Переработка нефти, очистка природного газа и сбыт конечной продукции в нефтегазовой отрасли

Установка первичной переработки нефти

Процесс переработки сырой нефти начинается в установке первичной переработки нефти, основная задача которой — разделение нефти на различные компоненты.

Принцип работы установок первичной переработки нефти

Тяжелая сырая нефть, как правило, содержит соли. Хлористые соли не только вызывают засорение оборудования на следующих этапах переработки нефти, но и приводят к его коррозии вследствие образования соляной кислоты (HCl), которая образуется в результате гидролиза при высоких температурах. Сырая нефть со значительным содержанием солей должна сначала пройти через обессоливатель для удаления примесей. На этом этапе предварительной обработки сырая нефть нагревается до температуры чуть выше температуры кипения воды, затем смешивается с пресной водой для разбавления соли. Затем смесь поступает в отстойник для разделения нефти и соленой воды. Электростатическое поле ускоряет процесс разделения.

После обессоливания сырую нефть нагревают до примерно 280 °C (540 °F). Данное частично испаренная смесь поступает в нижнюю часть установки первичной переработки нефти, также называемой атмосферно-вакуумной трубчаткой (АВТ), так как процесс происходит при давлении, близком к атмосферному: от 1,2 до 1,5 атм (17,6 – 22 фунт/кв. дюйм) на вершине колонны. Данная колонна оснащена ребойлером в нижней части и конденсатором в верхней, что обеспечивает наличие температурного градиента. Фракции с более высокой температурой кипения (более тяжелые и менее летучие соединения) остаются в нижней части колонны, а фракции с более низкой температурой кипения (более легкие и летучие соединения) поднимаются наверх. Перфорированные тарелки, расположенные вдоль колонны, позволяют легким соединениям подниматься выше, в то время как тяжелые соединения стекают вниз. Разделенные углеводородные компоненты, или фракции, отводятся на разную высоту дистилляционной колонны в соответствии с их точками кипения.

Возможно дальнейшее разделение остаточного масла, но при атмосферном давлении термическая перегонка невозможна, поскольку необходимые высокие температуры могут нанести вред углеводородам.

Для дополнительной перегонки остаточное масло поступает в вакуумную дистилляционную установку (ВДУ). При показателях давления, достигающих 10 дюймов водяного столба (H₂O) (0,36 фунт/кв. дюйм), температуры кипения тяжелых масел становятся достаточно низкими, чтобы не происходило термического разложения, или крекинга. В вакуумной печи остаточное масло нагревают примерно до 400 °C (750 °F), где оно испаряется в условиях низкого давления и разделяется на различные компоненты для дальнейшей переработки и очистки:

• Легкий газойль и тяжелый газойль (также называемые вакуумными газойлями) - для производства базовых масел или в качестве сырья для установок гидрокрекинга и флюид-каталитического крекинга (ФКК)
• Вакуумный остаток – в качестве сырья для установок коксования, установок ФКК, гидрокрекинга и гидроочистки

Решения по измерению для установок первичной переработки нефти

Существуют три основные области применения многоточечных сборочных комплектов для измерения температуры при помощи гибких зондов в установке первичной переработки нефти:

• Мониторинг коксообразования в отгонной секции. Как колонны атмоферной перегонки, так и вакуумные дистилляционные колонны оснащены отгонными секциями, где часть горячего сырья вскипает и при попадании в колонну переходит в парообразное состояние. Путем радиального измерения температурного распределения для обнаружения горячих точек в уплотнении зоны вскипания операторы могут выявить раннее образование кокса и соответствующим образом скорректировать расход промывочного масла, чтобы минимизировать или устранить отложения кокса.
• Мониторинг температуры в верхней части колонны и температурного градиента в зоне конденсации. При охлаждении паров в верхней части колонны возможно образование различных солей, таких как хлорид аммония или солей, образующиеся из добавок для предотвращения коррозии. Такие соли могут кристаллизоваться при разных температурах перед системой промывки в верхней части. Раннее образование кристаллов может привести к отложению солей и коррозии металла. Многоточечное решение позволяет операторам лучше контролировать температуры в верхней части колонны для минимизации или устранения раннего образования солей.
• Измерение температуры на тарелке. Многоточечная термопара – это простой способ выполнить несколько измерений температуры с одного патрубка.

Термопары для измерения температуры поверхности труб печи

WIKA предлагает инновационные решения в области термопар для пламенных подогревателей. Благодаря обширным испытаниям термопар в нашем современном научно-исследовательском центре, расположенном недалеко от Хьюстонского судоходного канала, мы можем помочь определить правильную конфигурацию и размещение температурных датчиков для ваших печей.

Независимо от места размещения термопару необходимо правильно проложить и установить. Например, необходимо учесть тепловое расширение печной трубы, а также защитить датчик от прямого воздействия тепла, исходящего от горелок. При неправильной прокладке и установке термопара, скорее всего, прослужит меньше и даже может выйти из строя.

