Выявление и устранение проблем в нефтепереработке
Покупка
Тематика:
Горная промышленность. Металлургия
Издательство:
Профессия
Автор:
Либерман Норман П.
Пер. под. ред.:
Глаголева Ольга Федоровна
Год издания: 2014
Кол-во страниц: 528
Дополнительно
Вид издания:
Практическое пособие
Уровень образования:
Дополнительное образование взрослых
ISBN: 978-5-91884-057-3
Артикул: 475930.02.99
Систематизированы надежные методы выявления неисправностей, причин отказов и сбоев в работе технологического и вспомогательного оборудования НПЗ, даны пути их решения. Приведена экономическая оценка улучшения работы установок в результате устранения неполадок. Диагностические карты и алгоритмы, многочисленные практические примеры и советы помогут специалистам точно идентифицировать проблемы в технологии и работе оборудования нефтепереработки. Все примеры взяты из реальной практики, исключены сложные математические расчеты, алгоритмы выявления проблем изложены ясно и последовательно. Точные решения для широкого круга проблем основаны на многолетнем опыте автора — практикующего консультанта, признанного эксперта в области поиска неисправностей.
Книга адресована заводским работникам, имеющим дело с обслуживанием аппаратов и оборудования нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий. Она будет полезна руководителям производств, начальникам установок, цехов, инженерам-технологам, инженерам-механикам, сервис-инженерам.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 21.03.01: Нефтегазовое дело
- ВО - Магистратура
- 21.04.01: Нефтегазовое дело
- ВО - Специалитет
- 21.05.04: Горное дело
- 21.05.06: Нефтегазовые техника и технологии
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
Н. Либерман Выявление и устранение проблем в нефтепереработке Практическое руководство Перевод с английского языка под редакцией О. Ф. Глаголевой Санкт-Петербург 2014 ©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
УДК 665.63-66, 66-5 ББК 35.514 Н. Либерман Выявление и устранение проблем в нефтепереработке. Практическое руководство : пер. с англ. яз. ; под ред. О. Ф. Глаголевой. — СПб. : ЦОП «Профессия», 2014. — 528 с., ил. ISBN 978-5-91884-057-3 ISBN 978-0-07-177020-0 (англ.) Систематизированы надежные методы выявления неисправностей, причин отказов и сбоев в работе технологического и вспомогательного оборудования НПЗ, даны пути их решения. Приведена экономическая оценка улучшения работы установок в результате устранения неполадок. Диагностические карты и алгоритмы, многочисленные практические примеры и советы помогут специалистам точно идентифицировать проблемы в технологии и работе оборудования нефтепереработки. Все примеры взяты из реальной практики, исключены сложные математические расчеты, алгоритмы выявления проблем изложены ясно и последовательно. Точные решения для широкого круга проблем основаны на многолетнем опыте автора — практикующего консультанта, признанного эксперта в области поиска неисправностей. Книга адресована заводским работникам, имеющим дело с обслуживанием аппаратов и оборудования нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий. Она будет полезна руководителям производств, начальникам установок, цехов, инженерам-технологам, инженерам-механикам, сервис-инженерам. УДК 665.63-66, 66-5 ББК 35.514 Copyright © 2011 by The McGraw-Hill Companies, Inc. All rights reserved. Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев авторских прав. Информация, содержащаяся в данной книге, получена из источников, рассматриваемых издательством как надежные. Тем не менее, имея в виду возможные человеческие или технические ошибки, издательство не может гарантировать абсолютную точность и полноту приводимых сведений и не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги. © The McGraw-Hill Companies, Inc., 2011 © ЦОП «Профессия», 2014 © Перевод, оформление: ЦОП «Профессия», 2014 ISBN 978-5-91884-057-3 ISBN 978-0-07-177020-0 (англ.) Л55 ©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
Оглавление Предисловие к русскому изданию ............................................................................ 15 Слово автора .......................................................................................................... 17 Об авторе ............................................................................................................... 17 Предисловие .......................................................................................................... 18 Авторская оговорка .........................................................................................................19 Терминология и глоссарий ..............................................................................................19 Другие книги автора ........................................................................................................19 Благодарности ....................................................................................................... 20 Введение ................................................................................................................ 21 Глава 1. Нарушения в работе тарелок колонных аппаратов ....................................... 23 Падение потерь давления в колонне ..............................................................................23 Восстановление гидравлического затвора ......................................................................25 Влияние на четкость разделения ....................................................................................27 Влияние зазоров перелива...............................................................................................27 Скобы жесткости стенок переливов ...............................................................................29 Затопление верхней тарелки ...........................................................................................30 Падение уровня жидкости на тарелках ...........................................................................31 Потеря зазора в колпачковых тарелках ..........................................................................33 Тарелки с направляющими перегородками ....................................................................34 Отсутствие отбойной плиты на выходе ребойлера .........................................................35 Длина пути жидкости ......................................................................................................37 Как различить затопление тарелок и проваливание жидкости .....................................39 Тарелки отбойного типа ..................................................................................................40 Что лучше: понимание или вычисления? .......................................................................41 Глава 2. Неисправности насадочных аппаратов ........................................................ 