полученные в результате переработки сырой нефти, такие как этилен, пропилен и бутадиен, представляют собой олефиновые углеводороды, полученные в результате процессов крекинга на нефтеперерабатывающих заводах, и предназначены для использования в нефтехимической промышленности в качестве сырья для производства пластмасс, аммиака, синтетического каучука, гликоля и скоро.

            Нефтяные растворители

            Для использования в качестве растворителей производятся различные чистые соединения, включая бензол, толуол, ксилол, гексан и гептан, точки кипения и углеводородный состав которых строго контролируются. Растворители могут быть классифицированы как ароматические или неароматические, в зависимости от их состава. Их использование в качестве разбавителей краски, жидкостей для химической чистки, обезжиривающих средств, промышленных растворителей и растворителей пестицидов и т. д., как правило, определяется их температурой воспламенения, которая варьируется от значительно ниже –18 °C до более 60 °C.

            Опасности, связанные с растворителями, аналогичны опасностям, связанным с топливом, в том смысле, что растворители с более низкой температурой воспламенения являются легковоспламеняющимися, а их пары при смешивании с воздухом в диапазоне воспламеняемости могут воспламеняться. Ароматические растворители обычно более токсичны, чем неароматические растворители.

            Технологические масла

            Технологические масла включают высококипящие потоки, прямогонные потоки атмосферного или вакуумного дистиллята, а также масла, полученные каталитическим или термическим крекингом. Эти сложные смеси, которые содержат большие молекулы парафиновых, нафтеновых и ароматических углеводородов с более чем 15 атомами углерода, используются в качестве сырья для крекинга или производства смазочных материалов. Технологические масла имеют довольно высокую вязкость, температуру кипения от 260 °C до 538 °C и температуру воспламенения выше 121 °C.

            Технологические масла раздражают кожу и содержат высокие концентрации ПАУ, а также соединений серы, азота и кислорода. Следует избегать вдыхания паров и туманов, а воздействие на кожу следует контролировать с помощью средств индивидуальной защиты и соблюдения правил гигиены.

            Смазки и смазки

            Базовые масла для смазочных масел производятся с помощью специальных процессов переработки для удовлетворения конкретных требований потребителей. Смазочные базовые масла представляют собой малолетучие смеси парафиновых, нафтеновых и ароматических масел со средней и высокой вязкостью, с температурой кипения от 371 °C до 538 °C. Присадки, такие как деэмульгаторы, антиоксиданты и присадки для улучшения вязкости, добавляются в базовые компоненты смазочных масел, чтобы обеспечить характеристики, необходимые для моторных масел, турбинных и гидравлических масел, промышленных смазок, смазочных материалов, трансмиссионных масел и смазочно-охлаждающих масел. Наиболее важным качеством базового масла для смазочных масел является высокий индекс вязкости, обеспечивающий меньшее изменение вязкости при различных температурах. Эта характеристика может присутствовать в сырой нефти или достигаться за счет использования присадок, улучшающих индекс вязкости. Моющие средства добавляются для удержания во взвешенном состоянии любого шлама, образующегося при использовании масла.

            Смазки представляют собой смеси смазочных масел и металлических мыл с добавлением материалов специального назначения, таких как асбест, графит, молибден, силиконы и тальк, для обеспечения изоляции или смазывающей способности. Масла для резки и металлообработки представляют собой смазочные масла со специальными добавками, такими как хлор, сера и жирные кислоты, которые вступают в реакцию при нагревании, обеспечивая смазку и защиту режущих инструментов. В водорастворимые смазочно-охлаждающие жидкости добавляются эмульгаторы и агенты для предотвращения бактерий.

            Хотя смазочные масла сами по себе не вызывают раздражения и малотоксичны, присадки могут представлять опасность. Пользователям следует ознакомиться с информацией о безопасности материалов от поставщика, чтобы определить опасность конкретных присадок, смазочных материалов, смазочно-охлаждающих масел и смазок. Основной опасностью смазочных материалов является дерматит, который обычно можно контролировать с помощью средств индивидуальной защиты в сочетании с надлежащими гигиеническими практиками. Иногда у рабочих может развиться чувствительность к смазочно-охлаждающим маслам или смазочным материалам, что потребует перевода на работу, где контакт невозможен. Есть некоторые опасения по поводу канцерогенного воздействия туманов от нафтеновых смазочно-охлаждающих и светлых веретенных масел, которые можно контролировать путем замены, технического контроля или средств индивидуальной защиты. Опасности воздействия консистентной смазки аналогичны опасностям, связанным со смазочным маслом, с добавлением любых опасностей, связанных с консистентной смазкой или добавками. Большинство этих опасностей обсуждаются в других разделах этого руководства. Энциклопедия.

            Специальные продукты

            Воск используется для защиты пищевых продуктов; в покрытиях; в качестве ингредиента в других продуктах, таких как косметика и крем для обуви, а также для свечей.

            Сера получается в результате переработки нефти. Он хранится либо в виде нагретой расплавленной жидкости в закрытых резервуарах, либо в виде твердого вещества в контейнерах или на открытом воздухе.

            Кокс представляет собой почти чистый углерод, который можно использовать в различных целях, от электродов до брикетов древесного угля, в зависимости от его физических характеристик, которые являются результатом процесса коксования.

            Асфальт, который в основном используется для мощения дорог и кровельных материалов, должен быть инертным к большинству химических веществ и погодным условиям.

            Воски и битумы являются твердыми при температуре окружающей среды, и для хранения, обработки и транспортировки необходимы более высокие температуры, что создает опасность ожогов. Нефтяной парафин настолько очищен, что обычно не представляет опасности. Контакт кожи с воском может привести к закупорке пор, что можно контролировать с помощью надлежащих гигиенических процедур. Воздействие сероводорода при открытых резервуарах с асфальтом и расплавленной серой можно контролировать с помощью соответствующих средств технического контроля или средств защиты органов дыхания. Сера также легко воспламеняется при повышенных температурах. Асфальт обсуждается в другом месте Энциклопедия.

            Процессы нефтепереработки

            Переработка углеводородов — это использование химикатов, катализаторов, тепла и давления для разделения и объединения основных типов молекул углеводородов, естественно присутствующих в сырой нефти, в группы подобных молекул. Процесс очистки также перестраивает структуры и модели связывания основных молекул в другие, более желательные углеводородные молекулы и соединения. Тип углеводорода (парафиновый, нафтеновый или ароматический), а не конкретные присутствующие химические соединения, является наиболее важным фактором в процессе очистки.

            На всем нефтеперерабатывающем заводе операционные процедуры, безопасные методы работы и использование соответствующей индивидуальной защитной одежды и оборудования, включая одобренные средства защиты органов дыхания, необходимы для защиты от огня, химических веществ, твердых частиц, тепла и шума, а также во время технологических операций, отбора проб, осмотра, капитального ремонта и деятельность по техническому обслуживанию. Поскольку большинство процессов нефтепереработки являются непрерывными, а технологические потоки содержатся в закрытых емкостях и трубопроводах, вероятность воздействия ограничена. Тем не менее, существует вероятность возгорания, поскольку даже несмотря на то, что нефтеперерабатывающие заводы являются закрытыми процессами, в случае утечки или выброса углеводородной жидкости, пара или газа нагреватели, печи и теплообменники на всех технологических установках являются источниками воспламенения.

            Предварительная обработка сырой нефти

            Опреснение

            Сырая нефть часто содержит воду, неорганические соли, взвешенные вещества и растворимые в воде микроэлементы. Первым этапом процесса нефтепереработки является удаление этих загрязняющих веществ путем обессоливания (дегидратации) с целью уменьшения коррозии, закупоривания и загрязнения оборудования, а также для предотвращения отравления катализаторов в технологических установках. Химическое обессоление, электростатическая сепарация и фильтрация являются тремя типичными методами обессоливания сырой нефти. При химическом опреснении вода и химические поверхностно-активные вещества (деэмульгаторы) добавляются в сырую нефть, нагреваются так, что соли и другие примеси растворяются в воде или прикрепляются к воде, а затем удерживаются в резервуаре, где они осаждаются. При электрическом опреснении применяются высоковольтные электростатические заряды для концентрации взвешенных капель воды в нижней части отстойника. Поверхностно-активные вещества добавляют только тогда, когда сырая нефть имеет большое количество взвешенных твердых частиц. Третий, менее распространенный процесс включает фильтрацию нагретой сырой нефти с использованием диатомовой земли в качестве фильтрующей среды.

            При химическом и электростатическом опреснении сырое сырье нагревается до температуры от 66 °C до 177 °C, чтобы снизить вязкость и поверхностное натяжение для облегчения смешивания и разделения воды. Температура ограничивается давлением паров сырой нефти. Оба способа обессоливания являются непрерывными. Можно добавить щелочь или кислоту, чтобы отрегулировать pH промывочной воды, а также добавить аммиак, чтобы уменьшить коррозию. Сточные воды вместе с загрязнениями сбрасываются со дна отстойника на очистные сооружения. Обессоленная сырая нефть непрерывно вытягивается из верхней части отстойников и направляется в колонну атмосферной перегонки (фракционирования) сырой нефти. (См. рис. 2.)

            Рисунок 2. Процесс обессоливания (предварительной обработки)

            МАСЛО010F1

            Неадекватное обессоление приводит к загрязнению труб нагревателей и теплообменников на всех технологических установках нефтеперерабатывающего завода, ограничивая поток продукта и теплопередачу и приводя к отказам из-за повышенных давлений и температур. Избыточное давление в опреснителе приведет к отказу.

            Коррозия, возникающая из-за присутствия в сырой нефти сероводорода, хлористого водорода, нафтеновых (органических) кислот и других загрязняющих веществ, также вызывает отказ оборудования. Коррозия возникает при смачивании нейтрализованных солей (хлоридов и сульфидов аммония) конденсированной водой. Поскольку опреснение является закрытым процессом, риск воздействия сырой нефти или технологических химикатов незначителен, если только не произойдет утечка или выброс. Возгорание может произойти в результате протечки нагревателей, что приведет к выбросу низкокипящих компонентов сырой нефти.

            Существует возможность воздействия аммиака, сухих химических деэмульгаторов, щелочей и/или кислот во время обессоливания. При использовании повышенных рабочих температур при опреснении высокосернистой сырой нефти будет присутствовать сероводород. В зависимости от сырого сырья и используемых химикатов для очистки сточные воды будут содержать различное количество хлоридов, сульфидов, бикарбонатов, аммиака, углеводородов, фенола и взвешенных твердых частиц. Если диатомовая земля используется для фильтрации, воздействие должно быть сведено к минимуму или контролироваться, поскольку диатомит может содержать кремнезем с очень мелкими частицами, что делает его потенциально опасным для органов дыхания.

            Процессы разделения сырой нефти

            Первым этапом нефтепереработки является фракционирование сырой нефти в колоннах атмосферной и вакуумной перегонки. Нагретая сырая нефть физически разделяется на различные фракции или прямогонные фракции, различающиеся по конкретным диапазонам температур кипения и классифицируемые в порядке уменьшения летучести на газы, легкие дистилляты, средние дистилляты, газойли и остаточные продукты. Фракционирование работает, потому что градация температуры от дна к верху дистилляционной колонны приводит к тому, что сначала конденсируются компоненты с более высокой температурой кипения, в то время как фракции с более низкой температурой кипения поднимаются выше в колонне, прежде чем они конденсируются. Внутри колонны восходящие пары и нисходящие жидкости (флегма) смешиваются на уровнях, где их составы находятся в равновесии друг с другом. На этих уровнях (или ступенях) располагаются специальные поддоны, которые удаляют часть жидкости, конденсирующуюся на каждом уровне. В типичной двухступенчатой ​​установке для получения сырой нефти сразу за атмосферной колонной, производящей легкие фракции и дистиллят, следует вакуумная колонна, в которой обрабатываются остаточные атмосферные продукты. После перегонки лишь немногие углеводороды пригодны для использования в качестве готовых продуктов без дальнейшей обработки.

            Атмосферная перегонка

            В колоннах атмосферной дистилляции обессоленное сырое сырье предварительно нагревается с использованием рекуперированного технологического тепла. Затем он поступает в нагреватель сырой шихты с прямым нагревом, откуда подается в вертикальную дистилляционную колонну чуть выше нижней части при давлении, немного превышающем атмосферное, и при температуре от 343 °C до 371 °C, чтобы избежать нежелательного термического крекинга при более высоких температурах. . Более легкие (с более низкой температурой кипения) фракции диффундируют в верхнюю часть колонны и непрерывно отводятся и направляются на другие установки для дальнейшей обработки, обработки, смешивания и распределения.

            Фракции с самыми низкими температурами кипения, такие как топливный газ и легкая нафта, удаляются из верхней части колонны по воздушной линии в виде паров. Нафта, или прямогонный бензин, отбирается из верхней секции колонны в виде верхнего потока. Эти продукты используются в качестве сырья для нефтехимии и риформинга, компонентов бензиновых смесей, растворителей и сжиженных нефтяных газов.

            Фракции с промежуточным интервалом кипения, включая газойль, тяжелую нафту и дистилляты, удаляются из средней секции колонны в виде боковых потоков. Они направляются на отделочные операции для использования в качестве керосина, дизельного топлива, мазута, топлива для реактивных двигателей, сырья для установки каталитического крекинга и сырья для смешивания. Некоторые из этих жидких фракций удаляются из более легких фракций, которые возвращаются в колонну в виде нисходящих потоков флегмы.

            Более тяжелые фракции с более высокой температурой кипения (называемые остатками, остатками или отбензиненной нефтью), которые конденсируются или остаются на дне колонны, используются для получения мазута, производства битума или сырья для крекинга или направляются в нагреватель и в колонна вакуумной перегонки для дальнейшего фракционирования. (См. рис. 3 и рис. 4.)

            Рисунок 3. Процесс атмосферной перегонки

            МАСЛО010F4

            Рисунок 4. Схема процесса атмосферной перегонки

            МАСЛО10F24

            Вакуумная дистилляция

            Вакуумные перегонные колонны обеспечивают пониженное давление, необходимое для предотвращения термического крекинга при перегонке остатка или отбензиненной нефти из атмосферной колонны при более высоких температурах. Внутренние конструкции некоторых вакуумных градирен отличаются от атмосферных градирен тем, что вместо тарелок используются случайная упаковка и антимистерные прокладки. Башни большего диаметра также могут использоваться для снижения скорости. Типичная вакуумная колонна первой очереди может производить газойли, базовые компоненты смазочных масел и тяжелые остатки для деасфальтизации пропана. Колонна второй очереди, работающая при более низком вакууме, перегоняет излишки остатка из атмосферной колонны, которые не используются для переработки смазочного сырья, и излишки остатка из первой вакуумной колонны, не используемые для деасфальтизации.

            Вакуумные колонны обычно используются для отделения сырья каталитического крекинга от избыточного остатка. Нижний остаток вакуумной колонны также может быть отправлен в печь для коксования, использован в качестве смазочного или битумного сырья или подвергнут десульфурации и смешан с мазутом с низким содержанием серы. (См. рис. 5 и рис. 6.)

            Рисунок 5. Процесс вакуумной перегонки

            МАСЛО010F5

            Рисунок 6. Схема процесса вакуумной перегонки

            МАСЛО10F25

            Дистилляционные колонны

            На нефтеперерабатывающих заводах есть множество других дистилляционных колонн меньшего размера, называемых колоннами, предназначенных для разделения конкретных и уникальных продуктов, которые работают по тем же принципам, что и атмосферные колонны. Например, депропанизатор представляет собой небольшую колонну, предназначенную для отделения пропана от изобутана и более тяжелых компонентов. Другая большая колонна используется для разделения этилбензола и ксилола. Небольшие «барботерные» колонны, называемые стрипперами, используют пар для удаления следов легких продуктов (бензина) из потоков более тяжелых продуктов.