Благодаря достижениям в области технологии термопар для измерения температуры поверхности труб печи WIKA удалось оптимизировать не только точность. Кроме того, ключевой особенностью наших решений по измерению температуры является простота установки, поскольку наши специалисты по обслуживанию в полевых условиях постоянно сотрудничают с инженерами-конструкторами WIKA для упрощения данного процесса. Независимо от того, оснащен ли датчик литой тепловой защитой или нет, каждый раз установка выполняется быстро и надежно.

Установка коксования

В установках коксования применяется высокая температура (< 480 °C / 900 °F) и высокое давление для разрушения или крекинга крупных углеводородных молекул вакуумного остатка с целью получения более легких фракций с высокой стоимостью. При термическом крекинге в установке коксования также на выходе получают твердый углерод, называемый нефтяным коксом (петкоксом), который используется в качестве источника энергии или первичного материала в производстве.

Принцип работы установок коксования

Установка замедленного коксования (УЗК), наиболее распространенный тип установки коксования, состоит из двух основных компонентов: пламенного подогревателя и двух или более коксовых камер. В пламенном подогревателе сырье по печным трубам проводят через радиантные и конвекционные секции, где оно достигает температуры термического крекинга. Затем эта жидкость поступает в коксовую камеру, где и происходит крекинг. (Таким образом, коксование замедленное потому что реакция не происходит в нагревателе или реакторе). Пары углеводородов выходят из верхней части камеры, а кокс оседает на дне. Когда одна камера заполняется, ее выводят из эксплуатации для удаления кокса, а другую, уже очищенную от кокса, снова вводят в эксплуатацию. Твердые частицы из коксовой камеры удаляют гидроабразивными резаками.

Другой тип – установка для коксования в псевдоожиженном слое. Сырье распыляется в горелке в виде псевдоожиженного твердого вещества и снова сжигается как для получения топлива, так и для дальнейшего расщепления длинных углеводородных цепочек. Установка флексикокинга похожа на установку для коксования в псевдоожиженном слое, но с возможностью частичной или полной газификации кокса. Преимуществом установок коксования в псевдоожиженном слое и установок флексикокинга является более высокий выход дорогостоящих жидких углеводородов.

Преимущества точного измерения температуры в установках коксования

Независимо от типа установки коксования, данные агрегаты работают в сложных условиях: экстремально высокие температуры, сильная вибрация, коррозионно-активное и летучее сырье. Для безопасности и оптимального выхода продукции требуются надежные приборы для постоянного мониторинга и контроля процессов. В частности, коксовая печь должна быть сбалансирована как с точки зрения технологического процесса, так и со стороны пламени.

При наличии точной информации о температуре и ходе технологического процесса длина хода печных труб на нефтеперерабатывающих заводах может быть в три раза больше, чем у обычного подогревателя. Точное измерение температуры поверхности труб имеет первостепенное значение. Если термопара для измерения температуры поверхности труб показывает высокую температуру, то операторы будут неоправданно сокращать время работы, что приведет к снижению производительности. А если показатели будут слишком низкими, операторы будут неосознанно увеличивать время работы, тем самым повышая риск разрыва труб и незапланированной остановки.

WIKA предлагает ассортимент инновационных термопар для измерения температуры поверхности труб, разработанных для максимального повышения производительности и безопасности завода. Мы также предлагаем услуги по установке и современную программу мониторинга печей с функцией инфракрасного сканирования, проверки состояния оборудования, анализа данных и устранения неисправностей.

Установка флюид-каталитического крекинга (ФКК)

Как и установка коксования, установка флюид-каталитического крекинга (ФКК) преобразует тяжелое остаточное масло в более легкие и дорогостоящие продукты, такие как бензин и низшие олефины – пропилен и бутилен. Но в отличие от установки коксования, в которой для расщепления длинных углеводородных цепочек применяются только высокие температуры, в установке флюид-каталитического крекинга используется катализатор, который повышает эффективность данного процесса.

Принцип работы установок ФКК

В реакторе остаточное масло смешивается с алюмосиликатом, алюмосиликатным цеолитом или другим катализатором. В результате такого физического контакта при наличии подходящих значений температуры и давления происходит химическая реакция, в ходе которой происходит разделение исходного сырья на более мелкие молекулы, которые отделяются и отводятся в установку фракционирования. В ходе реакции катализатор не меняет своего химического состава, но углерод покрывает порошок, мелкие шарики или гранулы. Отработанный катализатор поступает в регенератор, где углерод сжигается, а затем возвращается в реактор.

Контроль температуры в установках ФКК

Установки ФКК, приносящие прибыль современным нефтеперерабатывающим заводам, могут работать непрерывно, за исключением плановой остановки раз в пять лет для регулярного технического обслуживания. В идеале срок простоя для выполнения технического обслуживания должен быть коротким, чтобы оборудование могло снова начать работу. Но если запуск произведен неправильно, может образоваться конденсат, катализатор станет влажным и липким, и устройство придется снова останавливать для очистки. Во избежание такого дорогостоящего развития событий необходимо постоянно следить за температурой опускной трубы при повторном нагреве устройства, чтобы предотвратить образование конденсата. Еще одна ключевая область для контроля температуры – регенератор, для обеспечения условий, при которых температура достаточно высока для сжигания углерода и восстановления катализатора.