42 Захлебывание скруббера синтетического газа ................................................................43 Уменьшение живого сечения ..........................................................................................44 Волнистая опорная решетка ...........................................................................................46 Разрушение насадки в регенераторе раствора карбоната калия ....................................47 Прижимные решетки над насадкой ................................................................................47 Распределение жидкости в насадочных аппаратах ........................................................48 Самотечные распределители в секциях фракционирования .........................................49 Неисправности распылительных форсунок ...................................................................50 Перепад давлений в распылительных форсунках ..........................................................51 ©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
Оглавление 6 Пластиковая насадка .......................................................................................................52 Насадочные колонны на морских промыслах................................................................52 Глава 3. Контроль давления в колонных аппаратах ................................................... 54 Нестабильная работа системы сбора конденсата водяного пара ...................................55 Теплота порождает давление ...........................................................................................56 Пропуск в вентиляционном клапане приемника орошения .........................................57 Запас производительности конденсатора ......................................................................59 Клапаны с завышенной пропускной способностью ......................................................59 Влияние легких компонентов на давление в колонне ...................................................60 Влияние легких компонентов на состав верхнего продукта ..........................................62 Уравнительные линии .....................................................................................................63 Погодные условия и конденсаторы с воздушным охлаждением ...................................63 Заедание регулирующего клапана ..................................................................................64 Нестабильность колонн при циклических операциях ...................................................64 Нестабильность давления вследствие затопления тарелок ...........................................65 Нестабильность циркуляции в термосифонных ребойлерах .........................................66 Нестабильность подачи сырья ........................................................................................66 Наблюдения автора: химико-технологическое образование — практика против теории ..............................................................................................................................67 Глава 4. Отложения солей и ржавчины на полотнах тарелок ..................................... 68 Колонна стабилизации установки риформинга .............................................................69 Непрерывная промывка ..................................................................................................70 Унос гидроксида калия ....................................................................................................71 Отложения сухих аминовых солей на тарелках ..............................................................74 Закупорка штуцеров отбора боковых погонов хлоридом аммония ...............................76 Тарелки с полотнами из углеродистой стали ..................................................................76 Клапаны с подвижными колпачками .............................................................................77 Поглощение солей из паров водой из приемника орошения ........................................78 Горючие соли в насадочных колоннах ............................................................................80 Глава 5. Отпарка кубового продукта перегонных колонн ........................................... 81 Отбор пробы горячего тяжелого остатка ........................................................................83 Движение пара в обход отпарных тарелок ......................................................................84 Восстановление эффективности отпарки ......................................................................84 Неправильный монтаж отпарных тарелок .....................................................................85 Нарушения в работе отпарной секции вакуумной колонны .........................................87 Проблемы глухих карманов ............................................................................................89 Эффективность отпарных тарелок .................................................................................89 Ввод пара в отпарную секцию .........................................................................................90 Опасность установки ниппельных штуцеров в стенки колонн .....................................92 Литература .......................................................................................................................92 Глава 6. Отвод тепла циркуляционным орошением ................................................... 93 Разница между циркуляционным и внутренним орошениями .....................................94 Факторы нагрузок по пару и по жидкости .....................................................................95 Кавитация в циркуляционных насосах ..........................................................................96 Недостаточное сечение штуцера отвода орошения .......................................................98 Влияние циркуляционного орошения на четкость разделения ....................................99 Теплопередача в контуре циркуляционного орошения ............................................... 100 Регулярная насадка в контуре циркуляционного орошения ....................................... 101 Неисправности сдвоенных фильтров ........................................................................... 103 ©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