            Контрольные температуры, давление и флегма должны поддерживаться в пределах рабочих параметров, чтобы предотвратить термический крекинг в дистилляционных колоннах. Предусмотрены системы сброса давления, поскольку при выходе из строя автоматических устройств управления могут произойти скачки давления, температуры или уровня жидкости. Операции контролируются, чтобы предотвратить попадание сырой нефти в загрузку установки риформинга. Неочищенное сырье может содержать значительное количество воды во взвешенном состоянии, которая отделяется во время пуска и вместе с водой, оставшейся в колонне после продувки паром, оседает на дне колонны. Эта вода может нагреться до точки кипения и вызвать мгновенный взрыв испарения при контакте с маслом в агрегате.

            Теплообменник предварительного нагрева, печь предварительного нагрева и теплообменник кубового остатка, атмосферная колонна и вакуумная печь, вакуумная колонна и верхний погон подвержены коррозии от соляной кислоты (HCl), сероводорода (H2S), вода, соединения серы и органические кислоты. При переработке высокосернистого сырья сильная коррозия может возникнуть как в атмосферных, так и в вакуумных колоннах, где температура металла превышает 232 °C, а также в трубах печей. мокрый ч2S также вызывает трещины в стали. При переработке высокоазотистых нефтей в дымовых газах печей образуются оксиды азота, вызывающие коррозию стали при охлаждении до низких температур в присутствии воды.

            Химические вещества используются для борьбы с коррозией соляной кислотой, производимой в дистилляционных установках. Аммиак можно вводить в головной поток перед начальной конденсацией, и/или раствор щелочи можно осторожно вводить в исходную горячую сырую нефть. Если не впрыснуть достаточное количество промывочной воды, могут образоваться отложения хлорида аммония, вызывающие серьезную коррозию.

            Атмосферная и вакуумная дистилляция являются закрытыми процессами, и воздействия на них минимальны. При переработке кислой (высокосернистой) сырой нефти возможно потенциальное воздействие сероводорода в теплообменнике и печи, зоне испарения колонны и системе верхнего погона, вакуумной печи и колонне, а также теплообменнике кубового остатка. Сырая нефть и продукты перегонки содержат высококипящие ароматические соединения, в том числе канцерогенные ПАУ. Кратковременное воздействие высоких концентраций паров нафты может вызвать головные боли, тошноту и головокружение, а длительное воздействие может привести к потере сознания. Бензол присутствует в ароматических нафтах, и его воздействие должно быть ограничено. Верхний погон дегексанизатора может содержать большое количество нормального гексана, который может воздействовать на нервную систему. Хлористый водород может присутствовать в теплообменнике предварительного теплообменника, в верхней части градирни и в верхнем погоне. Сточные воды могут содержать водорастворимые сульфиды в высоких концентрациях и другие водорастворимые соединения, такие как аммиак, хлориды, фенол и меркаптан, в зависимости от сырого сырья и химикатов для обработки.

            Процессы конверсии сырой нефти

            Процессы конверсии, такие как крекинг, объединение и перегруппировка, изменяют размер и структуру молекул углеводородов, чтобы превратить фракции в более желательные продукты. (См. таблицу 3.)

            Таблица 3. Обзор процессов нефтепереработки

            Имя процесса

            Действие

            Способ доставки

            Цель

            Сырье

            Продукция

            Процессы фракционирования

            Атмосферная перегонка

            Отделение

            Тепловой

            Отдельные фракции

            Обессоленная сырая нефть

            Газ, газойль, дистиллят, остаток

            Вакуумная дистилляция

            Отделение

            Тепловой

            Разделить без трещин

            Остаток атмосферной башни

            Газойль, смазочное масло, остаток

            Процессы преобразования — разложение

            Каталитический крекинг

            Пошив платьев

            каталитическая

            Обновите бензин

            Газойль, коксовый дистиллят

            Бензин, нефтехимическое сырье

            коксующийся

            полимеризация

            Тепловой

            Преобразование остатков вакуума

            Остаточная, тяжелая нефть, смола

            Нафта, газойль, кокс

            Гидрокрекинг

            гидрирование

            каталитическая

            Превратить в более легкие углеводороды

            Газойль, крекинг-нефть, остатки

            Более легкие продукты более высокого качества

            Водородный паровой риформинг

            декомпозиция

            Термический/каталитический

            Производить водород

            Десульфурированный газ, O2 ,пар

            Водород, СО, СО2

            Паровой крекинг

            декомпозиция

            Тепловой

            Взламывать большие молекулы

            Атмосферная башня тяжелое топливо/дистиллят

            Крекинг-нафта, кокс, остатки

            висбрекинг

            декомпозиция

            Тепловой

            Уменьшить вязкость

            Остаток атмосферной башни

            Дистиллятор, автомобиль

            Процессы преобразования — унификация

            Алкилирование

            Объединяя

            каталитическая

            Объединить олефины и изопарафины

            Башенный изобутан/крекерный олефин

            Изооктан (алкилат)

            Состав консистентной смазки

            Объединяя

            Тепловой

            Комбинируйте мыло и масла

            Смазочное масло, кошачья кислота, алкиметалл

            Смазка смазочная

            полимеризация

            полимеризация

            каталитическая

            Объединить два или более олефинов

            крекерные олефины

            Высокооктановая нафта, нефтехимическое сырье

            Процессы преобразования — изменение/перестановка

            Каталитический риформинг

            Изменение/
            дегидрирование

            каталитическая

            Модернизация низкооктановой нафты

            Нафта установки коксования/гидрокрекинга

            Высокооктановый риформат/ароматический

            изомеризация

            перегруппировка

            каталитическая

            Преобразование прямой цепи в ответвление

            бутан, центан, цексан

            Изобутан/пентан/гексан

            Процессы лечения

            обработка амином

            Лечение

            Поглощение

            Удаление кислотных загрязнений

            Кислый газ, углеводороды с CO2 и Н2S

            Бескислотные газы и жидкие углеводороды

            Обессоливание (предварительная обработка)

            Обезвоживание

            Поглощение

            Удалить загрязнения

            Сырая нефть

            Обессоленная сырая нефть

            Сушка и подслащивание

            Лечение

            Абсорбционная/тепловая

            Удалить Н2O и соединения серы

            Жидкие углеводороды, СУГ, алкилированное сырье

            Сладкие и сухие углеводороды

            Экстракция фурфурола

            Экстракция растворителем

            Поглощение

            Обновление среднего дистиллята и смазочных материалов

            Циклические масла и смазочное сырье

            Высококачественное дизельное топливо и смазочное масло

            Гидрообессеривание

            Лечение

            каталитическая

            Удаление серы, загрязнений

            Высокосернистый остаток/газойль

            Десульфурированные олефины

            Гидроочистка

            гидрирование

            каталитическая

            Удалить примеси/насыщенные углеводороды

            Остатки, крекинг-углеводороды

            Подача крекера, цистиллат, смазка

            Извлечение фенола

            Экстракция растворителем

            Абсорбционная/тепловая

            Улучшить индекс вязкости смазки, цвет

            Базовые масла для смазочных масел

            Высококачественные смазочные масла

            Растворительная деасфальтизация

            Лечение

            Поглощение

            Снять асфальт

            Остаток вакуумной колонны, кропан

            Тяжелое смазочное масло, цефальт

            Депарафинизация растворителем

            Лечение

            Охладить/фильтровать

            Удаление парафина из смазочных материалов

            Смазочные масла для вакуумных колонн

            Депарафинизированная базовая смазка

            Экстракция растворителем

            Экстракция растворителем

            Поглощение/
            осадки

            Отделить ненасыщенные ароматические соединения

            Газойль, цеформиат, цистиллат

            Высокооктановый бензин

            Подслащивание

            Лечение

            каталитическая

            Удалить Н2S, преобразовать меркаптан

            Неочищенный дистиллят/бензин

            Высококачественный дистиллят/бензин

             

            Ряд молекул углеводородов, обычно не встречающихся в сырой нефти, но важных для процесса очистки, образуются в результате конверсии. Олефины (алкены, диолефины и алкины) представляют собой ненасыщенные углеводородные молекулы цепного или кольцевого типа с по крайней мере одной двойной связью. Обычно они образуются в результате термического и каталитического крекинга и редко встречаются в природе в необработанной сырой нефти.

            алкенов представляют собой молекулы с прямой цепью с формулой CnHn содержащие по крайней мере одну двойную связь (ненасыщенную) связь в цепи. Простейшей молекулой алкена является моноолефин этилена с двумя атомами углерода, соединенными двойной связью, и четырьмя атомами водорода. Диолефины (содержащие две двойные связи), такие как 1,2-бутадиен и 1,3-бутадиен, и алкины (содержащие тройную связь), такие как ацетилен, встречаются в C5 и более легкие фракции от крекинга. Олефины более реакционноспособны, чем парафины или нафтены, и легко соединяются с другими элементами, такими как водород, хлор и бром.

            Процессы взлома

            После перегонки используются последующие процессы переработки для изменения молекулярной структуры фракций для создания более желаемых продуктов. Один из этих процессов, крекинг, расщепляет (или расщепляет) более тяжелые нефтяные фракции с более высокой температурой кипения на более ценные продукты, такие как газообразные углеводороды, бензиновые смеси, газойль и мазут. В ходе этого процесса некоторые молекулы объединяются (полимеризуются) с образованием более крупных молекул. Основными видами крекинга являются термический крекинг, каталитический крекинг и гидрокрекинг.

            Процессы термического крекинга

            В процессах термического крекинга, разработанных в 1913 г., дистиллятное топливо и тяжелая нефть нагреваются под давлением в больших барабанах до тех пор, пока они не расщепляются (делятся) на более мелкие молекулы с лучшими антидетонационными характеристиками. Этот ранний метод, который производил большое количество твердого нежелательного кокса, превратился в современные процессы термического крекинга, включая висбрекинг, паровой крекинг и коксование.

            висбрекинг

            Висбрекинг представляет собой мягкую форму термического крекинга, которая снижает температуру застывания парафинистых остатков и значительно снижает вязкость сырья, не влияя на диапазон его температур кипения. Остаток из колонны атмосферной перегонки подвергают мягкому крекингу в нагревателе при атмосферном давлении. Затем его гасят холодным газойлем для контроля над крекингом и подвергают мгновенному испарению в дистилляционной колонне. Остаточная смола после термического крекинга, которая скапливается на дне колонны фракционирования, испаряется в вакууме в отпарной колонне, а дистиллят направляется на рецикл. (См. рис. 7.)

            Рисунок 7. Процесс висбрекинга

            МАСЛО010F6

            Паровой крекинг

            При паровом крекинге олефины получают путем термического крекинга сырья с большими молекулами углеводородов при давлениях, немного превышающих атмосферное, и при очень высоких температурах. Остаток парового крекинга смешивают с тяжелым топливом. Нафта, полученная в результате парового крекинга, обычно содержит бензол, который извлекают перед гидроочисткой.

            коксующийся

            Коксование является тяжелой формой термического крекинга, используемой для получения прямогонного бензина (лигроина коксования) и различных фракций средних дистиллятов, используемых в качестве сырья для каталитического крекинга. Этот процесс настолько полностью восстанавливает водород из молекулы углеводорода, что остаток представляет собой форму почти чистого углерода, называемую кокс. Двумя наиболее распространенными процессами коксования являются замедленное коксование и непрерывное (контактное или жидкостное) коксование, которые, в зависимости от механизма реакции, времени, температуры и исходного сырья, дают три типа кокса: губчатый, сотовый и игольчатый кокс. (См. рис. 8.)

            Рисунок 8. Процесс коксования

            МАСЛО010F7

              • Замедленное коксование. При замедленном коксовании исходное сырье сначала загружают в ректификационную установку для отделения более легких углеводородов, а затем объединяют с тяжелой рециркулируемой нефтью. Тяжелое сырье подается в печь для коксования и нагревается до высоких температур при низком давлении для предотвращения преждевременного закоксовывания в трубах нагревателя, что приводит к частичному испарению и мягкому крекингу. Смесь жидкость/пар перекачивается из нагревателя в один или несколько барабанов для коксования, где горячий материал выдерживается приблизительно 24 часа (с выдержкой) при низком давлении, пока не расколется на более легкие продукты. После того, как кокс достигает заданного уровня в одном барабане, поток перенаправляется в другой барабан для поддержания непрерывной работы. Пары из барабанов возвращаются в ректификационную установку для разделения газа, нафты и газойлей, а также для повторного использования более тяжелых углеводородов через печь. Полный барабан обрабатывается паром для удаления нерасщепленных углеводородов, охлаждается путем впрыска воды и удаляется из кокса механическим путем с помощью шнека, поднимающегося со дна барабана, или гидравлически путем гидроразрыва коксового слоя водой под высоким давлением, выбрасываемой из вращающегося резца.
              • Непрерывное коксование. Непрерывное (контактное или жидкостное) коксование представляет собой процесс с подвижным слоем, который работает при более низких давлениях и более высоких температурах, чем замедленное коксование. При непрерывном коксовании термический крекинг происходит за счет использования тепла, передаваемого от горячих регенерируемых частиц кокса к сырью в радиальном смесителе, называемом реактор. Газы и пары отбираются из реактора, гасятся для прекращения дальнейшей реакции и фракционируются. Прореагировавший кокс поступает в уравнительный барабан и поднимается в питатель и классификатор, где удаляются более крупные частицы кокса. Оставшийся кокс сбрасывается в подогреватель реактора для повторного использования с сырьем. Процесс является автоматическим в том смысле, что идет непрерывный поток кокса и сырья, а коксование происходит как в реакторе, так и в уравнительном барабане.

                 

                Вопросы здоровья и безопасности

                При коксовании контроль температуры следует поддерживать в узком диапазоне, так как при высоких температурах образуется кокс, который слишком трудно вырезать из барабана. И наоборот, слишком низкие температуры приведут к получению суспензии с высоким содержанием асфальта. Если температура коксования выйдет из-под контроля, может произойти экзотермическая реакция.

                При термическом крекинге при переработке высокосернистой нефти коррозия может возникнуть при температуре металла от 232 °C до 482 °C. По-видимому, кокс образует на металле защитный слой выше 482 °С. Однако сероводородная коррозия возникает, когда температуры выше 482 °C не контролируются должным образом. Коррозии подвержены нижняя часть колонны, высокотемпературные теплообменники, топка и замачивание барабанов. Непрерывные термические изменения вызывают вздутие и растрескивание корпусов коксовых барабанов.

                Впрыск воды или пара используется для предотвращения накопления кокса в трубах печи замедленного коксования. Вода должна быть полностью слита из коксовщика, чтобы не вызвать взрыв при перезарядке горячим коксом. В аварийных ситуациях необходимы альтернативные средства выхода с рабочей платформы на вершину коксовых камер.

                Ожоги могут возникнуть при обращении с горячим коксом, от пара в случае утечки паропровода или от горячей воды, горячего кокса или горячего шлама, которые могут выбрасываться при открытии коксовых установок. Существует возможность воздействия ароматических нафт, содержащих бензол, сероводород и монооксид углерода, а также следовых количеств канцерогенных ПАУ, связанных с коксованием. Сточные кислые воды могут быть сильно щелочными и содержать нефть, сульфиды, аммиак и фенол. Когда кокс перемещается в виде суспензии, в замкнутых пространствах, таких как бункеры для хранения, может происходить истощение кислорода, поскольку влажный уголь поглощает кислород.