Установка алкилирования

На установке алкилирования получают изопарафины, называемые алкилатами. Данный высокооктановый компонент смешения бензина производится путем соединения изобутана (из установки изомеризации НПЗ) с пропиленом или бутиленом (из установки ФКК) в присутствии катализатора. Установка алкилирования представляет собой важный элемент, обеспечивающий соответствие современным строгим стандартам по снижению выбросов вредных веществ в атмосферу.

Типы установок алкилирования

На сегодняшний день существует четыре типа установок алкилирования, названных в соответствии с используемым катализатором. К традиционным относятся установка фтористоводородного алкилирования (ФВА) и установка сернокислотного алкилирования (УСКА). Основная проблема таких установок заключается в том, что жидкие кислотные катализаторы являются едкими, токсичными и потенциально вредными для окружающей среды. Поэтому крайне важно предотвратить выбросы и утечки. Система контроля состояния мембраны WIKA оснащена второй, внутренней мембраной, которая обеспечивает надежное разделение окружающей среды и технологического процесса в случае выхода из строя первичной мембраны. Если это происходит, то контролируемое давление в промежуточном пространстве повышается, и система оповещает оператора о разрыве. Во избежание опасностей, связанных с использованием жидких кислот, некоторые нефтеперерабатывающие заводы переходят на алкилирование твердыми кислотами и алкилирование ионными жидкостями. Обе технологии перспективны, поскольку катализаторы менее опасны в обращении, восстановлении и утилизации, чем HF или H₂SO₄.

Вне зависимости от катализатора или технологии для проведения оптимальных химических реакций при алкилировании требуется точный диапазон температур и давления.

Установка риформинга с непрерывной регенерацией катализатора

Каталитический риформинг – это процесс преобразования нафты в высокооктановые компоненты бензиновых смесей или риформаты с помощью катализатора в условиях высокой температуры и повышенного давления. Поскольку одной из химических реакций является дегидрирование, при каталитическом риформинге образуется большое количество водорода, который используется в установках гидрокрекинга и в других компонентах нефтеперерабатывающего завода.

Установка риформинга с непрерывной регенерацией катализатора

В типовой установке риформинга с непрерывной регенерацией катализатора процесс начинается с нагрева в печи подаваемой нафты до соответствующей температуры. Оттуда сырье поступает в ряд реакторов, где медленно движущиеся слои катализатора, как правило, на основе платины, ускоряют химическую реакцию для получения ряда более дорогостоящих углеводородов. Полученные риформаты, а также газ риформинга и водород отделяют.

В ходе процессов в реакторе на катализаторе оседает кокс. После выхода из последнего реактора отработанный катализатор направляется в регенератор для удаления кокса, а затем снова возвращается в реактор.

Непрерывная регенерация катализатора более популярна и эффективна, чем риформинг с периодической регенерацией катализатора, где используется неподвижный слой катализатора, который можно регенерировать только во время остановок каждые несколько месяцев. Установка риформинга с непрерывной регенерацией катализатора, с другой стороны, может работать без остановки, за исключением простоя для выполнения технического обслуживания примерно раз в три года.

Где следует контролировать температуру в установке риформинга с непрерывной регенерацией катализатора

Температура играет ключевую роль в оптимизации химических процессов в установке риформинга с непрерывной регенерацией катализатора, а датчики температуры работают в сложных условиях.

• Печь: точное и надежное измерение температуры поверхности труб важно для безопасной работы и оптимизации производительности установки. Типовая установка риформинга с непрерывной регенерацией катализатора оснащена многокамерными печами (по одной на каждый слой/зону катализатора) с трубами, расположенными в виде калиток или беседок. И трубка, и коллектор трубки расширяются при сильном нагреве, поэтому прибор должен быть спроектирован с учетом относительного трехмерного расширения.
• Реактор: датчики температуры в движущихся слоях катализатора служат для контроля характеристик катализатора и обнаружения неравномерного распределения потока. Однако при многократном контакте с гранулами катализатора измерительные приборы подвержены истиранию. Кабель с толстыми стенками обеспечивает защиту от движущихся катализаторов и высоких температур.
• Регенератор: здесь отработанный катализатор подвергается окислению для удаления коксовых отложений, а затем хлорированию для восстановления его кислотности. С помощью гибкой многоточечной термопары в каждой зоне контролируется температура газа для обеспечения максимального срока службы катализатора. Для работы в такой высокотемпературной и агрессивной среде для производства измерительных приборов рекомендуется использовать сверхпрочный сплав Инконель.