Оглавление 7 Контур циркуляционного орошения как ступень разделения .................................... 104 Глава 7. Выносные отпарные колонны ....................................................................105 Чрезмерные потери давления в паровой линии ........................................................... 105 Отсутствие напора ......................................................................................................... 107 Охлаждение жидкого сырья в отпарной колонне ........................................................ 108 Функция отгоночного пара ........................................................................................... 109 Влага в отгоночном паре ............................................................................................... 109 Отсутствие петли гидрозатвора ..................................................................................... 110 Заедание регулятора подачи сырья ............................................................................... 112 Высокий уровень жидкости в отпарной колонне ........................................................ 112 Затопление верхней тарелки ......................................................................................... 113 Распределение площади отверстий тарелок ................................................................. 116 Выносные отпарные колонны с ребойлерами ............................................................. 116 Неверные показания уровнемера ................................................................................. 117 Глава 8. Памятка по обследованию внутренних устройств тарельчатых колонн .........119 Самовыравнивающийся лазерный нивелир ................................................................. 120 Что следует проверять при обследовании тарелок ....................................................... 120 Закрытие колонны ......................................................................................................... 123 Ошибка в конструкции сливного кармана ................................................................... 123 Глава 9. Кожухотрубчатые ребойлеры .....................................................................126 Влияние скорости на коэффициент теплопередачи .................................................... 126 Ограниченность теплового потока ............................................................................... 127 Принудительная циркуляция хладоносителя............................................................... 129 Сопротивление передаче физической теплоты в пленке ............................................. 130 Влияние завихрения жидкости на тепловую нагрузку в ребойлере ............................ 131 Влияние дополнительных перегородок ........................................................................ 132 Потеря термосифонной циркуляции............................................................................ 132 Захлебывание колонны из-за высоких потерь давления в ребойлере ......................... 134 Ребойлеры с паровым пространством .......................................................................... 137 Вырезание отверстий в перегородках ребойлеров ....................................................... 138 Встроенные ребойлеры ................................................................................................. 138 Утечки в плавающих головках и трубах ребойлеров .................................................... 139 Влияние утечек на технологический процесс .............................................................. 140 Проблемы на паровой стороне ребойлеров .................................................................. 141 Глава 10. Передача физической теплоты в кожухотрубчатых теплообменниках ........142 Достоинства U-образных теплообменников ................................................................ 144 Влияние шероховатости теплообменных поверхностей .............................................. 144 Ламинарное течение и обрастание теплообменных поверхностей ............................. 145 Борьба с обрастанием внутренней поверхности труб .................................................. 146 Устранение первопричины обрастания ........................................................................ 147 Обрастание межтрубного пространства ....................................................................... 147 Утечки из труб теплообменников ................................................................................. 149 Обнаружение утечек из труб ......................................................................................... 150 Влияние вязкости на режим течения ............................................................................ 151 Повышенные потери давления в трубах ....................................................................... 152 Повышенные потери давления в межтрубном пространстве ...................................... 153 Повышенные потери давления в штуцерах .................................................................. 154 Достоинства схемы с двухходовым межтрубным пространством ............................... 155 Недостатки схемы с двухходовым межтрубным пространством ................................. 156 Обрастание вследствие образования смолы ................................................................. 157 ©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