                Процессы каталитического крекинга

                Каталитический крекинг расщепляет сложные углеводороды на более простые молекулы, чтобы повысить качество и количество более легких и желательных продуктов и уменьшить количество остатков. Тяжелые углеводороды подвергаются воздействию катализаторов при высокой температуре и низком давлении, которые способствуют химическим реакциям. Этот процесс изменяет молекулярную структуру, превращая тяжелое углеводородное сырье в более легкие фракции, такие как керосин, бензин, сжиженный нефтяной газ, печное топливо и нефтехимическое сырье (см. рис. 9 и рис. 10). Выбор катализатора зависит от сочетания максимально возможной реакционной способности и наилучшей стойкости к истиранию. Катализаторы, используемые в установках крекинга нефтеперерабатывающих заводов, обычно представляют собой твердые материалы (цеолит, гидросиликат алюминия, обработанная бентонитовая глина, фуллерова земля, боксит и алюмосиликат), которые находятся в форме порошков, шариков, гранул или формованных материалов, называемых экструдитами.

                Рисунок 9. Процесс каталитического крекинга

                МАСЛО010F8

                Рисунок 10. Схема процесса каталитического крекинга

                МАСЛО10F27

                Все процессы каталитического крекинга выполняют три основные функции:

                  • Реакция — сырье вступает в реакцию с катализатором и расщепляется на различные углеводороды.
                  • Регенерация - катализатор реактивируется путем сжигания кокса.
                  • Фракционирование – поток крекинг-углеводородов разделяется на различные продукты.

                       

                      Процессы каталитического крекинга очень гибкие, а рабочие параметры можно регулировать в соответствии с изменяющимся спросом на продукцию. Три основных типа процессов каталитического крекинга:

                        • флюидный каталитический крекинг (FCC)
                        • каталитический крекинг с подвижным слоем
                        • термокаталитический крекинг (ТКК).

                             

                            Жидкостный каталитический крекинг

                            Установки каталитического крекинга с псевдоожиженным слоем имеют секцию катализатора (стояк, реактор и регенератор) и секцию фракционирования, которые работают вместе как интегрированная технологическая установка. В FCC используется тонкоизмельченный катализатор, взвешенный в парах масла или газа, который действует как жидкость. Крекинг происходит в питательной трубе (стояке), по которой смесь катализатора и углеводородов протекает через реактор.

                            Процесс FCC смешивает предварительно нагретую углеводородную загрузку с горячим регенерированным катализатором, когда он поступает в стояк, ведущий в реактор. Загрузка соединяется с рециркулирующим маслом в стояке, испаряется и нагревается до температуры реактора с помощью горячего катализатора. По мере продвижения смеси вверх по реактору происходит расщепление загрузки при низком давлении. Этот крекинг продолжается до тех пор, пока пары масла не отделятся от катализатора в циклонах реактора. Полученный поток продукта поступает в колонну, где он разделяется на фракции, при этом часть тяжелой нефти направляется обратно в стояк в качестве рециркулируемого масла.

                            Отработанный катализатор регенерируют для удаления кокса, который накапливается на катализаторе во время процесса. Отработанный катализатор проходит через отпарную колонну катализатора в регенератор, где смешивается с подогретым воздухом, сжигая большую часть коксовых отложений. Добавляется свежий катализатор, а изношенный катализатор удаляется для оптимизации процесса крекинга.

                            Каталитический крекинг с подвижным слоем

                            Каталитический крекинг с подвижным слоем аналогичен каталитическому крекингу с псевдоожиженным слоем; однако катализатор находится в форме гранул, а не мелкодисперсного порошка. Гранулы непрерывно перемещаются по конвейеру или пневматическим подъемным трубам в бункер для хранения в верхней части установки, а затем под действием силы тяжести стекают вниз через реактор в регенератор. Регенератор и бункер изолированы от реактора паровыми затворами. Продукт крекинга разделяется на рециркулирующий газ, нефть, очищенную нефть, дистиллят, лигроин и влажный газ.

                            Термофор каталитического крекинга

                            При термокаталитическом крекинге предварительно нагретое сырье проходит самотеком через слой каталитического реактора. Пары отделяются от катализатора и направляются в ректификационную колонну. Отработанный катализатор регенерируется, охлаждается и рециркулируется, а дымовой газ после регенерации направляется в котел на оксиде углерода для рекуперации тепла.

                            Вопросы здоровья и безопасности

                            Следует проводить регулярные отбор проб и тестирование потоков сырья, продуктов и рецикла, чтобы убедиться, что процесс крекинга работает должным образом и что в технологический поток не попали загрязняющие вещества. Коррозионные вещества или отложения в сырье могут загрязнять газовые компрессоры. При переработке высокосернистой нефти можно ожидать коррозии при температурах ниже
                            482°С. Коррозия возникает там, где присутствуют как жидкая, так и паровая фазы, а также в местах, подверженных локальному охлаждению, таких как сопла и опоры платформы. При обработке исходного сырья с высоким содержанием азота воздействие аммиака и цианида может привести к коррозии, растрескиванию или образованию водородных пузырей на оборудовании из углеродистой стали в системе верхнего погона FCC, что можно минимизировать промывкой водой или ингибиторами коррозии. Промывка водой может использоваться для защиты конденсаторов верхнего погона в основной колонне, подверженных загрязнению гидросульфидом аммония.

                            Критическое оборудование, включая насосы, компрессоры, печи и теплообменники, должно быть осмотрено. Проверки должны включать проверку утечек из-за эрозии или других неисправностей, таких как накопление катализатора на детандерах, закоксовывание верхних фидерных линий из-за остатков сырья и других необычных условий эксплуатации.

                            Жидкие углеводороды в катализаторе или попадающие в поток нагретого воздуха для горения могут вызывать экзотермические реакции. В некоторых процессах необходимо соблюдать осторожность, чтобы гарантировать отсутствие взрывоопасных концентраций пыли катализатора во время перезарядки или утилизации. При выгрузке закоксованного катализатора существует вероятность возгорания сульфида железа. Сульфид железа самовозгорается при контакте с воздухом, поэтому его необходимо смочить водой, чтобы он не стал источником воспламенения паров. Закоксованный катализатор можно либо охладить до температуры ниже 49 °C перед выгрузкой из реактора, либо сначала выгрузить в контейнеры, продутые инертным азотом, а затем охладить перед дальнейшей обработкой.

                            Существует возможность воздействия чрезвычайно горячих углеводородных жидкостей или паров во время отбора технологических проб или в случае утечки или выброса. Кроме того, во время выброса может иметь место воздействие канцерогенных ПАУ, ароматического лигроина, содержащего бензол, высокосернистого газа (топливный газ от таких процессов, как каталитический крекинг и гидроочистка, который содержит сероводород и диоксид углерода), сероводорода и/или газообразного угарного газа. продукт или пар. В процессах крекинга, в которых используются никелевые катализаторы, может происходить непреднамеренное образование высокотоксичного карбонила никеля, что может привести к опасным воздействиям.

                            Регенерация катализатора включает отгонку паром и удаление кокса, что приводит к потенциальному воздействию потоков жидких отходов, которые могут содержать различное количество кислой воды, углеводородов, фенола, аммиака, сероводорода, меркаптана и других материалов, в зависимости от исходного сырья, сырой нефти и процессов. Безопасные методы работы и использование соответствующих средств индивидуальной защиты (СИЗ) необходимы при обращении с отработанным катализатором, перезарядке катализатора или в случае утечек или выбросов.

                            Процесс гидрокрекинга

                            Гидрокрекинг представляет собой двухстадийный процесс, сочетающий каталитический крекинг и гидрирование, при котором дистиллятные фракции крекингятся в присутствии водорода и специальных катализаторов с получением более желаемых продуктов. Гидрокрекинг имеет преимущество перед каталитическим крекингом в том, что сырье с высоким содержанием серы можно перерабатывать без предварительной десульфурации. При этом тяжелое ароматическое сырье превращается в более легкие продукты при очень высоких давлениях и достаточно высоких температурах. Когда исходное сырье имеет высокое содержание парафинов, водород предотвращает образование ПАУ, снижает образование смолы и предотвращает образование кокса на катализаторе. Гидрокрекинг дает относительно большое количество изобутана для сырья для алкилирования, а также вызывает изомеризацию для регулирования температуры застывания и дымообразования, оба из которых важны для высококачественного реактивного топлива.

                            На первом этапе сырье смешивается с рециркулирующим водородом, нагревается и направляется в первичный реактор, где большое количество сырья превращается в средние дистилляты. Соединения серы и азота превращаются с помощью катализатора в реакторе первичной ступени в сероводород и аммиак. Остаток нагревается и направляется в сепаратор высокого давления, где газы, богатые водородом, удаляются и перерабатываются. Оставшиеся углеводороды десорбируются или очищаются от сероводорода, аммиака и легких газов, которые собираются в аккумуляторе, где бензин отделяется от высокосернистого газа.

                            Отпаренные жидкие углеводороды из первого реактора смешиваются с водородом и направляются в реактор второй ступени, где они подвергаются крекингу с получением высококачественного бензина, реактивного топлива и дистиллятной смеси. Эти продукты проходят серию сепараторов высокого и низкого давления для удаления газов, которые перерабатываются. Жидкие углеводороды стабилизируются, разделяются и отгоняются, при этом легкие продукты нафты из установки гидрокрекинга используются для смешивания бензина, а более тяжелые нафты рециркулируются или направляются в установку каталитического риформинга. (См. рис. 11.)

                            Рисунок 11. Процесс гидрокрекинга

                            МАСЛО010F9

                            Вопросы здоровья и безопасности

                            Осмотр и испытание предохранительных устройств важны из-за очень высокого давления в этом процессе. Надлежащее управление технологическим процессом необходимо для защиты от закупоривания слоев реактора. Из-за рабочих температур и присутствия водорода содержание сероводорода в сырье должно быть строго сведено к минимуму, чтобы уменьшить возможность сильной коррозии. Необходимо также учитывать коррозию влажным углекислым газом в зонах конденсации. При переработке сырья с высоким содержанием азота аммиак и сероводород образуют гидросульфид аммония, который вызывает серьезную коррозию при температурах ниже точки росы по воде. Гидросульфид аммония также присутствует при отпарке кислых вод. Поскольку установка гидрокрекинга работает при очень высоких давлениях и температурах, для предотвращения пожаров важно контролировать как утечки углеводородов, так и выбросы водорода.

                            Поскольку это закрытый процесс, воздействие минимально при нормальных условиях эксплуатации. Существует вероятность воздействия алифатической нафты, содержащей бензол, канцерогенные ПАУ, выбросы углеводородного газа и паров, газа с высоким содержанием водорода и сероводорода в результате утечек под высоким давлением. Во время регенерации и замены катализатора может выделяться большое количество монооксида углерода. Паровая отпарка и регенерация катализатора создают потоки отходов, содержащие кислую воду и аммиак. При работе с отработанным катализатором необходимы безопасные методы работы и соответствующие средства индивидуальной защиты. В некоторых процессах необходимо следить за тем, чтобы во время перезарядки не образовывалась взрывоопасная концентрация каталитической пыли. Выгрузка закоксованного катализатора требует особых мер предосторожности для предотвращения пожаров, вызванных сульфидом железа. Закоксованный катализатор следует либо охладить до температуры ниже 49 °C перед сбросом, либо поместить в контейнеры, инертные азотом, до охлаждения.

                            Объединение процессов

                            Два сочетающихся процесса, полимеризация и алкилирование, используются для соединения небольших молекул с дефицитом водорода, называемых олефины, извлекаемый из термического и каталитического крекинга, чтобы создать более желательные запасы бензиновой смеси.

                            полимеризация

                            Полимеризация — это процесс объединения двух или более ненасыщенных органических молекул (олефинов) с образованием одной более тяжелой молекулы с теми же элементами в той же пропорции, что и исходная молекула. Он преобразует газообразные олефины, такие как этилен, пропилен и бутилен, преобразованные на установках термического и жидкостного крекинга, в более тяжелые, более сложные молекулы с более высоким октановым числом, включая нафту и нефтехимическое сырье. Олефиновое сырье предварительно обрабатывают для удаления соединений серы и других нежелательных веществ, а затем пропускают через фосфорный катализатор, обычно твердый катализатор или жидкую фосфорную кислоту, где происходит экзотермическая полимерная реакция. Это требует использования охлаждающей воды и подачи холодного сырья в реактор для контроля температуры при различных давлениях. Кислоту в жидкостях удаляют промывкой щелочью, жидкости фракционируют, а кислотный катализатор рециркулируют. Пар фракционируют для удаления бутанов и нейтрализуют для удаления следов кислоты. (См. рис. 12.)

                            Рисунок 12. Процесс полимеризации

                            МАСЛО10F10

                            В случае контакта воды с фосфорной кислотой, например, во время промывки водой при остановах, произойдет сильная коррозия, ведущая к отказу оборудования. Коррозия также может возникать в трубопроводных коллекторах, ребойлерах, теплообменниках и других местах, где может осаждаться кислота. Существует вероятность воздействия едкого наполнителя (гидроксида натрия), фосфорной кислоты, используемой в процессе или вымываемой во время капитального ремонта, а также пыли катализатора. В случае потери охлаждающей воды существует вероятность неконтролируемой экзотермической реакции.

                            Алкилирование

                            Алкилирование объединяет молекулы олефинов, полученных в результате каталитического крекинга, с молекулами изопарафинов, чтобы увеличить объем и октановое число бензиновых смесей. Олефины реагируют с изопарафинами в присутствии высокоактивного катализатора, обычно серной или плавиковой кислоты (или хлорида алюминия), с образованием парафиновой молекулы с длинной разветвленной цепью, называемой алкоксид (изооктан) с исключительными антидетонационными свойствами. Затем алкилат отделяют и фракционируют. Относительно низкие температуры реакции от 10°C до 16°C для серной кислоты, от 27°C до 0°C для плавиковой кислоты (HF) и 0°C для хлорида алюминия контролируются и поддерживаются за счет охлаждения. (См. рис. 13.)

                            Рисунок 13. Процесс алкилирования

                            МАСЛО10F11

                            Алкилирование серной кислотой. В установках сернокислотного алкилирования каскадного типа сырье, включая пропилен, бутилен, амилен и свежий изобутан, поступает в реактор, где контактирует с сернокислотным катализатором. Реактор разделен на зоны, причем олефины подаются через распределители в каждую зону, а серная кислота и изобутаны перетекают через перегородки из зоны в зону. Теплоту реакции отводят испарением изобутана. Газообразный изобутан удаляют из верхней части реактора, охлаждают и возвращают в цикл, при этом часть направляют в башню депропанизатора. Остаток из реактора отстаивают, а серную кислоту удаляют со дна емкости и рециркулируют. Щелочные и/или водяные скрубберы используются для удаления небольших количеств кислоты из технологического потока, который затем направляется в колонну деизобутанизатора. Верхний погон изобутана дебутанизатора рециркулируют, а оставшиеся углеводороды отделяют в колонне повторной перегонки и/или направляют на смешивание.

                            Алкилирование плавиковой кислотой. Существует два типа процессов алкилирования плавиковой кислотой: Phillips и UOP. В процессе Филлипса олефиновое и изобутановое сырье сушат и подают в комбинированный реактор/отстойник. Углеводород из зоны отстаивания загружают в основную ректификационную колонну. Основные накладные расходы фракционирования идут на депропанизатор. Пропан со следовыми количествами фтористоводородной кислоты (HF) направляется в отпарную колонну HF, а затем подвергается каталитическому обесфториванию, обработке и отправке на хранение. Изобутан выводят из основного ректификатора и рециркулируют в реактор/отстойник, а алкилат со дна основного ректификатора направляют в разделитель.