Поскольку установки риформинга с непрерывной регенерацией катализатора могут существенно различаться в зависимости от лицензиара, понимание различий является ключевым моментом для обеспечения правильной установки приборов.

Установка гидрокрекинга

Установки гидрокрекинга позволяют перерабатывать разнообразное сырье низкой стоимости в средние дистилляты в виде реактивного топлива, дизельного топлива, керосина и легкого газойля.

Принцип работы установок гидрокрекинга

Как следует из названия, реакторы гидрокрекинга расщепляют более тяжелые газойли в атмосфере, богатой водородом, и делают это с помощью катализатора с неподвижным слоем (обычно цеолита), повышенных температур (400 – 815 °C / 750 – 1 500 °F), и высокого давления (70 – 140 бар / 1 000 – 2 000 фунт/кв.дюйм). Полученная в результате крекинга смесь поступает в фракционирующую колонну, где отбираются дистилляты с более низкими температурами кипения, а оставшееся масло с более высокой температурой кипения возвращается в реактор для повторной переработки.

В данном процессе водород выполняет две функции:

• Соединение с крекированным ненасыщенным углеводородом для получения насыщенных дорогостоящих продуктов
• Контроль температуры в реакторе (насыщение водородом представляет собой экзотермическую реакцию, поэтому добавление большего количества водорода приводит к выделению большего количества тепла)

Тяжелые газойли, как правило, содержат значительное количество серы и азота. В двухступенчатой установке гидрокрекинга первая стадия представляет собой гидроочистку: при помощи катализатора удаляются примеси из сырья, а водород связывается с серой и азотом, образуя газообразный сероводород (H₂S) и аммиак (NH₃). В промывочной воде данные газы растворяются, а образующийся гидросульфид аммония (NH₄HS) направляется на отбензинивание. В одноступенчатых установках гидрокрекинга сырье сначала должно пройти через установку гидроочистки для удаления нежелательных соединений.

Важность контроля температуры в установках гидрокрекинга

Каталитический крекинг — это эндотермический процесс, тогда как насыщение водородом сопровождается выделением тепла. Таким образом, безопасность и эффективность гидрокрекинга зависят от поддержания температуры в реакторе в определенном диапазоне. Мониторинг температурного профиля позволяет операторам иметь более полное представление о характеристиках реактора и лучше контролировать их, особенно для предотвращения случаев неконтролируемого нагрева.

Поскольку установки гидрокрекинга различаются по конструктивному исполнению в зависимости от лицензиара, важно работать со специалистами, которые разбираются в данной отрасли и могут разработать широкий спектр систем составления температурных профилей для установок гидрокрекинга: все это дополняется квалифицированной многоточечной установкой и круглосуточной поддержкой клиентов. У WIKA долгая история разработки измерительных решений, которые помогают предотвращать незапланированный простой на нефтеперерабатывающих заводах, увеличивать продолжительность рабочих циклов и повышать рентабельность.

Установка гидроочистки

Установки гидроочистки, также называемые установками гидродесульфуризации, представляют собой технологическое оборудование для удаления серы, а также азота, кислорода, тяжелых металлов и других нежелательных продуктов из смеси или сырья. Это один из самых важных этапов в работе современного нефтеперерабатывающего завода, поскольку:

• Нефтеперерабатывающие заводы должны соответствовать все более строгим стандартам в области охраны окружающей среды, предусматривающим снижение выбросов в атмосферу при использовании природного газа и топлива для транспорта.
• Гидроочистка продлевает срок службы катализаторов, поскольку соединения серы и азота могут оказывать отрицательное действие на металлические катализаторы.
• Примеси в сырье могут засорять технологические установки, поэтому гидроочистка увеличивает продолжительность рабочих циклов и позволяет предотвратить ненужные простои оборудования на следующих этапах переработки нефти.

Принцип работы установок гидроочистки

Как и в установке гидрокрекинга, в установке гидроочистки сырье смешивают с водородом, нагревают смесь до 260 – 400 °C (500 – 750 °F) в печи, а затем распыляют ее в реактор. В присутствии металлических катализаторов, при высоких температурах (300 – 400 °C / 575 –750 °F) и под высоким давлением (30 – 130 бар / 440 – 1 910 фунтов/кв. дюйм), водород реагирует с сырьем, в результате происходит удаление серы с образованием газообразного сероводорода (H₂S) и азота (с образованием аммиака, или NH₃). В то же время водород насыщает олефины и ароматические углеводороды.

Существует несколько категорий установок гидроочистки. Их определяют по типу обрабатываемого сырья: от остатков, тяжелой нафты и керосина до дизельного топлива, вакуумного газойля и бензина, полученного методом флюид-каталитического крекинга.

Контроль температуры предотвращает возникновение нештатных ситуаций при гидроочистке

Датчики температуры в установках гидроочистки играют ключевую роль в вопросах безопасности и производительности. Гибкие многоточечные термопары, такие как Flex-R®, используются в различных местах для выявления перегретых зон, мониторинга эффективности катализатора и обнаружения неравномерного распределения потоков, особенно в выходных точках. В точках входа датчики температуры контролируют работу внутренних элементов реактора.