Оглавление 8 Глава 11. Недостатки в работе конденсаторов .........................................................159 Прорыв паров ................................................................................................................ 159 Оптимальный отток из конденсатора ........................................................................... 162 Определение уровня конденсата ................................................................................... 164 Способы обеспечить оптимальный уровень слива ...................................................... 165 Определение уровня переохлаждения конденсированной жидкости ......................... 166 Стравливание неконденсирующихся газов .................................................................. 167 Обрастание теплообменных поверхностей конденсатора ........................................... 168 Оребренные трубы в конденсаторах ............................................................................. 169 Проблемы, связанные с охлаждающей средой ............................................................. 170 Параллельные конденсаторы с несимметричной трубной обвязкой .......................... 170 Совокупное действие прорыва паров и накопления конденсата ................................ 172 Глава 12. Воздушное охлаждение: проблемы на воздушной стороне ..........................174 Воздействие влаги на алюминиевое оребрение ........................................................... 175 Механические повреждения ребер ............................................................................... 175 Расчет требуемого расхода воздуха ............................................................................... 175 Рециркуляция воздуха ................................................................................................... 176 Зазор между венцами лопастей и коробом ................................................................... 177 Увеличение подачи нагнетательных вентиляторов ...................................................... 177 Очистка оребрения аппаратов воздушного охлаждения .............................................. 178 Удаление рыхлых отложений ........................................................................................ 179 Изменение скорости вращения и жалюзи .................................................................... 180 Чрезмерный ток двигателя ............................................................................................ 180 Аппараты воздушного охлаждения с вытяжными вентиляторами .............................. 181 Всасывание нагретого воздуха ...................................................................................... 181 Водяное орошение в аппаратах воздушного охлаждения ............................................ 182 Аппараты воздушного охлаждения с наклонными трубными пучками ...................... 183 Литература ..................................................................................................................... 184 Глава 13. Водяное охлаждение: градирни и циркуляция ...........................................185 Гидравлические потери в системах водяного охлаждения ........................................... 186 Очистка линий циркуляции воды ................................................................................. 189 Изменение числа ходов в трубном пространстве ......................................................... 190 Обрастание на стороне водяного охлаждения .............................................................. 190 Другие проблемы циркуляции воды ............................................................................. 191 Эффективность градирен .............................................................................................. 192 Пожарная безопасность на градирнях .......................................................................... 193 Работа в обход теплообменника водяного охлаждения ............................................... 194 Примечания автора ....................................................................................................... 194 Глава 14. Системы сбора парового конденсата ........................................................195 Последствия испарения в линии отвода конденсата ................................................... 196 Расположение приемника конденсата относительно теплообменника...................... 198 Предотвращение подъема уровня конденсата в теплообменнике .............................. 199 Ограничение перепада температур ............................................................................... 200 Ограничения технологического проектирования ........................................................ 200 Вопрос по пройденной теме .......................................................................................... 200 Прорыв конденсатного затвора .................................................................................... 201 Нарушения, связанные с уровнем в приемнике конденсата ....................................... 202 Конденсационные гидравлические удары ................................................................... 203 Предотвращение конденсационных ударов ................................................................. 204 Потенциал коррозионного действия конденсата......................................................... 204 ©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
Оглавление 9 Подъем уровня конденсата в межтрубном пространстве ............................................ 205 Насос откачки конденсата ............................................................................................ 207 Сводка нарушений и неисправностей .......................................................................... 208 Теплообменники завышенных размеров ...................................................................... 209 Предотвращение гидравлических ударов ..................................................................... 209 Глава 15. Проблемы качества пара .........................................................................211 Вибрация паровых турбин ............................................................................................. 211 Утечка в пароперегревателе ........................................................................................... 212 Ухудшение работоспособности пароструйных эжекторов .......................................... 213 Отпарка углеводородного сырья ................................................................................... 213 Паровой риформинг метана .......................................................................................... 214 Закупорка парораспределителей................................................................................... 214 Заедание устройств защиты ротора турбины от разгона .............................................. 