                            В процессе UOP используются два реактора с отдельными отстойниками. Половину высушенного сырья загружают в первый реактор вместе с рециклом и подпиточным изобутаном, а затем в его отстойник, где рециркулируют кислоту, а углеводород загружают во второй реактор. Другая половина сырья направляется во второй реактор, при этом отстойная кислота рециркулируется, а углеводороды загружаются в основную ректификационную установку. Последующая обработка аналогична технологии Phillips в том, что головной погон из основного ректификационного агрегата направляется в депропанизатор, изобутан рециркулируется, а алкилат направляется в разделитель.

                            Вопросы здоровья и безопасности

                            Серная кислота и фтористоводородная кислота являются опасными химическими веществами, поэтому необходимо соблюдать осторожность при доставке и разгрузке кислоты. Необходимо поддерживать концентрацию серной кислоты на уровне от 85 до 95% для хорошей работы и минимизации коррозии. Для предотвращения коррозии под действием плавиковой кислоты концентрация кислоты внутри технологического блока должна поддерживаться на уровне выше 65 %, а влажность ниже 4 %. Некоторая коррозия и загрязнение в сернокислотных установках возникают в результате разложения эфиров серной кислоты или при добавлении щелочи для нейтрализации. Эти сложные эфиры можно удалить обработкой свежей кислотой и промывкой горячей водой.

                            Сбои могут быть вызваны потерей охлаждающей воды, необходимой для поддержания температуры процесса. Давление на стороне охлаждающей воды и пара теплообменников должно поддерживаться ниже минимального давления на стороне кислотной среды, чтобы предотвратить загрязнение водой. Вентиляционные отверстия могут быть направлены в скрубберы кальцинированной соды для нейтрализации газообразного фтористого водорода или паров плавиковой кислоты перед выбросом. Для локализации технологических установок могут быть предусмотрены бордюры, дренаж и изоляция, чтобы сточные воды можно было нейтрализовать перед выпуском в канализационную систему.

                            Блоки плавиковой кислоты должны быть тщательно осушены и химически очищены перед капитальным ремонтом и входом, чтобы удалить все следы фтористого железа и плавиковой кислоты. После останова, когда использовалась вода, агрегат следует тщательно высушить перед введением фтористоводородной кислоты. Утечки, разливы или выбросы плавиковой кислоты или углеводородов, содержащих плавиковую кислоту, чрезвычайно опасны. Необходимы меры предосторожности для обеспечения бережного обращения с оборудованием и материалами, контактировавшими с кислотой, и их тщательной очистки перед тем, как они покинут технологическую зону или нефтеперерабатывающий завод. Погружные промывочные баки часто используются для нейтрализации оборудования, контактировавшего с плавиковой кислотой.

                            Существует возможность серьезного опасного и токсического воздействия в случае утечек, разливов или выбросов. Прямой контакт с серной или фтористоводородной кислотой вызовет серьезное повреждение кожи и глаз, а вдыхание кислотных туманов или паров углеводородов, содержащих кислоту, вызовет сильное раздражение и повреждение дыхательной системы. Следует использовать специальные предупредительные меры аварийной готовности и обеспечивать защиту, соответствующую потенциальной опасности и возможно затронутым зонам. Безопасные методы работы и соответствующие средства индивидуальной защиты кожи и органов дыхания необходимы там, где существует потенциальное воздействие фтористоводородной и серной кислот во время обычных операций, таких как снятие показаний приборов, проверка и отбор технологических проб, а также во время аварийного реагирования, технического обслуживания и ремонтных работ. Должны быть предусмотрены процедуры, гарантирующие, что защитное снаряжение и одежда, используемые при работе с серной или плавиковой кислотой, включая костюмы химзащиты, головные уборы и бахилы, перчатки, средства защиты лица и глаз, а также средства защиты органов дыхания, тщательно очищены и обеззаражены перед повторным выпуском.

                            Изменение процессов

                            Каталитический риформинг и изомеризация процессы, в ходе которых молекулы углеводородов перестраиваются для получения продуктов с различными характеристиками. После крекинга некоторые потоки бензина, хотя и имеют правильный молекулярный размер, требуют дальнейшей обработки для улучшения их характеристик, поскольку им не хватает некоторых качеств, таких как октановое число или содержание серы. Водородный (паровой) риформинг дает дополнительный водород для использования в процессе гидрогенизации.

                            Каталитический риформинг

                            Процессы каталитического риформинга превращают низкооктановые тяжелые нафты в ароматические углеводороды для нефтехимического сырья и высокооктановые компоненты бензина, называемые реформирует, путем молекулярной перегруппировки или дегидрирования. В зависимости от сырья и катализаторов, продукты риформинга могут быть получены с очень высокими концентрациями толуола, бензола, ксилола и других ароматических соединений, используемых при смешивании бензина и нефтехимической обработке. Водород, важный побочный продукт, отделяется от продукта риформинга для повторного использования и использования в других процессах. Полученный продукт зависит от температуры и давления в реакторе, используемого катализатора и скорости рециркуляции водорода. Некоторые установки каталитического риформинга работают при низком давлении, а другие – при высоком. Некоторые системы каталитического риформинга непрерывно регенерируют катализатор, некоторые установки регенерируют все реакторы во время капитального ремонта, а другие отключают по одному реактору для регенерации катализатора.

                            При каталитическом риформинге исходная нафта предварительно обрабатывается водородом для удаления загрязняющих примесей, таких как соединения хлора, серы и азота, которые могут отравить катализатор. Продукт испаряется и фракционируется в колоннах, где удаляются оставшиеся загрязнители и газы. Десульфурированное нафтовое сырье направляется в установку каталитического риформинга, где нагревается до пара и проходит через реактор со стационарным слоем биметаллического или металлического катализатора, содержащего небольшое количество платины, молибдена, рения или других благородных металлов. Происходят две основные реакции: производство высокооктановых ароматических соединений путем удаления водорода из молекул исходного сырья и превращение нормальных парафинов в разветвленные или изопарафины.

                            В платформинге, еще одном процессе каталитического риформинга, сырье, которое не подвергалось гидрообессериванию, смешивается с рециркулирующим газом и сначала проходит через менее дорогой катализатор. Любые оставшиеся примеси превращаются в сероводород и аммиак и удаляются до прохождения потока через платиновый катализатор. Обогащенный водородом пар рециркулирует для подавления реакций, которые могут отравить катализатор. Выход из реактора разделяется на жидкий риформат, который направляется в отпарную колонну, и газ, который компримируется и рециркулируется. (См. рис. 14.)

                            Рисунок 14. Процесс каталитического риформинга

                            МАСЛО10F12

                            Операционные процедуры необходимы для контроля горячих точек во время запуска. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы не сломать и не раздавить катализатор при загрузке слоев, так как мелкие частицы забивают сита риформера. Необходимы меры предосторожности против пыли при регенерации или замене катализатора. При регенерации катализатора возможны небольшие выбросы оксида углерода и сероводорода.

                            Следует учитывать промывку водой, если в установках риформинга произошло загрязнение стабилизатора из-за образования хлорида аммония и солей железа. Хлорид аммония может образовываться в теплообменниках предварительной обработки и вызывать коррозию и загрязнение. Хлористый водород в результате гидрирования соединений хлора может образовывать кислоты или соли хлорида аммония. Существует вероятность воздействия алифатических и ароматических нафт, богатого водородом технологического газа, сероводорода и бензола в случае утечки или выброса.

                            изомеризация

                            Изомеризация превращает n-бутан, n-пентан и n-гексана в соответствующие изопарафины. Некоторые из обычных прямогонных парафиновых компонентов легкой прямогонной нафты имеют низкое октановое число. Их можно преобразовать в высокооктановые изомеры с разветвленной цепью путем перестройки связей между атомами без изменения числа или типов атомов. Изомеризация аналогична каталитическому риформингу в том, что молекулы углеводородов перестраиваются, но в отличие от каталитического риформинга изомеризация просто превращает нормальные парафины в изопарафины. В изомеризации используется другой катализатор, чем в каталитическом риформинге.

                            Два различных процесса изомеризации - это бутан ( C4) и пентан/гексан. (С5/C6).

                            бутан (С4) изомеризация дает сырье для алкилирования. В низкотемпературном процессе для изомеризации используется высокоактивный катализатор хлорида алюминия или хлористого водорода без нагревателей. n-бутан. Обработанное и предварительно нагретое сырье добавляют к рецикловому потоку, смешивают с HCl и пропускают через реактор (см. рис. 15).

                            Рисунок 15. Изомеризация C4

                            МАСЛО10F22

                            Изомеризация пентана/гексана используется для повышения октанового числа путем превращения n-пентан и n-гексан. В типичном процессе изомеризации пентана/гексана высушенное и десульфурированное сырье смешивают с небольшим количеством органического хлорида и рециркулируемого водорода и нагревают до температуры реактора. Затем его пропускают через металлический катализатор на носителе в первый реактор, где гидрируют бензол и олефины. Затем сырье направляется в реактор изомеризации, где парафины каталитически изомеризуются в изопарафины, охлаждаются и направляются в сепаратор. Сепараторный газ и водород вместе с подпиточным водородом рециркулируют. Жидкость нейтрализуют щелочными материалами и направляют в отпарную колонну, где извлекают и рециркулируют хлористый водород. (См. рис. 16.)

                            Рисунок 16. Процесс изомеризации

                            МАСЛО10F13

                            Если исходное сырье не полностью высушено и десульфурировано, существует вероятность образования кислоты, что приводит к отравлению катализатора и коррозии металла. Нельзя допускать попадания воды или пара в места, где присутствует хлористый водород. Необходимы меры предосторожности для предотвращения попадания HCl в канализацию и водостоки. При использовании твердого катализатора существует вероятность воздействия паров и жидкости изопентана и алифатической нафты, а также богатого водородом технологического газа, соляной кислоты и хлористого водорода, а также пыли.

                            Производство водорода (паровой риформинг)

                            Водород высокой чистоты (от 95 до 99%) необходим для процессов гидродесульфурации, гидрирования, гидрокрекинга и нефтехимии. Если в качестве побочных продуктов процессов нефтепереработки производится недостаточно водорода для удовлетворения общего спроса на нефтепереработку, требуется производство дополнительного водорода.

                            При водородном паровом риформинге десульфурированные газы смешивают с перегретым паром и риформируют в трубах, содержащих катализатор на основе никеля. Реформированный газ, состоящий из пара, водорода, монооксида углерода и диоксида углерода, охлаждается и проходит через конвертеры, где монооксид углерода вступает в реакцию с паром с образованием водорода и диоксида углерода. Двуокись углерода промывается растворами амина и выбрасывается в атмосферу, когда растворы реактивируются при нагревании. Любой монооксид углерода, остающийся в потоке продукта, превращается в метан. (См. рис. 17.)

                            Рисунок 17. Процесс парового риформинга

                            МАСЛО10F14

                            Проверки и испытания должны проводиться там, где существует вероятность выхода клапана из строя из-за загрязняющих примесей в водороде. Унос из щелочных скрубберов для предотвращения коррозии в подогревателях необходимо контролировать, а хлориды из исходного сырья или паровой системы не должны попадать в трубы установки риформинга и загрязнять катализатор. Воздействие может быть вызвано загрязнением конденсата технологическими материалами, такими как щелочи и соединения аминов, а также избытком водорода, монооксидом и диоксидом углерода. Существует вероятность ожогов горячими газами и перегретым паром в случае выброса.

                            Разные процессы нефтепереработки

                            Смазочное базовое масло и восковые процессы

                            Смазочные масла и парафины получают из различных фракций атмосферной и вакуумной перегонки. С изобретением вакуумной перегонки было обнаружено, что парафинистый остаток является лучшей смазкой, чем любой из использовавшихся в то время животных жиров, что стало началом современной технологии очистки углеводородных смазочных материалов, основной целью которой является удаление нежелательных продуктов. таких как асфальты, сульфированные ароматические соединения и парафиновые и изопарафиновые парафины из остаточных фракций для производства высококачественных смазочных материалов. Это делается с помощью ряда процессов, включая деасфальтизацию, экстракцию растворителем и процессы разделения и обработки, такие как депарафинизация и гидроочистка. (См. рис. 18)

                            Рисунок 18. Процесс производства смазочного масла и воска

                            МАСЛО10F15

                            В процессе экстракции восстановленная нефть из вакуумной установки подвергается деасфальтизации пропаном и смешивается с прямогонным смазочным маслом, предварительно нагревается и экстрагируется растворителем для получения сырья, называемого рафинатом. В типичном процессе экстракции, в котором в качестве растворителя используется фенол, сырье смешивается с фенолом в секции обработки при температуре ниже 204 °C. Затем фенол отделяют от рафината и используют повторно. Затем рафинат может быть подвергнут другому процессу экстракции, в котором используется фурфурол для отделения ароматических соединений от неароматических углеводородов с получением рафината более светлого цвета с улучшенным индексом вязкости, а также устойчивостью к окислению и термической стабильности.

                            Депарафинизированный рафинат также может быть подвергнут дальнейшей обработке для улучшения качества базового сырья. Глиняные адсорбенты используются для удаления нестабильных молекул темного цвета из базовых компонентов смазочных масел. Альтернативный процесс, гидроочистка смазочных материалов, заключается в пропускании горячего депарафинированного рафината и водорода через катализатор, который слегка изменяет молекулярную структуру, в результате чего получается масло более светлого цвета с улучшенными характеристиками. Затем обработанные базовые компоненты смазочных масел смешивают и/или компаундируют с присадками, чтобы обеспечить требуемые физические и химические характеристики моторных масел, промышленных смазочных материалов и масел для металлообработки.

                            Два различных типа парафина, получаемого из сырой нефти, представляют собой твердый парафин, получаемый из дистиллятного сырья, и микрокристаллический парафин, производимый из остаточных компонентов. Рафинат из экстракционной установки содержит значительное количество воска, который можно удалить экстракцией растворителем и кристаллизацией. Рафинат смешивают с растворителем, таким как пропан, метилэтилкетон (МЭК) и смесь толуола или метилизобутилкетон (МИБК), и предварительно охлаждают в теплообменниках. Температура кристаллизации достигается за счет испарения пропана в чиллере и питающих баках фильтра. Парафин непрерывно удаляется фильтрами и промывается холодным растворителем для извлечения оставшегося масла. Растворитель извлекают из депарафинизированного рафината путем мгновенного испарения и отгонки с водяным паром и возвращают в цикл.

                            Воск нагревают с горячим растворителем, охлаждают, фильтруют и окончательно промывают, чтобы удалить все следы масла. Перед использованием воск можно подвергнуть гидрообработке, чтобы улучшить его запах и устранить все следы ароматических соединений, чтобы воск можно было использовать в пищевой промышленности. Депарафинизированный рафинат, который содержит небольшое количество парафинов, нафтенов и некоторых ароматических соединений, может быть дополнительно переработан для использования в качестве базовых компонентов смазочных масел.

                            Контроль температуры в установке для обработки важен для предотвращения коррозии от фенола. Воск может засорить канализационные или маслосливные системы и помешать очистке сточных вод. Существует вероятность воздействия технологических растворителей, таких как фенол, пропан, смесь метилэтилкетона и толуола или метилизобутилкетон. Опасность представляет вдыхание углеводородных газов и паров, ароматического лигроина, содержащего бензол, сероводород и технологический газ, богатый водородом.

                            Переработка асфальта

                            После операций первичной перегонки асфальт представляет собой часть остаточного вещества, требующую дальнейшей обработки для придания характеристик, необходимых для его конечного использования. Асфальт для кровельных материалов производится методом продувки воздухом. Остаток нагревают в трубе еще почти до температуры воспламенения и загружают в продувочную башню, куда в течение заданного периода времени подается горячий воздух. При дегидрировании асфальта образуется сероводород, а при окислении образуется диоксид серы. Пар используется для покрытия верхней части колонны, чтобы унести загрязняющие вещества, и проходит через скруббер для конденсации углеводородов.