Установка изомеризации

При изомеризации качество бензина улучшается за счет преобразования углеводородов с линейной цепью, характеризующихся более низким октановым числом, в углеводороды с разветвленной цепью, отличающиеся более высоким октановым числом. По сравнению с каталитическим риформингом изомеризация более экономична, при ней происходит меньше выбросов CO₂ и образуется меньше вредных побочных продуктов.

Что представляет собой изомеризация?

Изомеры – это молекулы с одинаковой молекулярной формулой, но с разным расположением молекул. Например, стандартный бутан (n-C₄) – это молекула с линейной цепью, состоящая из 4 атомов углерода и 10 атомов водорода. Его изомер, изобутан (i-C₄), также имеет формулу C₄H₁₀, но отличается тем, что содержит группу CH₃, отходящую от центрального атома углерода.

Из-за различий в структуре углеводороды с разветвленной цепью отличаются от своих аналогов с линейной цепью как по физическим, так и по химическим свойствам. К примеру, октановое число стандартного пентана и гексана составляет примерно 66 – 70, в то время как у изопентана и изогексана оно выше – около 82–87.

Существует два типа установок изомеризации:

• В установках изомеризации бутан C₄ (н-C₄) преобразуется в изобутан (и-C₄) для последующего использования в установках алкилирования.
• В установках изомеризации пентан C₅/C₆ (н-С₅) преобразуется в изопентан (и-С₅), а гексан (н-С₆) – в изогексан (и-С₆), которые применяются для приготовления бензиновых смесей.

Процесс изомеризации C₅/C₆

Сначала легкая нафта подвергается гидроочистке для удаления серы, азота и других нежелательных продуктов. Затем обработанное сырье смешивают с различным количеством водорода (в зависимости от используемого катализатора) и распыляют в реактор, в котором находится катализатор с неподвижным слоем и настроена умеренная температура (93 – 204 °C / 200 – 400 °F).

В процессах изомеризации используется один из трех типов катализаторов.

Дальнейшие действия зависят от типа используемого катализатора. Как правило, сточные воды реактора поступают в емкости, где происходит разделение продуктов:

• H₂ извлекают и повторно используют в реакторе.
• Изомеризаты направляются на последующее смешивание.
• Если образуется HCl, то его удаляют и обрабатывают.
• Газы, полученные в результате крекинга: C₁ (метан), C₂ (этан), C₃ (пропан), and C₄ (бутан), извлекают и удаляют.
• Все непреобразованные C₅ и C₆ вновь поступают в реактор в качестве сырья.

Мониторинг температуры катализаторов

Для того, чтобы установки изомеризации продолжали производить изомеризаты с высоким октановым числом, катализатор должен работать с максимальной эффективностью. Операторы могут отслеживать каналообразование, неравномерное распределение потоков и общую активность катализатора с помощью многоточечных термопар, размещенных в разных точках неподвижных слоев. Благодаря полному температурному профилю можно продлить срок службы катализатора, повысить эффективность обработки и безопасность установки.

Установка аминной очистки

С помощью азотсодержащих соединений, известных как амины, в установках аминной очистки из природного газа удаляются нежелательные сероводород и углекислый газ. Обработка амином – один из лучших способов удаления кислых газов и приведения нефтепродуктов в пригодное для использования состояние.

Основы обработки амином

В установке аминной очистки предусмотрено несколько этапов удаления серы из серосодержащего газа и переработки аминного растворителя.

• 1. Перед обработкой амином грязный технологический поток направляется в каплеотбойник серосодержащего газа для удаления капель воды и масла.
• Предварительно обработанный газ поступает в нижнюю часть колонны с амином, также называемой абсорбером или контактором.
• 3. Поднимаясь вверх, серосодержащий газ вступает в контакт с раствором обедненного амина (без кислых газов), стекающим сверху. Чем интенсивнее взаимодействие, тем больше поглощается H₂S и CO₂.
• 4. В верхней части колонны контактора обессеренный газ отводится по трубопроводу на выходе чистого технологического потока.
• 5. Чистый технологический поток поступает в каплеотбойник серосодержащего газа, где оставшийся амин собирают и используют повторно, а природный газ направляют дальше по трубопроводу.
• 6. Раствор амина, который теперь насыщен кислыми газами (обогащенный амин), оседает на дно контактора и направляется в колонну десорбции.
• 7. В десорбере пар из ребойлера отделяет кислые газы от обогащенного амина.
• 8. Кислые газы охлаждаются в конденсаторе и направляются в установки регенерации для переработки.
• 9. Десорбированный амин проходит через ряд фильтров для дальнейшей очистки.
• 10. Теперь амин, снова ставший обедненным, подается по трубопроводу обратно в верхнюю часть контактора для повторного использования.