214 Измерение содержания влаги в паре ............................................................................ 215 Внешний вид влажного пара ......................................................................................... 217 Борьба с уносом влаги ................................................................................................... 217 Контроль уровня по перепаду температур .................................................................... 219 Увлажнение пара, отработавшего в турбине ................................................................ 219 Демонстрация на примере парового эжектора ............................................................. 220 Увлажнение пара из-за потерь тепла в окружающую среду ......................................... 220 Влияние перегрева пара ................................................................................................ 221 Качество котловой воды ................................................................................................ 222 Загрязнение пара неконденсирующимися компонентами.......................................... 223 Использование пара низкого качества ......................................................................... 224 Глава 16. Проблемы контроля уровня .....................................................................226 Переполнение указателя уровня ................................................................................... 227 Закупорка замерных штуцеров ..................................................................................... 228 Продувка замерных штуцеров ....................................................................................... 229 Непостоянство показаний уровня вследствие захлебывания тарелок ........................ 229 Влага в замерных штуцерах ........................................................................................... 231 Метод контроля по давлению всасывания ................................................................... 232 Разделение уровней ....................................................................................................... 233 Теплоизоляция трубки указателя уровня ...................................................................... 234 Определение уровня по наружной температуре корпуса ............................................. 235 Контроль уровня в случае встроенного ребойлера ...................................................... 236 Контроль уровня в котлах-утилизаторах ...................................................................... 237 Наблюдение границы раздела фаз в прозрачных жидкостях ....................................... 238 Граница раздела между водной и углеводородной фазами .......................................... 239 Измерение уровня сыпучих материалов ....................................................................... 239 Неправильное расположение верхнего замерного штуцера ........................................ 240 Средства указания уровня: чем их больше, тем лучше ................................................ 242 Последствия нарушения контроля уровня ................................................................... 243 Мерные колодцы ........................................................................................................... 244 Глава 17. Потери тепла в окружающую среду ..........................................................247 Установка гидродоочистки белых масел в Уайтинге .................................................... 247 Теплоизоляция люков ................................................................................................... 248 Расчет потерь тепла в окружающую среду .................................................................... 249 Трубопроводы с паровой рубашкой .............................................................................. 251 Фланцы на линиях перекачки ....................................................................................... 252 Влияние увлажнения теплоизоляции ........................................................................... 254 ©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
Оглавление 10 Теплоизоляция в низкотемпературных технологических сосудах............................... 255 Неизолированная возвратная линия ............................................................................ 256 Сколько тепла экономит теплоизоляция распределительной камеры? ...................... 259 Глава 18. Коррозия на технологических установках .................................................260 Утечки в сварных швах .................................................................................................. 261 Совместное действие эрозии и коррозии ..................................................................... 261 Некоторые общие проблемы коррозии ........................................................................ 262 Влияние серы на коррозию под воздействием нафтеновых кислот ............................ 263 Хрупкость стали с высоким содержанием хрома ......................................................... 264 Коррозия уплотнительных гребней поверхностных конденсаторов........................... 265 Углеродистая сталь вместо хромистой в трубопроводной обвязке .............................. 265 Скорость коррозии в трубопроводной обвязке ............................................................ 266 Влияние коррозии на эффективность процессов ........................................................ 267 Проникновение ионов водорода в сталь ...................................................................... 268 Углекислотная коррозия ............................................................................................... 269 Взрыв на заводе Shell NORCO ........................................................................................ 269 Ускорение хлористоводородной коррозии сероводородом ......................................... 270 Внутренняя коррозия котловых труб ............................................................................ 270 Влияние скорости среды ............................................................................................... 271 Примечания автора ....................................................................................................... 271 Глава 19. Унос из парожидкостных сепараторов ......................................................273 Допустимая скорость по Келлогу .................................................................................. 