                            Вакуумная перегонка обычно используется для производства дорожного битума. Остаток нагревают и загружают в колонну, где применяется вакуум для предотвращения растрескивания.

                            Сконденсированный пар из различных процессов производства асфальта будет содержать следовые количества углеводородов. Любое нарушение вакуума может привести к проникновению атмосферного воздуха и последующему возгоранию. При производстве асфальта повышение температуры нижней части вакуумной колонны для повышения эффективности может привести к образованию метана в результате термического крекинга. Это создает пары в резервуарах для хранения асфальта, которые находятся в диапазоне воспламенения, но не обнаруживаются при испытании на вспышку. Продувка воздухом может привести к образованию некоторых многоядерных ароматических соединений (например, ПАУ). Сконденсированный пар из процесса воздушной продувки асфальта также может содержать различные загрязняющие вещества.

                            Процессы подслащивания и очистки углеводородов

                            Многие продукты, такие как термические нафты висбрекинга, коксования или термического крекинга, а также высокосернистые нафты и дистилляты перегонки сырой нефти, требуют обработки для использования в смесях бензина и мазута. Продукты дистилляции, включая керосин и другие дистилляты, могут содержать следовые количества ароматических соединений, а нафтены и базовые компоненты смазочных масел могут содержать воск. Эти нежелательные вещества удаляются либо на промежуточных стадиях очистки, либо непосредственно перед отправкой продуктов на смешивание и хранение с помощью таких процессов очистки, как экстракция растворителем и депарафинизация растворителем. Различные промежуточные и готовые продукты, включая средние дистилляты, бензин, керосин, топливо для реактивных двигателей и высокосернистые газы, необходимо осушать и обессеривать.

                            Обработка производится либо на промежуточной стадии процесса рафинирования, либо непосредственно перед отправкой готовой продукции на смешивание и хранение. Обработка удаляет из масла загрязняющие вещества, такие как органические соединения, содержащие серу, азот и кислород, растворенные металлы, неорганические соли и растворимые соли, растворенные в эмульгированной воде. Обрабатывающие материалы включают кислоты, растворители, щелочи и окисляющие и адсорбирующие агенты. Кислотная обработка используется для улучшения запаха, цвета и других свойств базовых масел, для предотвращения коррозии и загрязнения катализатора, а также для повышения стабильности продукта. Сероводород, удаляемый из «сухого» высокосернистого газа абсорбентом (диэтаноламином), сжигается в факелах, используется в качестве топлива или перерабатывается в серу. Тип обработки и агенты зависят от сырого сырья, промежуточных процессов и спецификаций конечного продукта.

                            Процессы обработки растворителем

                            Экстракция растворителем отделяет ароматические соединения, нафтены и примеси от потоков продуктов путем растворения или осаждения. Экстракция растворителем предотвращает коррозию, защищает катализатор в последующих процессах и улучшает качество готовой продукции за счет удаления ненасыщенных ароматических углеводородов из базовых масел и консистентных смазок.

                            Сырье сушат и подвергают непрерывной противоточной обработке растворителем. В одном процессе сырье промывают жидкостью, в которой вещества, подлежащие удалению, более растворимы, чем в желаемом конечном продукте. В другом процессе добавляют выбранные растворители, вызывая осаждение примесей из продукта. Растворитель отделяют от потока продукта нагреванием, выпариванием или фракционированием, а остаточные следовые количества впоследствии удаляют из рафината путем отгонки с водяным паром или вакуумного мгновенного испарения. Электроосаждение можно использовать для разделения неорганических соединений. Затем растворитель регенерируют для повторного использования в процессе.

                            Типичные химические вещества, используемые в процессе экстракции, включают широкий спектр кислот, щелочей и растворителей, включая фенол и фурфурол, а также окислители и адсорбенты. В процессе адсорбции высокопористые твердые материалы собирают на своей поверхности молекулы жидкости. Выбор конкретных процессов и химических реагентов зависит от характера обрабатываемого сырья, присутствующих загрязнителей и требований к готовому продукту. (См. рис. 19.)

                            Рисунок 19. Процесс экстракции растворителем

                            МАСЛО10F16

                            Депарафинизация растворителем удаляет парафин из дистиллята или остаточных базовых масел и может применяться на любой стадии процесса очистки. При депарафинизации растворителем воскообразное сырье охлаждается в теплообменнике и в холодильнике, а растворитель добавляется, чтобы способствовать образованию кристаллов, которые удаляются вакуумной фильтрацией. Депарафинизированное масло и растворитель испаряются и удаляются, а парафин проходит через водоотстойник, фракционирующий растворитель и испарительную колонну. (См. рис. 20.)

                            Рисунок 20. Процесс депарафинизации растворителем

                            МАСЛО10F17

                            Деасфальтизация растворителем разделяет тяжелые нефтяные фракции для получения тяжелого смазочного масла, сырья для каталитического крекинга и асфальта. Сырье и жидкий пропан (или гексан) перекачиваются в экстракционную колонну при точно контролируемых смесях, температурах и давлениях. Разделение происходит в контакторе с вращающимся диском из-за различий в растворимости. Затем продукты выпаривают и отгоняют паром для извлечения пропана для повторного использования. Деасфальтизация растворителем также удаляет соединения серы и азота, металлы, углеродистые остатки и парафины из сырья. (См. рис. 21.)

                            Рисунок 21. Процесс деасфальтизации растворителем

                            МАСЛО10F18

                            Вопросы здоровья и безопасности.

                            При депарафинизации растворителем нарушение вакуума создает потенциальную опасность возгорания из-за проникновения воздуха в установку. Существует возможность воздействия паров депарафинизирующих растворителей, смеси МЭК и толуола. Хотя экстракция растворителем является закрытым процессом, существует возможность воздействия канцерогенных ПАУ в технологических маслах и растворителей для экстракции, таких как фенол, фурфурол, гликоль, МЭК, амины и другие технологические химикаты во время обработки и эксплуатации.

                            Деасфальтизация требует точного контроля температуры и давления, чтобы избежать опрокидывания. Кроме того, влага, избыток растворителя или падение рабочей температуры могут вызвать пенообразование, что повлияет на температурный контроль продукта и может привести к поломке. Контакт со струями горячего масла может привести к ожогам кожи. Существует возможность воздействия потоков горячей нефти, содержащих канцерогенные полициклические ароматические соединения, сжиженный пропан и пары пропана, сероводород и диоксид серы.

                            Процессы гидроочистки

                            Гидроочистка используется для удаления около 90% загрязняющих веществ, включая азот, серу, металлы и ненасыщенные углеводороды (олефины), из жидких нефтяных фракций, таких как прямогонный бензин. Гидроочистка аналогична гидрокрекингу в том, что и водород, и катализатор используются для обогащения водородом олефинового сырья. Однако степень насыщения не так велика, как при гидрокрекинге. Обычно гидроочистку проводят перед такими процессами, как каталитический риформинг, чтобы катализатор не загрязнялся необработанным сырьем. Гидроочистка также используется перед каталитическим крекингом для снижения содержания серы и повышения выхода продукта, а также для повышения качества среднедистиллятных нефтяных фракций до готового керосина, дизельного топлива и мазута.

                            Процессы гидроочистки различаются в зависимости от сырья и катализаторов. Гидрообессеривание удаляет серу из керосина, снижает характеристики ароматики и смолообразования и насыщает любые олефины. Гидроформинг — это процесс дегидрирования, используемый для извлечения избыточного водорода и получения высокооктанового бензина. Продукты гидроочистки смешивают или используют в качестве сырья для каталитического риформинга.

                            In каталитическая гидрообессериваниесырье деаэрируют, смешивают с водородом, предварительно нагревают и загружают под высоким давлением через каталитический реактор с неподвижным слоем. Водород отделяют и рециркулируют, а продукт стабилизируют в отпарной колонне, где удаляют легкие фракции.

                            Во время этого процесса соединения серы и азота, присутствующие в сырье, превращаются в сероводород ( H2S) и аммиак (NH3). Остаточный сероводород и аммиак удаляют либо путем отпарки с водяным паром, либо с помощью комбинированного сепаратора высокого и низкого давления, либо с помощью аминовой промывки, при которой сероводород извлекается в виде высококонцентрированного потока, подходящего для преобразования в элементарную серу. (См. рис. 22 и рис. 23.)

                            Рисунок 22. Процесс гидрообессеривания

                            МАСЛО10F19

                            Рисунок 23. Схема процесса гидрообессеривания

                            МАСЛО10F26

                            При гидроочистке содержание сероводорода в сырье должно строго контролироваться до минимума, чтобы уменьшить коррозию. Хлористый водород может образовываться и конденсироваться в виде соляной кислоты в низкотемпературных частях агрегата. Гидросульфид аммония может образовываться в высокотемпературных установках высокого давления. В случае выброса существует вероятность воздействия паров ароматической нафты, содержащих бензол, сероводород или газообразный водород, или аммиака в случае утечки или разлива кислой воды. Фенол также может присутствовать, если перерабатывается сырье с высокой температурой кипения.

                            Чрезмерное время контакта и/или температура вызовут закоксовывание устройства. При выгрузке закоксованного катализатора из установки необходимо соблюдать меры предосторожности, чтобы предотвратить возгорание сульфида железа. Закоксованный катализатор следует охладить до температуры ниже 49 °C перед удалением или выгрузить в бункеры, инертные азотом, где его можно охладить перед дальнейшей обработкой. Можно использовать специальные антипенные добавки для предотвращения отравления катализатора из-за переноса силикона в сырье для коксования.

                            Другие процессы подслащивания и лечения

                            Процессы обработки, сушки и подслащивания используются для удаления примесей из смеси. (См. рис. 24.)

                            Рисунок 24. Процессы подслащивания и обработки

                            МАСЛО10F20

                            В процессах подслащивания используется воздух или кислород. При попадании в эти процессы избыточного кислорода возможно возникновение пожара в отстойнике из-за образования статического электричества. Существует вероятность воздействия сероводорода, диоксида серы, каустика (гидроксид натрия), отработанного каустика, отработанного катализатора (Merox), пыли катализатора и подсластителей (карбоната натрия и бикарбоната натрия).

                            Аминовые установки (очистка кислых газов)

                            Сернистый газ (топливный газ от таких процессов, как каталитический крекинг и гидроочистка, который содержит сероводород и двуокись углерода) должен быть обработан, прежде чем его можно будет использовать в качестве топлива для нефтеперерабатывающих заводов. Аминовые установки удаляют кислотные примеси из высокосернистого газа и потоков углеводородов. На аминовых установках газообразные и жидкие углеводородные потоки, содержащие диоксид углерода и/или сероводород, направляются в газоабсорбционную колонну или жидкостный контактор, где кислотные загрязнители поглощаются противоточными растворами аминов — моноэтаноламином (МЭА), диэтаноламином (ДЭА) или метилдиэтаноламином. (МДЭА). Отпаренный газ или жидкость удаляют сверху, а амин направляют в регенератор. В регенераторе кислотные компоненты удаляются за счет нагревания и повторного кипячения и утилизируются, а амин рециркулируется.

                            Чтобы свести к минимуму коррозию, необходимо установить надлежащие методы эксплуатации, а также контролировать температуру днища регенератора и ребойлера. Кислород не должен попадать в систему, чтобы предотвратить окисление амина. Существует возможность воздействия соединений аминов (например, МЭА, ДЭА, МДЭА), сероводорода и двуокиси углерода.

                            Подслащивание и сушка

                            Подслащивание (удаление меркаптанов) обрабатывает соединения серы (сероводород, тиофен и меркаптан) для улучшения цвета, запаха и устойчивости к окислению, а также снижает концентрацию двуокиси углерода в бензине. Некоторые меркаптаны удаляются при контакте продукта с водорастворимыми химическими веществами (например, серной кислотой), которые реагируют с меркаптанами. Каустическая жидкость (гидроксид натрия), аминовые соединения (диэтаноламин) или подсластитель катализатора с неподвижным слоем могут использоваться для превращения меркаптанов в менее нежелательные дисульфиды.

                            Сушка продукта (удаление воды) осуществляется путем абсорбции воды с использованием или без использования адсорбирующих агентов. Некоторые процессы одновременно сушат и подслащивают за счет адсорбции на молекулярных ситах.

                            Извлечение серы

                            Рекуперация серы удаляет сероводород из кислых газов и потоков углеводородов. Процесс Клауса превращает сероводород в элементарную серу за счет использования термических и каталитических реакций. После сжигания сероводорода в контролируемых условиях в емкостных реакторах удаляются вода и углеводороды из потоков исходного газа, которые затем подвергаются воздействию катализатора для извлечения дополнительного количества серы. Пары серы от сжигания и конверсии конденсируются и извлекаются.

                            Очистка хвостовых газов

                            Как окисление, так и восстановление используются для обработки остаточных газов установок по извлечению серы, в зависимости от состава газа и экономики нефтеперерабатывающего завода. В процессах окисления отходящие газы сжигаются для преобразования всех соединений серы в диоксид серы, а в процессах восстановления соединения серы преобразуются в сероводород.

                            Очистка от сероводорода

                            Очистка от сероводорода является первичным процессом обработки углеводородного сырья, используемым для предотвращения отравления катализатора. В зависимости от сырья и природы загрязняющих веществ методы десульфурации будут варьироваться от абсорбции активированным углем при температуре окружающей среды до высокотемпературного каталитического гидрирования с последующей обработкой оксидом цинка.

                            Насыщенные и ненасыщенные газовые установки

                            Сырье с различных установок нефтепереработки направляется на газоперерабатывающие заводы, где удаляются бутаны и бутены для использования в качестве сырья для алкилирования, более тяжелые компоненты направляются на смешивание с бензином, пропан извлекается для получения сжиженного нефтяного газа, а пропилен удаляется для использования в нефтехимии.

                            Газовые установки отделять компоненты от газов нефтепереработки, в том числе бутаны для алкилирования, пентаны для смешивания с бензином, сжиженный нефтяной газ для топлива и этан для нефтехимии. Существует два различных процесса насыщенного газа: абсорбция-фракционирование или прямое фракционирование. При абсорбционно-фракционировании газы и жидкости из различных установок подаются в абсорбер/деэтанизатор, где C2 и более легкие фракции отделяются путем абсорбции тощей нефти и удаляются для использования в качестве топливного газа или сырья для нефтехимии. Оставшиеся более тяжелые фракции отгоняются и отправляются в дебутанизатор, а тощее масло возвращается обратно в абсорбер/деэтанизатор. С3/C4 отделяют от пентанов в дебутанизаторе, очищают от сероводорода и подают в разделитель для разделения пропана и бутана. Стадия абсорбции исключается в установках фракционирования. Процессы насыщения газом зависят от спроса на сырье и продукцию.

                            Коррозия возникает от присутствия сероводорода, углекислого газа и других соединений в результате предварительной обработки. Потоки, содержащие аммиак, должны быть высушены перед переработкой. Противообрастающие присадки используются в абсорбирующем масле для защиты теплообменников. Ингибиторы коррозии используются для контроля коррозии в воздушных системах. Существует возможность воздействия сероводорода, двуокиси углерода, гидроксида натрия, МЭА, ДЭА и МДЭА, оставшихся после предыдущей обработки.

