Дезактивация пирофорных сульфидов на объектах добычи и переработки нефти Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

TECHNICAL SCIENCE | Juvenis scientia 2016 № 3

19

УДК: 665.6/ 7 ГРНТИ: 61.51.37

ДЕЗАКТИВАЦИЯ ПИРОФОРНЫХ СУЛЬФИДОВ НА ОБЪЕКТАХ ДОБЫЧИ И ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ

И. Ю. Шлёкова1*, Е. Ю. Шлёкова2

1 Сибирский казачий институт технологий и управления, филиал «МГУТУ имени К.Г. Разумовского» Россия, 644010, г. Омск, ул. Пушкина, 63

2 Проектный институт реконструкции и строительства объектов нефти и газа (ЗАО «ПИРС») Россия, 644033, г. Омск, ул. Красный Путь, 153/2

* email: Inna777omsk@yandex.ru

В статье проанализированы способы дезактивации пирофорных соединений на объектах нефтедобычи и нефтепереработки. Рассмотрены их достоинства и недостатки. Представлен альтернативный высокоэффективный и универсальный способ.

Ключевые слова: пирофорные соединения, сульфиды железа, дезактивация пирофорных соединений, обработка окислителями, пропаривание с окислителями.

DEACTIVATION OF PYROPHORIC SULFIDES ON OBJECTS OF EXTRACTION AND OIL REFINING

I. Y. Shlekova1*, E. Y. Shlekova2

1 Siberian Cossack Institute of technology and management 63 Pushkin St., 644010, Omsk, Russia

2 Design Institute of reconstruction and construction of objects of oil and gas 153/2 Krasny put St., 644033, Omsk, Russia

* email: Inna777omsk@yandex.ru

The authors of the article analyze the methods of decontamination of pyrophoric compounds on objects of oil extraction and refining. Their advantages and disadvantages are discussed. The article presents an alternative and highly versatile method.

Keywords: pyrophoric compounds, iron sulfide, deactivation of pyrophoric compounds, treatment with oxidants, steaming with oxidizing agents.

Пирофорные сульфиды железа - это проблема, с которой сталкиваются практически все нефтеперерабатывающие и нефтедобывающие предприятия при проведении ремонтных работ. Они образуются на внутренних поверхностях трубопроводов, технологического оборудования в результате сероводородной коррозии металлов и обладают способностью самовозгораться.

Наибольшую опасность пирофорные соединения представляют при опорожнении, вскрытии оборудования и трубопроводов с нефтью и нефтепродуктами. Пока отложения покрыты жидкостью или соприкасаются с парами и газами, не содержащими кислород, они не окисляются. После высыхания отложений при контакте с кислородом воздуха начинается их быстрое окисление и самовозгорание.

Активность пирофорных отложений зависит от их состава и места образования, а также температуры окружающей среды. Самовозгорание пирофоров возможно при различных температурах, даже при очень низких (зафиксированы случаи возгорания при минус 20 °С) [1].

Среди рекомендаций по борьбе с пирофорами предлагается предварительная очистка сырья от сернистых соединений, защелачивание нефти и нефтепродуктов, поступающих на переработку, использование материалов, устойчивых к сероводородной коррозии, применение ингибиторов, образующих на поверхности металла защитную пленку. Данные способы однозначно не обеспечивают требуемую безопасность проведения ремонтных работ, т.к. полностью не исключают образования пирофорных соединений. Кроме того, они являются дорогостоящими [2].

Ввиду отсутствия надежных способов предупреждения образования пирофорных сульфидов железа, полная безопасность при разгерметизации оборудования может быть обеспечена только своевременной флегматизацией, дезактивацией пирофорных соединений [3].

Наиболее простой и часто применяемый на практике способ флегматизации пирофорных отложений - смачивание их водой с целью предотвращения взаимодействия с кислородом воздуха. В реальных условиях на объектах для предотвращения возгорания пирофоров осуществляют пропаривание оборудования перегретым паром длительное время (до трех-четырех суток). Смачивание пирофорных отложений водой не обеспечивает пожарной безопасности на объекте, так как они быстро высыхают и вновь становятся способными к самовозгоранию [4].

Научно обоснована целесообразность использования для флегматизации пирофорных отложений химических композиций, содержащих окислитель, который нейтрализует активность пирофоров в отложениях вследствие своей способности окислять их в водной среде [3].

Были исследованы различные окислители и композиции для повышения безопасности работ в резервуарах. Так, показана высокая эффективность дезактивации при заполнении резервуара 5-10%-ным водным раствором бихромата калия [5]. В качестве окисляющей среды для заполнения резервуаров также были изучены водные растворы гипохлорита и гидроксида натрия, пероксида водорода и перманганата калия при одновременном применении с трисилоксанами для диспергирования отложений. При данной обработке сокращается время подготовки

20

Juvenis scientia 2016 № 3 | ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

резервуара к очистным работам с 10 и более суток до 2-3, значительно сокращается количество выбросов в атмосферу, снижается риск возникновения самовозгораний. К недостаткам можно отнести потребность в больших объемах воды для заполнения, образование существенного потока промышленных стоков, потери времени на заполнение резервуара [3].