Решения по измерению для оптимизированной обработки амином

В эффективности работы установок аминной очистки ключевую роль играют контроль и регулирование температуры. В частности, технологический газ и раствор амина лучше всего работают в узком диапазоне температур.

• Если при контакте с углеводородами температура амина будет слишком низкой, то газ грязного технологического потока может сконденсироваться и вспениться, что приведет к ухудшению качества газа. В идеале температура обедненного амина должна быть чуть выше температуры газа на входе.
• Но если температура обедненного амина слишком высока, то он будет течь слишком быстро и не сможет поглотить достаточный объем кислотных газов.
• Если температура газа грязного технологического потока, поступающего колонну с амином будет слишком высокой, то он будет подниматься слишком быстро и контактировать с обедненным амином слишком близко к выходу газа чистого технологического потока в верхней части колонны. В такой ситуации может произойти вспенивание, что приведет к ухудшению качества газа и возможной потере амина.
• Если температура обогащенного амина слишком высока, из раствора выделяются кислые газы, которые воздействуют на металлические поверхности, вызывая коррозию.
• Если температура в системе фильтрации слишком низкая, она будет не так эффективно удалять загрязняющие вещества из раствора амина перед его закачкой обратно в контактор, что приведет к менее эффективному поглощению кислых газов.

Скорость циркуляции амина, расход газа, температура входящего газа и концентрация амина влияют на эффективность операций по обработке амином. Благодаря качественным приборам, таким как многоточечная термопара, особенно миниатюрная многоточечная термопара TC96-M, нефтепереработчики получают точную информацию в режиме реального времени, необходимую для принятия целесообразных оперативных решений.

Водородная установка

Водород – важнейший компонент нефтеперерабатывающих заводов, необходимый для преобразования углеводородов с низкой стоимостью в продукты с более высокой стоимостью. Водород, используемый в установках гидрокрекинга, гидроочистки и изомеризации, может поступать из установки риформинга с непрерывной регенерацией катализатора, которая производит H₂ в качестве побочного продукта. Дополнительный спрос может быть удовлетворен с помощью установки парового риформинга метана, который преобразует метан (как правило, из природного газа) и воду в водород.

1. При необходимости природный газ сначала подвергается десульфуризации в установке гидроочистки.

2. В установке парового риформинга метана применяется повышенное давление (3 – 25 бар / 44 – 360 фунт/кв. дюйм), высокая температура (700 – 1 000°C / 1 290 – 1 830°F), катализатор с неподвижным слоем и перегретый пар для преобразования метана в водород и окись углерода.

CH₄ + H₂O → 3 H₂ + CO

3. Окись углерода — это примесь, которую трудно удалить. Таким образом, полученный в результате парового риформинга синтетический газ подвергается реакции водогазового сдвига для преобразования окиси углерода в двуокись углерода и дополнительный водород.

CO + H₂O → CO₂ + H₂

Для данного процесса также требуется катализатор, но более низкая температура: 200 – 480 °C (400 – 900 °F).

4. Существует два основных способа удаления углекислого газа из водорода.

• Для улавливания нежелательных газов в процессе адсорбции при переменном давлении применяется высокое давление и адсорбирующие материалы. После чего в технологическом процессе осуществляется переход к низкому давлению, в результате чего материалы выделяют соответствующие газы, восстанавливая свои адсорбирующие свойства.
• Для улавливания углерода и последующего преобразования его в CH₄ с помощью катализатора и соответствующих условий температуры и давления при метанировании CO₂ используется аминный растворитель. Образовавшийся метан направляется обратно в установку парового риформинга метана.

Оба метода позволяют получать практически чистый пар водорода для нефтеперерабатывающего завода.

Решения по измерению для водородных установок

Поскольку паровой риформинг представляет собой эндотермический процесс, он требует регулярной подачи тепла из печи. Температура поверхности труб печи может достигать 815 °C (1 500 °F). К решениям для измерения температуры относятся термопары для измерения температуры поверхности труб, гибкие многоточечные термопары и термопары в защитных гильзах и экранирующих трубах. Также благодаря датчикам температуры операторы могут принимать решения о замене катализатора, основанные на данных.

Мониторинг и контроль давления, уровня и расхода также являются ключевыми факторами эффективности процессов парового риформинга метана.

Установка извлечения серы

Сера является нежелательным продуктом при добыче нефти и газа, поскольку их сжигание приводит к загрязнению окружающей среды. После удаления серы в процессе десульфуризации в установке гидроочистки или другой технологической установке, в установке извлечения серы происходит процесс Клауса для преобразования образующегося сероводорода в серу, реализуемый продукт, применяемый в производстве и для изготовления удобрений.

Этапы извлечения серы на нефтеперерабатывающем заводе

Процесс Клауса состоит из двух этапов извлечения серы:

1. Термический этап

Сероводород сгорает с кислородом воздуха, в результате чего образуется элементарная сера.