                            Ненасыщенные газовые установки извлечение легких углеводородов из потоков влажного газа из установок каталитического крекинга и замедленного коксования, накопителей верхнего погона или приемников фракционирования. В типичном процессе влажные газы сжимаются и обрабатываются амином для удаления сероводорода либо до, либо после поступления в фракционирующий абсорбер, где они смешиваются с параллельным потоком дебутанизированного бензина. Легкие фракции отделяются при нагревании в ребойлере, при этом отходящие газы направляются в губчатый абсорбер, а кубовые фракции направляются в дебутанизатор. Часть дебутанизированного углеводорода рециркулируется, а остаток направляется в разделитель для разделения. Верхние газы направляются в депропанизатор для использования в качестве сырья установки алкилирования. (См. рис. 25.)

                            Рисунок 25. Процесс установки ненасыщенного газа

                            МАСЛО10F21

                            Коррозия может возникать из-за влажного сероводорода и цианидов на заводах по производству ненасыщенного газа, которые работают с исходным сырьем FCC. Коррозия от сероводорода и отложений в секциях высокого давления газовых компрессоров от соединений аммония возможны при поступлении сырья из установки замедленного коксования или ТКС. Существует вероятность воздействия сероводорода и соединений аминов, таких как МЭА, ДЭА и МДЭА.

                            Процессы смешивания бензина, дистиллятного топлива и смазочных материалов

                            Смешивание — это физическая смесь ряда различных фракций жидких углеводородов для получения готовых продуктов с определенными желаемыми характеристиками. Продукты можно смешивать в потоке через коллекторную систему или смешивать партиями в резервуарах и емкостях. Поточное смешивание бензина, дистиллятов, реактивного топлива и базовых компонентов смазочных материалов осуществляется путем впрыскивания пропорционального количества каждого компонента в основной поток, где турбулентность способствует тщательному смешиванию.

                              • Бензины представляют собой смеси риформатов, алкилатов, прямогонного бензина, бензина термического и каталитического крекинга, бензина коксования, бутана и соответствующих присадок.
                              • Мазут и дизельное топливо представляют собой смеси дистиллятов и рецикловых масел, а топливо для реактивных двигателей может быть прямогонным дистиллятом или смешано с нафтой.
                              • Смазочные масла представляют собой смеси очищенных базовых масел.
                              • Асфальт смешивается из различных остатков в зависимости от его предполагаемого использования.

                                     

                                    Присадки часто подмешивают в бензин и моторные топлива во время или после смешивания для придания специфических свойств, не присущих нефтяным углеводородам. Эти присадки включают в себя октаноповышатели, антидетонаторы, антиоксиданты, ингибиторы смолообразования, ингибиторы пенообразования, ингибиторы ржавчины, очистители карбюратора (угольные), моющие средства для очистки форсунок, дизельные одоранты, цветные красители, антистатические дистилляты, бензиновые окислители, такие как метанол, этанол и метилтретбутиловый эфир, дезактиваторы металлов и др.

                                    Операции периодического и поточного смешивания требуют строгого контроля для поддержания желаемого качества продукта. Разливы должны быть очищены, а утечки отремонтированы, чтобы избежать скольжения и падений. С добавками в бочках и мешках необходимо обращаться надлежащим образом, чтобы избежать деформации и воздействия. Во время смешивания существует возможность контакта с опасными добавками, химическими веществами, бензолом и другими материалами, и для минимизации воздействия необходимы соответствующие технические средства контроля, средства индивидуальной защиты и надлежащая гигиена.

                                    Вспомогательные операции НПЗ

                                    Вспомогательные операции, поддерживающие процессы нефтепереработки, включают те, которые обеспечивают технологическое тепло и охлаждение; обеспечить сброс давления; контролировать выбросы в атмосферу; сбор и очистка сточных вод; обеспечивать коммунальные услуги, такие как электроэнергия, пар, воздух и заводские газы; а также перекачивать, хранить, обрабатывать и охлаждать технологическую воду.

                                    Очистки сточных вод

                                    Сточные воды нефтеперерабатывающих заводов включают конденсированный пар, отпарную воду, отработанные щелочные растворы, продувку градирен и котлов, промывную воду, воду нейтрализации щелочных и кислотных отходов и другую воду, связанную с технологическим процессом. Сточные воды обычно содержат углеводороды, растворенные вещества, взвешенные вещества, фенолы, аммиак, сульфиды и другие соединения. Очистка сточных вод применяется для технической воды, сточных вод и сточных вод перед их сбросом. Для этих обработок могут потребоваться разрешения, или должна быть переработка.

                                    Существует вероятность возгорания, если пары сточных вод, содержащих углеводороды, достигнут источника воспламенения в процессе очистки. Существует вероятность воздействия различных химических веществ и отходов во время отбора проб, проверки, технического обслуживания и капитального ремонта.

                                    предварительная обработка

                                    Предварительная очистка – это первоначальное отделение углеводородов и твердых частиц от сточных вод. Сепараторы API, пластины-перехватчики и отстойники используются для удаления взвешенных углеводородов, нефтесодержащего шлама и твердых частиц путем гравитационного разделения, скимминга и фильтрации. Кислые сточные воды нейтрализуют аммиаком, известью или кальцинированной содой. Щелочные сточные воды обрабатываются серной кислотой, соляной кислотой, дымовыми газами с высоким содержанием углекислого газа или серой. Некоторые эмульсии масло-в-воде сначала нагревают, чтобы помочь разделить масло и воду. Гравитационное разделение зависит от различной удельной массы воды и несмешивающихся масляных глобул, что позволяет снимать свободную нефть с поверхности сточных вод.

                                    Отгонка кислой воды

                                    Вода, содержащая сульфиды, называемая кислой водой, образуется в процессах каталитического крекинга и гидроочистки, а также всякий раз, когда пар конденсируется в присутствии газов, содержащих сероводород.

                                    Отпарка используется для сточных вод, содержащих сульфиды и/или аммиак, а экстракция растворителем используется для удаления фенолов из сточных вод. Сточные воды, подлежащие повторному использованию, могут потребовать охлаждения для отвода тепла и/или окисления путем распыления или отгонки воздухом для удаления любых оставшихся фенолов, нитратов и аммиака.

                                    Вторичная обработка

                                    После предварительной обработки взвешенные вещества удаляются осаждением или воздушной флотацией. Сточные воды с низким содержанием твердых частиц просеиваются или фильтруются, и для облегчения разделения могут быть добавлены флокулянты. Материалы с высокими адсорбционными характеристиками используются в фильтрах с неподвижным слоем или добавляются в сточные воды для образования взвеси, которая удаляется осаждением или фильтрацией. Процессы вторичной очистки биологически разлагают и окисляют растворимые органические вещества за счет использования активного ила, неаэрируемых или аэрируемых отстойников, методов капельной фильтрации или анаэробной обработки. Дополнительные методы очистки используются для удаления масел и химических веществ из сточных вод.

                                    Третичное лечение

                                    Третичная очистка удаляет определенные загрязняющие вещества, чтобы соответствовать нормативным требованиям к выбросам. Эти обработки включают хлорирование, озонирование, ионный обмен, обратный осмос, адсорбцию активированным углем и другие. Сжатый кислород может распыляться в потоки сточных вод для окисления определенных химических веществ или для удовлетворения нормативных требований по содержанию кислорода.

                                    Охлаждающие башни

                                    Градирни отводят тепло от технологической воды за счет испарения и передачи скрытого тепла между горячей водой и воздухом. Два типа башен - противоточные и перекрестные.

                                      • При противоточном охлаждении горячая технологическая вода перекачивается в самый верхний напор и стекает через градирню. Многочисленные ламели или распылительные форсунки расположены по всей длине градирни для рассеивания потока воды и облегчения охлаждения. Одновременно воздух поступает в нижнюю часть башни, создавая одновременный поток воздуха против воды. Градирни с принудительной тягой имеют вентиляторы на выходе воздуха. Градирни с принудительной тягой имеют вентиляторы или воздуходувки на входе воздуха.
                                      • Башни с поперечным потоком обеспечивают поток воздуха под прямым углом к ​​потоку воды по всей конструкции.

                                         

                                        Рециркулирующая охлаждающая вода должна быть обработана для удаления примесей и любых растворенных углеводородов. Примеси в охлаждающей воде могут вызывать коррозию и загрязнять трубопроводы и теплообменники, накипь от растворенных солей может откладываться на трубах, а деревянные градирни могут быть повреждены микроорганизмами.

                                        Вода в градирне может быть загрязнена технологическими материалами и побочными продуктами, в том числе двуокисью серы, сероводородом и двуокисью углерода, с последующим воздействием. Существует возможность воздействия химикатов для обработки воды или сероводорода, когда сточные воды очищаются в градирнях. Поскольку вода насыщается кислородом при охлаждении воздухом, вероятность коррозии возрастает. Одним из способов предотвращения коррозии является добавление в охлаждающую воду вещества, образующего защитную пленку на трубах и других металлических поверхностях.

                                        Когда охлаждающая вода загрязнена углеводородами, горючие пары могут испаряться в нагнетаемый воздух. При наличии источника воспламенения или молнии может начаться пожар. Опасность возгорания существует при наличии относительно сухих участков в градирнях с вытяжной тягой горючей конструкции. Потеря питания вентиляторов градирни или водяных насосов может привести к серьезным последствиям в технологических операциях.

                                        Генерация пара

                                        Пар производится за счет работы нагревателей и котлов на центральных парогенерирующих установках и на различных технологических установках с использованием тепла дымовых газов или других источников. Системы парогенерации включают в себя:

                                          • нагреватели (печи) с их горелками и системой воздуха для горения
                                          • системы тяги или давления для удаления дымовых газов из печи, воздуходувки и системы сжатого воздуха, которые закрывают отверстия для предотвращения утечки дымовых газов.
                                          • котлы, состоящие из ряда труб, по которым пароводяная смесь проходит через топку, обеспечивая максимальную теплопередачу (эти трубы проходят между парораспределительными барабанами в верхней части котла и водосборными барабанами в нижней части котла)
                                          • паровые барабаны для сбора пара и направления его в пароперегреватель перед поступлением в парораспределительную систему.

                                                 

                                                Наиболее потенциально опасной операцией при производстве пара является пуск подогревателя. Горючая смесь газа и воздуха может образоваться в результате пропадания пламени на одной или нескольких горелках во время розжига. Для каждого типа блока требуются специальные процедуры запуска, включая продувку перед розжигом и аварийные процедуры в случае пропусков зажигания или пропадания пламени горелки. Если питательная вода заканчивается, а котлы сухие, трубы перегреваются и выходят из строя. Избыток воды будет унесен в систему распределения пара, что приведет к повреждению турбин. Котлы должны иметь системы непрерывной или периодической продувки для удаления воды из паровых барабанов и ограничения образования накипи на лопатках турбин и трубах пароперегревателя. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы не перегреть пароперегреватель во время пуска и останова. Должны быть предусмотрены альтернативные источники топлива на случай потери топливного газа из-за остановки установки НПЗ или аварийной ситуации.

                                                Топливо для обогревателя

                                                В нагревателях может использоваться любой вид топлива или любая комбинация видов топлива, включая нефтеперерабатывающий газ, природный газ, мазут и порошкообразный уголь. Отходящие газы нефтепереработки собираются из технологических установок и объединяются с природным газом и сжиженным нефтяным газом в балансировочном барабане топливного газа. Уравновешивающий барабан обеспечивает постоянное давление в системе, достаточно стабильное содержание топлива в БТЕ (энергии) и автоматическое разделение взвешенных жидкостей в парах газа, а также предотвращает попадание больших порций конденсата в распределительную систему.

                                                Мазут, как правило, представляет собой смесь сырой нефти нефтепереработки и остатков прямой перегонки и крекинга, смешанную с другими продуктами. Мазутная система подает топливо к технологическим агрегатам и парогенераторам при требуемых температурах и давлениях. Мазут нагревается до температуры перекачивания, всасывается через грубое всасывающее сито, перекачивается в нагреватель с контролем температуры, а затем через мелкоячеистое сито перед сжиганием. Отводные бачки, предусмотренные на технологических установках, используются для удаления жидкости из топливного газа перед сжиганием.

                                                В одном примере выработки тепла на технологической установке котлы на оксиде углерода (CO) утилизируют тепло в установках каталитического крекинга, поскольку моноксид углерода в дымовых газах сжигается до полного сгорания. В других процессах рекуператоры отработанного тепла используют тепло дымовых газов для производства пара.

                                                Раздача пара

                                                Пар обычно вырабатывается нагревателями и котлами, объединенными в один блок. Пар выходит из котлов под самым высоким давлением, необходимым для технологических установок или электрогенератора. Затем давление пара снижается в турбинах, которые приводят в действие технологические насосы и компрессоры. Когда пар нефтеперерабатывающих заводов также используется для привода генераторов паровых турбин для производства электроэнергии, пар должен производиться при гораздо более высоком давлении, чем требуется для технологического пара. Система распределения пара состоит из клапанов, фитингов, трубопроводов и соединений, соответствующих давлению транспортируемого пара. Большая часть пара, используемого на нефтеперерабатывающем заводе, конденсируется в воду в теплообменниках и повторно используется в качестве питательной воды для котлов или сбрасывается для очистки сточных вод.

                                                Паровая питательная вода

                                                Подача питательной воды является важной частью производства пара. В систему парогенерации всегда должно поступать столько фунтов воды, сколько фунтов пара выходит из нее. Вода, используемая для производства пара, не должна содержать примесей, в том числе минералов и растворенных примесей, которые могут повредить систему или повлиять на ее работу. Взвешенные вещества, такие как ил, сточные воды и масло, образующие накипь и шлам, коагулируются или фильтруются из воды. Растворенные газы, особенно двуокись углерода и кислород, вызывающие коррозию котла, удаляются деаэрацией и обработкой. Растворенные минералы, такие как соли металлов, кальций и карбонаты, которые вызывают накипь, коррозию и отложения на лопатках турбины, обрабатывают известью или кальцинированной содой, чтобы осадить их из воды. В зависимости от характеристик сырая питательная вода для котлов может подвергаться очистке путем осветления, отстаивания, фильтрации, ионного обмена, деаэрации и внутренней очистки. Рециркулирующая охлаждающая вода также должна очищаться от углеводородов и других загрязнителей.

                                                Технологические нагреватели, теплообменники и охладители

                                                Технологические нагреватели и теплообменники предварительно нагревают сырье в дистилляционных колоннах и в процессах нефтепереработки до температуры реакции. Основная часть тепла, подаваемого в технологические установки, поступает от нагревателей, установленных на установках подогрева сырой нефти и установки риформинга, нагревателях коксовых печей и крупноколонных ребойлерах, которые работают на нефтеперерабатывающем или природном газе, дистиллятах и ​​остаточных маслах. Нагреватели обычно разрабатываются для конкретных технологических операций, и большинство из них имеют цилиндрическую вертикальную или коробчатую конструкцию. В теплообменниках для подвода тепла используется либо пар, либо горячий углеводород, поступающий из какой-либо другой части процесса.

                                                Тепло от некоторых процессов также отводится воздушными и водяными теплообменниками, лопастными вентиляторами, охладителями газа и жидкости и верхними конденсаторами или путем передачи тепла другим системам. Базовая холодильная система с механической парокомпрессией предназначена для обслуживания одной или нескольких технологических установок и включает в себя испаритель, компрессор, конденсатор, органы управления и трубопроводы. Обычными хладагентами являются вода, смесь спирта и воды или различные растворы гликоля.

                                                Необходимы средства обеспечения достаточной тяги или продувки паром, чтобы снизить вероятность взрывов при возгорании в нагревательных печах. Для каждого типа агрегата требуются специальные процедуры запуска и действий в аварийных ситуациях. Если огонь попадет на ребристые вентиляторы, это может привести к отказу из-за перегрева. Если горючий продукт вытекает из теплообменника или охладителя из-за утечки, может возникнуть пожар.