Кроме того, учеными были разработаны способы дезактивации пирофорных отложений, предусматривающие их обработку и другими химическими реагентами: трилоном Б ^и 1404462, 23.06.1988) и водным раствором гидролизованного привитого сополимера акрилонитрила и бутадиенстирольного каучука ^и 1404463, 23.06.1988). Недостатками этих способов является использование дорогостоящих реагентов и необходимость организации сложной схемы обработки.

Избежать самовозгорания также возможно при вытеснении кислорода воздуха из газовой фазы инертным газом, пеной. При заполнении газовоздушной полости резервуаров и аппаратов азотом, двуокисью углерода, газомеханической пеной достигается предотвращение контакта пирофорных отложений с кислородом воздуха. Предлагаемый способ имеет ряд преимуществ: упрощение процесса очистки, снижение трудоемкости работ, повышение безопасности работ при проведении очистки, сокращение количества загрязненных сточных вод. Есть и недостатки, ограничивающие широкое применение этого способа: необходимость наличия специального оборудования, а также расход дорогостоящих инертных газов и пены [6].

Нами был проведен сравнительный анализ существующих способов борьбы с пирофорными соединениями, выявлены их основные достоинства и недостатки с точки зрения целесообразности применения их при проведении ремонтных работ на объектах нефтепереработки и нефтедобычи.

Наиболее эффективным и оптимальным представляется метод дезактивации пирофорных сульфидов путем их химической обработки - нейтрализации окисляющими растворами. Дальнейшее развитие данного метода связано с поиском рациональных способов организации химической обработки и расширением области применения. Заполнение растворами окислителя, предлагаемое для резервуаров, на наш взгляд, оправданно применять для небольших емкостей, аппаратов и трубопроводов. Для остального оборудования необходимо изыскать более экономичный по затратам и простой в исполнении способ.

Для обработки крупнотоннажного оборудования предлагается использовать альтернативный способ подачи реагента - введение его в линию пара при пропаривании [7]. Пропариванию можно подвергать оборудование и трубопроводы любого типа и размера. Сдерживающим фактором является только наличие пара на объекте.

В качестве реагентов мы предлагаем рассмотреть растворы упомянутых выше окислителей. С одной стороны, реализуется доказано эффективный метод применения

химических окислителей, с другой стороны появляется возможность отказаться от заполнения оборудования их растворами. Для организации дезактивации по данному методу не требуются специальное оборудование и материалы, хранение и утилизация отработанных растворов. Потребуется только организация ввода раствора реагента в линию пара и приобретение емкости для приготовления рабочего раствора нужной концентрации. При выборе окислителя необходимо оценить экологические аспекты его применения. Например, применение хлорсодержащих реагентов нежелательно, так как возможно образование хлорной воды, токсичной для персонала и последующей биологической очистки.

Обработка оборудования паром с раствором относительно нетоксичного окислителя позволит:

- эффективно дезактивировать пирофорные соединения при одновременном удалении отложений углеводородов;

- сократить время пропаривания и простоя объекта;

- снизить затраты на пар и воду;

- качественно подготовить оборудование к механической очистке;

- упростить утилизацию твердых отходов (дезактивированные пирофоры утилизировать как обычные твердые отходы, без организации специальных захоронений);

- отказаться от утилизации растворов и направлять их на очистные сооружения предприятия без предварительной очистки;

- обеспечить безопасность персонала.

Итак, введение растворов нетоксичных окислителей в линию пара при пропаривании оборудования объектов добычи и переработки нефти позволит эффективно, экологично, надежно и достаточно экономично дезактивировать пирофорные соединения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кушелев В. П. Основы техники безопасности на нефтеперерабатывающих заводах. - М.: Химия, 1978. - 288 с.

2. Капустин В. М., Гуреев А. А.. Технология переработки нефти. В 2 ч. Часть первая. Первичная переработка нефти. М.: Химия, КолосС, 2007. 400 с.

3. Денисов Р. С. Повышение пожарной безопасности резервуаров для хранения высокосернистой нефти в условиях образования пирофорных отложений: автореф. дис. канд. тех. наук. Уфа, 2013. 24 с.

4. Шлёкова И. Ю., Светикова С. В., Шлёкова Е. Ю. Оценка эффективности пропаривания оборудования нефтеперерабатывающих заводов для обезвреживания пирофорного сульфида железа // Студент. Аспирант. Исследователь. 2015. № 6 (6). С. 137-143.

5. Шестерикова Р. Е., Зиновьева Л. М., Галанин И. А. Способ разрушения пирофорного соединения: А.с.1127648 СССР // Патентный поиск. URL: http://www.findpatent.ru/patent/112/1127648.html (дата обращения: 11.03.2016).

6. Предотвращение самовозгорания пирофорных отложений в условиях нефтедобычи // Сайт Ags-metalgroup. URL: http://ags-metalgroup.ru/publ/zashhita_neftjanykh_rezervuarov_ot_korrozii/ predotvrashhenie_samovozgoranija_pirofornykh_otlozhenij_v_ uslovijakh_neftedobychi/21-1-0-132 (дата обращения: 12.03.2016).

7. Химическая обработка // Официальный сайт ЗАО «МАГИКРОТ» URL: http://www.magicrot.ru/index.php?p=service5 (дата обращения: 09.03.2016).

Поступила в редакцию 18.03.2016