2 H₂S + O₂ → 2 S + 2 H₂O

Температура окислителя поддерживается на уровне выше 850 °C (1 560 °F). Затем горячие сточные воды поступают в конденсатор, где пар отводится от серы. Поскольку сероводород окисляется лишь частично, отделяется ~70 % серы, а поток по-прежнему содержит сероводород. При дополнительном сжигании с помощью воздуха образуется диоксид серы.

2 H₂S + 3 O₂ → 2 SO₂ + 2 H₂O

2. Этап обработки катализатором

Стоки конденсатора подогревают повторно, так как конденсат серы загрязняет катализатор. Затем горячая смесь проходит через серию реакторов с неподвижным слоем катализатора (реакторы Клауса) для дальнейшего отделения серы.

2 H₂S + SO₂ → 3 S + 2 H₂O

Этап обработки катализатором происходит при более низких температурах: ~315 – 330°C (600 – 625°F), но выше температуры конденсации серы.

В процессе Клауса восстанавливается 95 – 97 % H₂S в потоке исходного сырья, но такой процент недостаточно высок для соответствия современным строгим требованиям по контролю за загрязнением воздуха. Поэтому последним этапом является очистка хвостовых газов с помощью установки очистки хвостовых газов. По сути, хвостовой серный газ нагревают и гидрируют для получения сероводорода, который проходит через установку аминной очистки. Затем отходящий сероводород возвращается в окислитель для возобновления процесса Клауса.

Важность измерений температуры в процессе извлечения серы

Точный мониторинг и контроль температуры играют огромную роль на всех этапах работы установки извлечения серы, от окислителей и конденсаторов до подогревателей, реакторов и установок очистки хвостовых газов. Например, если температура в реакторе Клауса слишком низкая, то не будет происходить оптимальная реакция катализатора. Кроме того, серный газ будет конденсироваться и загрязнять катализатор.

Факельная труба

По экономическим и экологическим причинам на нефтеперерабатывающих заводах находят способы восстановления и переработки почти всех остаточных продуктов своих процессов. Но существуют некоторые газы, которые нельзя использовать повторно, и их сжигают в безопасных условиях. Кроме того, в случае превышения давления или возникновения других опасных ситуаций системы аварийного отключения обеспечивают автоматическое удаление опасных паров из важных зон завода и направляют их по линиям отвода газа в факельную трубу для сжигания.

В факельной трубе происходит контролируемое сжигание таких нежелательных газов, в результате чего образуются менее вредные продукты, которые выбрасываются в атмосферу. Например, потенциал глобального потепления (ПГП) метана составляет 27 – 30, в то время как ПГП углекислого газа – 1. При сжигании не извлеченного метана образуются углекислый газ и вода.

По различным трубопроводам воздух, пар и нежелательные газы поступают в факельную трубу и воспламеняются на наконечнике с запальником. Приборы для измерения скорости потока помогают контролировать процесс для обеспечения более высокого уровня безопасности и эффективного сжигания. Термопары, подведенные к факельной трубе, очень важны для контроля запальников, поддерживающих факел.

Электрическая подстанция

Крупные предприятия, занимающиеся переработкой нефти, очисткой природного газа и сбытом конечной продукции, как правило, совместно с коммунальной компанией региона владеют электрической подстанцией. На нефтеперерабатывающем заводе операторам необходимо преобразовывать уровни напряжения и перенаправлять электроэнергию туда, где она необходима.

Сегодня в оборудовании среднего и высокого напряжения для изоляции и гашения дуги используются различные газы. WIKA является поставщиком решений для обработки газов в отрасли передачи и распределения электроэнергии по всему миру. Наш ассортимент продукции позволяет компаниям, занимающимся переработкой и сбытом, и поставщикам электроэнергии контролировать, анализировать и обрабатывать все типы изоляционных газов в выключателях, трансформаторах, распределительных устройствах и т. д.

Наиболее распространенным газом, содержащимся в газоизолированном оборудовании, является гексафторид серы (SF₆). Он обладает превосходной диэлектрической прочностью для надежного гашения дуги. В то же время это газ, вызывающий парниковый эффект, с самым высоким из известных потенциалов глобального потепления (ПГП). Предотвращение утечек имеет первостепенное значение для предотвращения источников опасностей, связанных с использованием газа SF₆.

WEgrid Solutions, дочерняя компания WIKA, предоставляет полный набор продуктов и услуг, предназначенных для безопасного обращения с SF₆, а также с альтернативными газами. Мониторинг плотности газа в режиме онлайн в сочетании с анализом тенденций обеспечивает техническое обслуживание и ремонт на основе состояния, позволяя операторам подстанций повысить безопасность, снизить затраты и защитить окружающую среду.

Калибровка и услуги

WIKA предлагает широкий ассортимент услуг в области переработки нефти, очистки природного газа и сбыта конечной продукции в нефтегазовой отрасли.