                                                Необходимо убедиться, что все давление снято с трубок нагревателя, прежде чем снимать какие-либо коллекторы или фитинговые заглушки. Следует предусмотреть возможность сброса давления в трубопроводных системах теплообменников в случае их закупорки при заполнении жидкостью. При выходе из строя средств управления могут возникать колебания температуры и давления на обеих сторонах теплообменника. Если трубки теплообменника выходят из строя и технологическое давление превышает давление в нагревателе, продукт может попасть в нагреватель с последствиями для последующих процессов. Если давление меньше, поток нагревателя может попасть в поток технологической жидкости. Если в охладителях жидкости или газа происходит потеря циркуляции, повышенная температура продукта может повлиять на последующие операции, что потребует сброса давления.

                                                В зависимости от топлива, технологического процесса и конструкции агрегата существует возможность воздействия сероводорода, монооксида углерода, углеводородов, шлама питательной воды паровых котлов и химикатов для обработки воды. Следует избегать контакта кожи с продувкой котла, которая может содержать фенольные соединения. Возможно воздействие лучистого тепла, перегретого пара и горячих углеводородов.

                                                Системы сброса давления и факельные системы

                                                Технические средства контроля, которые включены в процессы, включают снижение концентрации легковоспламеняющихся паров путем вентиляции, разбавления и инертизации. Герметизация используется для поддержания давления в диспетчерских выше атмосферного, чтобы уменьшить возможность проникновения паров. Предусмотрены системы сброса давления для контроля паров и жидкостей, которые высвобождаются устройствами для сброса давления и продувками. Сброс давления — это автоматический запланированный сброс, когда рабочее давление достигает заданного уровня. Продувка обычно относится к преднамеренному выбросу материала, например, при продувке при запуске технологических установок, продувке печей, остановах и аварийных ситуациях. Разгерметизация паров – это быстрое удаление паров из сосудов под давлением в случае аварийной ситуации. Это может быть достигнуто за счет использования разрывной мембраны, обычно настроенной на более высокое давление, чем предохранительный клапан.

                                                Предохранительные клапаны

                                                Предохранительные клапаны, используемые для регулирования давления воздуха, пара, газа, паров углеводородов и жидкости, открываются пропорционально увеличению давления по сравнению с нормальным рабочим давлением. Предохранительные клапаны, предназначенные в первую очередь для выпуска больших объемов пара, обычно открываются на полную мощность. Избыточное давление, необходимое для открытия клапанов сброса жидкости, когда не требуется сброс большого объема, увеличивается по мере подъема клапана из-за повышенного сопротивления пружины. Предохранительные клапаны с пилотным управлением, пропускная способность которых в шесть раз превышает пропускную способность обычных предохранительных клапанов, используются там, где требуется более плотное уплотнение и выброс большего объема. Нелетучие жидкости обычно перекачиваются в системы разделения и регенерации нефти и воды, а летучие жидкости направляются в установки, работающие при более низком давлении.

                                                Вспышки

                                                Типичная закрытая система сброса давления и факельная система включает в себя предохранительные клапаны и линии от технологических установок для сбора выбросов, разделительные барабаны для разделения паров и жидкостей, уплотнения и/или продувочный газ для защиты от обратного воспламенения, а также факельную и запальную систему, которая сжигает пары, если выброс непосредственно в атмосферу не допускается. В наконечник факела можно вводить пар, чтобы уменьшить видимый дым.

                                                Нельзя допускать попадания жидкостей в систему удаления паров. Факельные бочки и факелы должны быть достаточно большими, чтобы выдерживать аварийную продувку, а в бочках требуется сброс в случае избыточного давления. Обеспечьте клапаны сброса давления там, где существует вероятность избыточного давления в процессах нефтепереработки, например, по следующим причинам:

                                                  • потеря охлаждающей воды, что может привести к значительному увеличению перепада давления в конденсаторах, что, в свою очередь, приведет к увеличению давления в технологической установке
                                                  • быстрое испарение и повышение давления при впрыске жидкости с более низкой температурой кипения, включая воду, в технологический сосуд, работающий при более высоких температурах
                                                  • расширение пара и результирующее избыточное давление из-за перегрева технологического пара, неисправных нагревателей или пожара
                                                  • выход из строя автоматики, закрытые выходы, выход из строя теплообменника и т. д.
                                                  • внутренний взрыв, химическая реакция, тепловое расширение, накопление газов и т. д.
                                                  • потеря флегмы, вызывающая повышение давления в дистилляционных колоннах.

                                                            Поскольку количество флегмы влияет на объем паров, выходящих из дистилляционной колонны, уменьшение объема вызывает падение давления в конденсаторах и повышение давления в дистилляционных колоннах.

                                                            Техническое обслуживание важно, потому что клапаны должны функционировать должным образом. Общие проблемы с работой клапана включают в себя:

                                                              • невозможность открытия при заданном давлении из-за закупоривания входного или выходного отверстия клапана или коррозии, препятствующей правильной работе держателя диска и направляющих
                                                              • невозможность повторной посадки после открытия из-за загрязнения, коррозии или отложений на седле или движущихся частях, или из-за твердых частиц в газовом потоке, разрезающих диск клапана
                                                              • вибрация и преждевременное открытие из-за того, что рабочее давление слишком близко к заданному значению клапана.

                                                                   

                                                                  Утилиты

                                                                  Вода. В зависимости от местоположения и общественных ресурсов нефтеперерабатывающие заводы могут использовать для питья и технической воды воду из общественных источников или, возможно, должны будут перекачивать и обрабатывать питьевую воду самостоятельно. Обработка может включать широкий спектр требований, от обессоливания до фильтрации, хлорирования и испытаний.

                                                                  канализация. Кроме того, в зависимости от наличия общественных или частных очистных сооружений за пределами площадки, нефтеперерабатывающим заводам, возможно, придется обеспечить получение разрешений, сбор, очистку и удаление своих бытовых отходов.

                                                                  электрическая мощность. Нефтеперерабатывающие заводы либо получают электроэнергию из внешних источников, либо производят ее самостоятельно, используя электрогенераторы, приводимые в движение паровыми турбинами или газовыми двигателями. Зоны классифицируются в зависимости от типа электрической защиты, необходимой для предотвращения воспламенения паров от искры или сдерживания взрыва внутри электрического оборудования. Электрические подстанции, которые обычно располагаются в неклассифицированных зонах, вдали от источников паров легковоспламеняющихся углеводородов или водяных брызг градирен, содержат трансформаторы, автоматические выключатели и переключатели питающих цепей. Подстанции подают электроэнергию на распределительные станции в пределах площадей технологических установок. Распределительные станции могут располагаться в классифицированных зонах при условии соблюдения требований электрической классификации. В распределительных станциях обычно используется заполненный жидкостью трансформатор, оснащенный маслонаполненным или воздушным разъединителем.

                                                                  Для защиты от поражения электрическим током следует применять обычные меры предосторожности в отношении электробезопасности, в том числе наличие сухих оснований, предупреждающие знаки о высоком напряжении и ограждения. Работники должны быть ознакомлены с правилами электробезопасности на НПЗ. Блокировка/маркировка и другие соответствующие безопасные методы работы должны быть реализованы для предотвращения подачи напряжения во время выполнения работ на высоковольтном электрическом оборудовании. Опасные воздействия могут возникать при работе с трансформаторами и переключателями, которые содержат диэлектрическую жидкость, требующую особых мер предосторожности при обращении. Эти вопросы более подробно обсуждаются в других разделах этого руководства. Энциклопедия.

                                                                  Турбинные, газовые и воздушные компрессоры

                                                                  Воздушные и газовые компрессоры

                                                                  Системы вытяжной вентиляции и подачи воздуха на НПЗ предназначены для улавливания или разбавления газов, паров, пыли и паров, которые могут загрязнять рабочие помещения или внешнюю атмосферу. Захваченные загрязняющие вещества утилизируются, если это возможно, или направляются в системы удаления после очистки или сжигания. Системы подачи воздуха включают в себя компрессоры, охладители, воздухоприемники, осушители воздуха, органы управления и распределительные трубопроводы. Воздуходувки также используются для подачи воздуха в определенные процессы. Заводской воздух подается для работы пневматических инструментов, регенерации катализатора, технологических нагревателей, паровоздушного удаления кокса, окисления кислой воды, очистки бензина, продувки асфальта и других целей. Приборный воздух предназначен для использования в пневматических приборах и устройствах управления, пневматических двигателях и продувочных соединениях. Растительный газ, такой как азот, используется для инертизации сосудов и других целей. Для газа и сжатого воздуха используются как поршневые, так и центробежные компрессоры.

                                                                  Воздушные компрессоры должны располагаться так, чтобы на всасывание не попадали легковоспламеняющиеся пары или агрессивные газы. В случае утечки в газовых компрессорах существует вероятность возгорания. Отбойные барабаны необходимы для предотвращения попадания брызг жидкости в газовые компрессоры. Если газы загрязнены твердыми материалами, необходимы сетчатые фильтры. Отказ автоматического управления компрессором повлияет на технологические процессы. Если максимальное давление потенциально может превышать расчетное давление компрессора или технологического оборудования, необходимо предусмотреть сброс давления. Необходимо ограждение открытых движущихся частей компрессоров. Компрессорные здания должны быть должным образом классифицированы с точки зрения электробезопасности, а также должны быть обеспечены надлежащая вентиляция.

                                                                  Там, где заводской воздух используется в качестве резервного для воздуха КИП, межсоединения должны располагаться перед системой осушения воздуха КИП, чтобы предотвратить загрязнение инструментов влагой. В случае отключения электроэнергии или отказа компрессора могут потребоваться альтернативные источники подачи воздуха КИПиА, такие как использование азота. Примите соответствующие меры предосторожности, чтобы газ, заводской воздух и воздух КИПиА не использовались в качестве источников дыхания или для создания давления в системах питьевой воды.

                                                                  Турбины

                                                                  Турбины обычно работают на газе или паре и используются для привода насосов, компрессоров, воздуходувок и другого технологического оборудования нефтеперерабатывающих заводов. Пар входит в турбины при высоких температурах и давлениях, расширяется и приводит в движение вращающиеся лопасти, направляемые неподвижными лопастями.

                                                                  Паровые турбины, используемые для выхлопа и работающие под вакуумом, нуждаются в предохранительном клапане на стороне нагнетания для защиты и поддержания пара в случае нарушения вакуума. Там, где максимальное рабочее давление может превышать расчетное давление, паровые турбины нуждаются в предохранительных устройствах. Следует уделить внимание установке регуляторов и устройств контроля превышения скорости на турбинах.

                                                                  Насосы, трубопроводы и клапаны

                                                                  Центробежные и объемные (поршневые) насосы используются для перемещения углеводородов, технической воды, воды для пожаротушения и сточных вод на нефтеперерабатывающем заводе. Насосы приводятся в действие электродвигателями, паровыми турбинами или двигателями внутреннего сгорания.

                                                                  Системы технологических и инженерных трубопроводов распределяют углеводороды, пар, воду и другие продукты по объекту. Их размеры и конструкция из материалов зависят от типа работы, давления, температуры и характера продуктов. На трубопроводе имеются вентиляционные, дренажные и пробоотборные патрубки, а также приспособления для заглушки. В зависимости от назначения применяются различные виды арматуры, в том числе задвижки, перепускные, запорные и шаровые краны, пробковые краны, запорно-сбросные и обратные клапаны. Эти клапаны могут управляться вручную или автоматически.

                                                                  Клапаны и контрольно-измерительные приборы, требующие обслуживания или других работ, должны быть доступны на уровне земли или с операционной платформы. Клапаны с дистанционным управлением, противопожарные клапаны и запорные клапаны могут использоваться для ограничения потерь продукта на всасывающих линиях насоса в случае утечки или пожара. Рабочие вентиляционные и дренажные соединения могут быть снабжены двойными запорными клапанами или запорным клапаном и заглушкой или глухим фланцем для защиты от протечек. В зависимости от продукта и услуги может потребоваться предотвращение обратного потока из линии нагнетания. Во избежание разрыва могут быть предусмотрены меры по расширению трубопровода, перемещению и изменению температуры. Насосы, работающие с пониженным расходом или без него, могут перегреться и выйти из строя. Отказ автоматического управления насосом может вызвать отклонение технологического давления и температуры. Сброс давления в нагнетательном трубопроводе должен быть предусмотрен там, где насосы могут находиться под избыточным давлением.

                                                                  Резервуар для хранения

                                                                  Резервуары атмосферного и напорного хранения используются на нефтеперерабатывающем заводе для хранения сырой нефти, промежуточных углеводородов (тех, которые используются для переработки) и готовых продуктов, как жидкостей, так и газов. Также предусмотрены резервуары для пожарной воды, технической воды и воды для обработки, кислот, воздуха и водорода, присадок и других химикатов. Тип, конструкция, вместимость и расположение резервуаров зависят от их назначения и характера, давления паров, температур воспламенения и застывания хранимых материалов. На нефтеперерабатывающих заводах используются многие типы резервуаров, самые простые из которых представляют собой надземные резервуары с конической крышей для хранения горючих (нелетучих) жидкостей, таких как дизельное топливо, мазут и смазочные масла. Открытые и крытые (внутренние) резервуары с плавающей крышей, в которых хранятся легковоспламеняющиеся (летучие) жидкости, такие как бензин и сырая нефть, ограничивают пространство между верхней частью продукта и крышей резервуара для поддержания насыщенного парами атмосферу для предотвращения воспламенения.

                                                                  Существует вероятность возгорания, если резервуары для хранения углеводородов переполнены или возникают утечки, которые позволяют жидкости и парам вытекать и достигать источников воспламенения. Нефтеперерабатывающие заводы должны установить процедуры ручного замера и приемки продукции для контроля переливов или установить автоматические системы контроля перелива и сигнализации на резервуарах. Резервуары могут быть оборудованы стационарными или полустационарными пенно-водяными системами пожаротушения. Клапаны с дистанционным управлением, запорные клапаны и противопожарные клапаны могут быть предусмотрены в резервуарах для откачки или закрытия в случае пожара внутри резервуара или в дамбе резервуара или в зоне хранения. Программы вентиляции резервуаров, очистки и доступа в замкнутое пространство используются для контроля работ внутри резервуаров, а системы разрешений на огневые работы используются для контроля источников воспламенения внутри и вокруг резервуаров для хранения.

                                                                  Обработка, отгрузка и транспортировка

                                                                  Налив газов и жидких углеводородов в трубопроводы, цистерны, автоцистерны и морские суда и баржи для транспортировки к терминалам и потребителям является заключительной операцией НПЗ. Характеристики продукта, потребности в дистрибуции, требования к отгрузке, противопожарная защита, защита окружающей среды и эксплуатационные критерии важны при проектировании морских доков, погрузочных эстакад и трубопроводных коллекторов. Операционные процедуры должны быть установлены и согласованы грузоотправителем и получателем, а также должна поддерживаться связь во время передачи продукта. Автоцистерны и железнодорожные цистерны могут загружаться как сверху, так и снизу. Погрузка и разгрузка сжиженного нефтяного газа (СНГ) требует особых мер, помимо тех, что касаются жидких углеводородов. При необходимости на погрузочных эстакадах и в морских доках должны быть предусмотрены системы улавливания паров.

                                                                  Безопасные методы работы и соответствующие средства индивидуальной защиты могут потребоваться при погрузке или разгрузке, устранении разливов или утечек, а также при замерах, проверках, отборе проб или проведении работ по техническому обслуживанию погрузочных сооружений или систем улавливания паров. Доставка должна быть остановлена ​​или изменена в случае аварийной ситуации, такой как переполнение автоцистерны или отсека вагона-цистерны.