Калибровочный центр: консультации, разработка, внедрение – все от одного поставщика

WIKA предлагает откалибровать ваше эталонное и испытательное оборудование в своих лабораториях, аккредитованных по стандарту ISO 17025, или на вашем предприятии. В дополнение к широкому ассортименту калибровочных приборов мы предлагаем услуги калибровки для измерения давления, температуры, силы, расхода и электрических величин, а также для приборов по измерению плотности газа SF₆.

Откалиброванные приборы выдают точные данные, что является необходимым условием для принятия грамотных решений, которые обеспечивают повышение безопасности работы и рост производства. Но калибровочные изделия – это только часть уравнения.

Если вы хотите получить комплексное решение, которое будет таким же уникальным, как и ваши операции по переработке и сбыту, сотрудничайте с WIKA. Наши специалисты в области нефти и газа могут разработать высокопроизводительную систему калибровки на основе нашего обширного ассортимента продукции, при наличии следующих условий компонентов:

• Адаптируемость к испытательным объектам
• Подача вакуума и давления
• Компоненты для контроля давления и точной регулировки
• Источники напряжения и мультиметры для калибровки испытуемых электротехнических изделий

Еще одна наша сильная сторона – планирование проектов. Мы можем спроектировать, изготовить и внедрить системы для любого типа калибровки на объекте, от ручных рабочих станций до полностью автоматизированных систем тестирования на производственных линиях.

Комплексная программа мониторинга печей

Пламенные подогреватели являются центральной частью многих нефтеперерабатывающих установок, и их плохое функционирование негативно сказывается на безопасности и производительности. Для того чтобы обеспечить работу вашего оборудования в условиях, максимально приближенных к заданным, мы предлагаем три уровня мониторинга печей в соответствии с потребностями вашего нефтеперерабатывающего завода.

• Базовый: сканирование инфракрасными лучами + тщательный аудит для выявления проблем с оборудованием
• Улучшенный: базовый план + регулярный мониторинг и оценка
• Комплексный: улучшенный план + оперативные данные и глубокое понимание проблем

Ремонт системы с мембранным разделителем

Не нужно ремонтировать, когда можно заменить. Благодаря услугам WIKA по обслуживанию систем с мембранными разделителями клиенты могут добиться значительной экономии по сравнению с затратами на покупку нового оборудования. Это обеспечивается за счет того, что срок службы промышленного преобразователя процесса больше, чем у деталей, контактирующих с рабочей средой. Поэтому, когда система мембранного уплотнения перестает работать, только в редких случаях требуется замена всего устройства.

Данная услуга предоставляется как в отношении систем мембранных разделителей WIKA, так и для систем других признанных производителей. Благодаря расположению рядом с Хьюстонским судоходным каналом мы предлагаем быстрый ремонт нефтеперерабатывающих заводов региона. Еще более удобным является наличие ящика для хранения мембранных разделителей на вашем или нашем предприятии.

Центр исследований и разработок

Центр исследований и разработок WIKA, расположенный недалеко от Хьюстонского судоходного канала, является объектом мирового класса, цель разработки которого – оказывать нефтеперерабатывающим заводам содействие в получении максимальной отдачи от своих активов. В центре этого комплекса зданий находится полноразмерная технологическая установка, спроектированная и построенная в соответствии с требованиями ASME и API. Печь мощностью 9,6 млн. британских тепловых единиц способна воспроизводить широкий спектр процессов, происходящих в более крупных нагревателях и реакторах, что позволяет нам тестировать и проверять работу своих приборов для измерения температуры в реальных рабочих условиях.

Но данный ультрасовременный комплекс предназначен не только для нужд WIKA. Наши клиенты также могут воспользоваться целым рядом услуг:

• Моделирование проблемы измерения температуры на нефтеперерабатывающем заводе в предназначенном для этого действующем пламенном подогревателе.
• Выполнение требований по тестированию датчиков без повреждения оборудования и дорогостоящего простоя нефтеперерабатывающего завода.
• Пройдите практическое обучение, чтобы получить максимальную отдачу от измерительных приборов и технологических установок, включая информацию об оптимальном размещении и конфигурации термопар для измерения температуры поверхности труб.

Центр исследований и разработок WIKA, наряду с экспертными консультациями и нашим ассортиментом качественных приборов для нефтегазовой промышленности, помог нефтеперерабатывающим заводам по всему миру повысить эффективность процессов, сократить время выполнения заказа, увеличить выход продукции и прибыль.

Установка

Наши опытные техники и инженеры готовы оказать поддержку на объекте при установке и вводе в эксплуатацию приборов и систем WIKA. Наш ассоримент услуг в полевых условиях подразумевает надзор, установку, сварочные работы, устранение неисправностей, ремонт, анализ и проверку. От новых проектов до надзора во время планового или незапланированного простоя – наша международная команда всегда к вашим услугам.

Повышение квалификации

Наши отраслевые эксперты готовы провести мастер-классы, семинары и консультации по всем линейкам нашей продукции – как на вашем, так и на нашем предприятии. Свяжитесь с нами и получите дополнительную информацию об обучении и повышении квалификации своей команды.