                                                                  На нефтеперерабатывающих заводах используется ряд различных опасных и токсичных химикатов, от небольших количеств тестовых реагентов, используемых в лабораториях, до больших количеств серной кислоты и плавиковой кислоты, используемых в щелочной обработке. Эти химические вещества необходимо получать, хранить и обращаться с ними должным образом. Производители химических веществ предоставляют информацию о безопасности материалов, которую нефтеперерабатывающие заводы могут использовать для разработки процедур безопасности, технических средств контроля, требований по индивидуальной защите и процедур реагирования на чрезвычайные ситуации при обращении с химическими веществами.

                                                                  Характер опасности на погрузочно-разгрузочных сооружениях зависит от загружаемых продуктов и продуктов, ранее перевозившихся в вагоне-цистерне, автоцистерне или морском судне. Склеивание выравнивает электрический заряд между наливной эстакадой и автоцистерной или вагоном-цистерной. Заземление предотвращает протекание блуждающих токов на автомобильных и железнодорожных погрузочных сооружениях. Изолирующие фланцы используются на соединениях трубопроводов морских доков для предотвращения накопления и разрядов статического электричества. Пламегасители устанавливаются на погрузочных эстакадах и линиях рекуперации паров для предотвращения воспламенения. Там, где разрешена нагрузка переключателя, должны быть установлены и соблюдены безопасные процедуры.

                                                                  На эстакадах с верхней и нижней загрузкой и в морских доках на случай утечек или переливов должны быть предусмотрены автоматические или ручные системы отключения на подающих коллекторах. Для доков и стеллажей с верхней загрузкой может потребоваться защита от падения, например, поручни. Системы дренажа и сбора могут быть предусмотрены на наливных эстакадах для ливневого стока, в доках и для устранения разливов и утечек. Меры предосторожности необходимы на объектах по наливу СУГ, чтобы не перегружать и не создавать избыточное давление в вагонах-цистернах и грузовиках.

                                                                  Вспомогательная деятельность и объекты нефтеперерабатывающего завода

                                                                  В зависимости от местонахождения завода и имеющихся ресурсов для поддержки процессов нефтепереработки необходим ряд различных объектов, видов деятельности и программ, каждая из которых имеет свои особые требования безопасности и гигиены труда.

                                                                  Административная деятельность

                                                                  Для обеспечения непрерывной работы нефтеперерабатывающего завода требуется широкий спектр мероприятий административной поддержки, в зависимости от философии нефтеперерабатывающей компании и наличия общественных служб. Функция, которая контролирует перемещение нефти на нефтеперерабатывающий завод, внутри него и из него, уникальна для нефтеперерабатывающих заводов. Административные функции можно разделить следующим образом. Повседневная работа технологических установок – это операционная функция. Другая функция отвечает за обеспечение того, чтобы были приняты меры для непрерывной поставки сырой нефти. К другим функциональным видам деятельности относятся медицинские услуги (как неотложные, так и неотложные), продовольственное обслуживание, инженерные услуги, услуги по уборке и рутинные административные и управленческие функции, общие для большинства отраслей, такие как бухгалтерский учет, закупки, человеческие отношения и так далее. Функция обучения на нефтеперерабатывающем заводе отвечает за обучение руководителей и сотрудников навыкам и ремеслам, включая начальное обучение, повышение квалификации и исправительное обучение, а также за ориентацию сотрудников и подрядчиков и обучение методам реагирования на чрезвычайные ситуации и безопасным методам и процедурам работы.

                                                                  Строительство и обслуживание

                                                                  Дальнейшая безопасная эксплуатация нефтеперерабатывающих заводов зависит от разработки и реализации программ и процедур регулярного технического обслуживания и профилактического обслуживания, а также обеспечения замены при необходимости. перевороты, при котором весь нефтеперерабатывающий завод или целые технологические установки будут остановлены для всего оборудования в целом и заменены одновременно, является типом программы профилактического обслуживания, уникальной для обрабатывающей промышленности. Мероприятия по обеспечению механической целостности, такие как проверка, ремонт, испытания и сертификация клапанов и предохранительных устройств, которые являются частью программы управления безопасностью технологического процесса, важны для непрерывной безопасной эксплуатации нефтеперерабатывающего завода, равно как и заказы на техническое обслуживание для постоянной эффективности программа НПЗ «Управление изменениями». Программы разрешений на работу контролируют огневые и безопасные работы, такие как изоляция и блокировка, а также вход в замкнутые пространства. Цеха технического обслуживания и КИП имеют цели, которые включают:

                                                                    • деликатная и точная работа по тестированию, обслуживанию и калибровке средств управления технологическим процессом нефтепереработки, приборов и компьютеров
                                                                    • сварка
                                                                    • ремонт и капитальный ремонт оборудования
                                                                    • техническое обслуживание автомобилей
                                                                    • столярное дело и так далее.

                                                                             

                                                                            Безопасность и здоровье при строительстве и техническом обслуживании зависят от некоторых из следующих программ.

                                                                            Isolation

                                                                            Безопасное техническое обслуживание, ремонт и замена оборудования в технологических установках часто требует изоляции резервуаров, сосудов и трубопроводов, чтобы исключить возможность попадания легковоспламеняющихся жидкостей или паров в зону, где выполняются огневые работы. Изоляция обычно достигается путем отсоединения и закрытия всех трубопроводов, ведущих к сосуду или от него; заглушка или заглушка трубы в месте соединения рядом с резервуаром или сосудом; или закрытие двойного набора запорных клапанов на трубопроводе, если он предусмотрен, и открытие выпускного клапана между двумя закрытыми клапанами.

                                                                            Заблокировать тег из

                                                                            Программы блокировки и маркировки предотвращают непреднамеренное включение электрического, механического, гидравлического или пневматического оборудования во время ремонта или технического обслуживания. Перед началом работы все электрооборудование должно иметь автоматический выключатель или главный выключатель, заблокированный или помеченный биркой, и проверить, чтобы убедиться в его неработоспособности. Механическое гидравлическое и пневматическое оборудование должно быть обесточено, а его источник питания должен быть заблокирован или маркирован перед началом работы. Линии закрытия клапанов, на которых ведутся работы или которые изолированы, также должны быть заблокированы или снабжены бирками для предотвращения несанкционированного открытия.

                                                                            металлургия

                                                                            Металлургия используется для обеспечения постоянной прочности и целостности трубопроводов, сосудов, резервуаров и реакторов, которые подвержены коррозии от кислот, коррозионных веществ, кислой воды, газов и других химических веществ, образующихся и используемых при переработке сырой нефти. На нефтеперерабатывающем заводе используются методы неразрушающего контроля для выявления чрезмерной коррозии и износа до того, как произойдет отказ. Необходимы надлежащие меры предосторожности для предотвращения чрезмерного облучения рабочих, которые работают или подвергаются воздействию радиоактивного испытательного оборудования, красителей и химикатов.

                                                                            Склады

                                                                            На складах хранятся не только детали, материалы и оборудование, необходимые для непрерывной работы нефтеперерабатывающего завода, но и упакованные химикаты и добавки, которые используются при обслуживании, переработке и смешивании. На складах также могут храниться запасы необходимой индивидуальной защитной одежды и оборудования, включая каски, перчатки, фартуки, средства защиты глаз и лица, средства защиты органов дыхания, защитную и непроницаемую обувь, огнестойкую одежду и одежду для защиты от кислоты. Надлежащее хранение и разделение легковоспламеняющихся и горючих жидкостей и опасных химических веществ необходимо для предотвращения разливов, пожаров и смешивания несовместимых продуктов.

                                                                            лаборатории

                                                                            Лаборатории отвечают за определение значений и консистенции сырой нефти перед переработкой, а также за проведение испытаний, необходимых для контроля качества готовой продукции. Персонал лаборатории должен быть обучен распознавать опасности, связанные с обращением с токсичными химическими веществами и легковоспламеняющимися жидкостями и их смешиванием, и обеспечивать защиту себя и других.

                                                                            Безопасность и гигиена окружающей среды и труда

                                                                            Другими важными направлениями поддержки нефтеперерабатывающего завода являются безопасность, противопожарная защита и защита от пожаров, охрана окружающей среды и промышленная гигиена. Они могут быть предоставлены как отдельные функции или интегрированы в операции нефтеперерабатывающего завода. Безопасность, готовность к чрезвычайным ситуациям и реагирование на них, а также меры по предотвращению и защите от пожаров часто являются обязанностью одной и той же функции на нефтеперерабатывающем заводе.

                                                                            Служба безопасности участвует в программах управления безопасностью технологического процесса в составе групп по анализу проекта, анализу перед строительством и строительством и анализу перед пуском. Безопасность часто помогает в процессе квалификации подрядчика, проверяет деятельность подрядчика и расследует инциденты с участием сотрудников и подрядчиков. Персонал по технике безопасности может нести ответственность за надзор за требуемыми разрешениями действиями, такими как вход в замкнутое пространство и проведение огневых работ, а также за проверку наличия и готовности переносных огнетушителей, средств обеззараживания, аварийных душей, станций для промывания глаз, стационарных устройств обнаружения и сигнализации, а также аварийной сигнализации. автономные дыхательные аппараты, размещенные в стратегических точках на случай выброса токсичного газа.

                                                                            Программы безопасности. Служба безопасности НПЗ обычно несет ответственность за разработку и администрирование различных программ безопасности и предотвращения инцидентов, включая, помимо прочего, следующее:

                                                                              • проектирование, строительство и предпусковые проверки безопасности
                                                                              • расследование несчастных случаев, происшествий и промахов и отчетность
                                                                              • планы готовности к чрезвычайным ситуациям и программы реагирования
                                                                              • программа безопасности подрядчика
                                                                              • безопасные приемы и процедуры работы
                                                                              • заблокировать тег из
                                                                              • вход в закрытое и инертное пространство
                                                                              • строительные леса
                                                                              • программа электробезопасности, заземления оборудования и защиты от неисправностей
                                                                              • охрана машин
                                                                              • знаки безопасности и уведомления
                                                                              • огневые работы, безопасные работы и системы разрешений на въезд.

                                                                                                     

                                                                                                    Пожарные команды. Пожарные команды нефтеперерабатывающих заводов и аварийно-спасательные службы могут быть штатными членами бригад; назначенные сотрудники нефтеперерабатывающих заводов, такие как операторы и обслуживающий персонал, прошедшие обучение и назначенные для реагирования в дополнение к своим обычным обязанностям; или их комбинация. Помимо пожаров, бригады традиционно реагируют на другие инциденты на нефтеперерабатывающих заводах, такие как выбросы кислоты или газа, спасение с судов или резервуаров, разливы и т.д. Служба противопожарной защиты может нести ответственность за осмотр и испытание пожарных извещателей и сигналов, а также стационарных и переносных систем и оборудования противопожарной защиты, включая пожарные автомобили, пожарные насосы, пожарные водопроводы, гидранты, шланги и насадки.

                                                                                                    Тушение пожаров на нефтеперерабатывающих заводах отличается от обычного тушения пожаров, поскольку вместо тушения часто предпочтительнее позволить некоторым пожарам продолжать гореть. Кроме того, каждый тип углеводородной жидкости, газа и пара имеет уникальные химические характеристики горения, которые необходимо тщательно понимать, чтобы лучше контролировать их возгорание. Например, тушение пожара, вызванного парами углеводородов, без предварительного прекращения выделения паров приведет только к созданию продолжительного парогазового облака с вероятностью повторного воспламенения и взрыва. С пожарами в резервуарах, содержащих сырую нефть и тяжелые остатки, необходимо бороться с помощью специальных методов пожаротушения, чтобы избежать возможности взрыва или выкипания резервуара.

                                                                                                    Углеводородные пожары часто тушат, останавливая поток продукта и позволяя огню догореть, одновременно применяя охлаждающую воду для защиты соседнего оборудования, резервуаров и сосудов от теплового воздействия. Многие стационарные системы противопожарной защиты разработаны специально для этой цели. Тушение пожаров в технологических установках под давлением требует особого внимания и подготовки, особенно когда задействованы такие катализаторы, как фтористоводородная кислота. Для тушения углеводородных пожаров и ограничения выбросов паров могут использоваться специальные огнетушащие химикаты, такие как сухой порошок и пено-водные растворы.

                                                                                                    Готовность к чрезвычайным ситуациям. Нефтеперерабатывающим предприятиям необходимо разработать и внедрить планы аварийного реагирования на ряд различных потенциальных ситуаций, включая взрывы, пожары, выбросы и спасательные работы. Аварийные планы должны предусматривать использование внешней помощи, включая подрядчиков, государственную и взаимопомощь, а также наличие специальных материалов и оборудования, таких как пена для пожаротушения, локализация разливов и адсорбирующие материалы.

                                                                                                    Газовые и паровые испытания

                                                                                                    Мониторинг газа, твердых частиц и паров, отбор проб и испытания на нефтеперерабатывающих заводах проводятся, чтобы гарантировать, что работа может выполняться безопасно, а процессы могут работать без токсичных или опасных воздействий, взрывов или пожаров. Атмосферные испытания проводятся с использованием различных приборов и методов для измерения содержания кислорода, паров и газов углеводородов, а также для определения уровней опасного и токсического воздействия. Приборы должны быть должным образом откалиброваны и отрегулированы перед использованием квалифицированным персоналом для обеспечения надежных и точных измерений. В зависимости от места работы, потенциальных опасностей и вида выполняемой работы испытания, отбор проб и контроль могут проводиться до начала работы, либо через определенные промежутки времени во время работы, либо непрерывно в течение всего хода работы.

                                                                                                    При установлении заводских процедур отбора проб и испытаний легковоспламеняющихся, инертных и токсичных атмосфер следует учитывать использование средств индивидуальной защиты, включая соответствующие средства защиты органов дыхания. Следует отметить, что респираторы канистрового типа непригодны для атмосфер с дефицитом кислорода. Требования к испытаниям должны зависеть от степени опасности, которая будет иметь место в случае отказа прибора.

                                                                                                    Испытания следующих веществ могут проводиться с использованием переносного оборудования или стационарных приборов:

                                                                                                    Oxygen. Счетчики горючих газов работают, сжигая мельчайшую пробу тестируемой атмосферы. Для получения точных показаний горючего газа в атмосфере должно присутствовать минимум 10% и максимум 25% кислорода. Количество кислорода, присутствующего в атмосфере, определяется с помощью кислородомера до или одновременно с использованием счетчика горючих газов. Тестирование на кислород необходимо при работе в замкнутых или замкнутых пространствах, так как вход без средств защиты органов дыхания (при условии отсутствия токсического воздействия) требует нормальной концентрации кислорода в воздухе для дыхания примерно 21%. Кислородомеры также используются для измерения количества кислорода, присутствующего в инертных пространствах, чтобы убедиться, что его недостаточно для поддержки горения во время огневых работ или других операций.

                                                                                                    Углеводородные пары и газы. «Горячие работы» — это работы, которые создают источник воспламенения, такие как сварка, резка, шлифовка, пескоструйная очистка, работа двигателя внутреннего сгорания и т. д., в зоне, где существует возможность воздействия легковоспламеняющихся паров и газов. Для безопасного проведения огневых работ используются приборы, известные как счетчики горючих газов, для проверки атмосферы на наличие паров углеводородов. Углеводородные пары или газы будут гореть только при смешивании с воздухом (кислородом) в определенных пропорциях и воспламенении. Если в воздухе недостаточно паров, говорят, что смесь «слишком бедная, чтобы гореть», а если паров слишком много (слишком мало кислорода), смесь «слишком богатая, чтобы гореть». Предельные пропорции называются «верхний и нижний пределы воспламенения» и выражаются в процентах от объема паров в воздухе. Каждая молекула или смесь углеводородов имеет разные пределы