274 Недостаточный диаметр сепаратора ............................................................................. 274 Недостаточные размеры по вертикали ......................................................................... 275 Образование тумана ...................................................................................................... 275 Чрезмерная скорость паров на входе ............................................................................ 276 Образование пены внизу сосуда ................................................................................... 277 Факторы, способствующие образованию пены ........................................................... 278 Противопенные добавки ............................................................................................... 279 Закупоривание замерных штуцеров ............................................................................. 281 Влияние давления и температуры ................................................................................. 281 Влияние коэффициента поверхностного натяжения .................................................. 282 Измерение скорости уноса ............................................................................................ 282 Отделение паров от высоковязкой жидкости ............................................................... 283 Глава 20. Отбойные сепараторы: каплеуловители и отражательные панели...............285 Неисправности каплеуловителей ................................................................................. 285 Унос раствора углекислого калия в абсорбере CO2 ...................................................... 287 Подавление образования тумана в форсунках ............................................................. 289 Каплеуловители в сернокислотной среде ..................................................................... 291 Неуместное использование каплеуловителей .............................................................. 292 Поломка каплеуловителя на стороне всасывания компрессора ................................. 293 Встроенные антизавихрители ....................................................................................... 293 Отражательные панели в отбойных сепараторах ......................................................... 294 Туман .............................................................................................................................. 295 Влияние свойств капельной жидкости на скорость оседания ..................................... 295 Глава 21. Разделение углеводородов и воды: электродегидраторы и гравитационное осаждение ..................................................................................296 Неполадки в работе электродегидраторов .................................................................... 296 Определение местоположения эмульсионного слоя ................................................... 297 Причины подъема слоя эмульсии и способы их устранения ....................................... 298 ©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
Оглавление 11 Чрезмерное давление паров нефти в условиях дегидратора ........................................ 304 Гравитационное отделение воды ................................................................................... 304 Измерение уровня раздела жидких фаз ........................................................................ 305 Дополнительные меры безопасности при ручном сливе воды .................................... 307 Коагуляторы .................................................................................................................. 308 Глава 22. Технологические печи с естественной тягой ..............................................310 Расчет располагаемой тяги ............................................................................................ 310 Загрязнение и провисание труб конвекционной секции ............................................ 313 Нехватка воздуха горения.............................................................................................. 314 Точка абсолютного сгорания ......................................................................................... 316 Причины неудовлетворительного перемешивания воздуха и топлива ....................... 317 Признаки нехватки воздуха горения ............................................................................ 317 Меры безопасности при регулировке избытка воздуха ............................................... 318 Физические помехи, препятствующие притоку воздуха ............................................. 319 Недостаточная теплопроизводительность горелок ...................................................... 320 Чрезмерная плотность потока теплового излучения ................................................... 321 Наброс пламени ............................................................................................................. 322 Изменчивая тяга ............................................................................................................ 323 Глава 23. Повреждения труб печей .........................................................................325 Высокотемпературная ползучесть ................................................................................ 326 Выявление участков перегрева труб ............................................................................. 326 Причины образования кокса в трубах .......................................................................... 327 Прерывания в подаче сырья .......................................................................................... 327 Наброс пламени ............................................................................................................. 329 Натрий в сырье .............................................................................................................. 329 Удаление кокса скребками ............................................................................................ 331 Образование отложений вследствие высыхания труб.................................................. 331 Повреждения парогенераторных труб в конвекционных секциях .............................. 332 Наружные повреждения труб в мазутных печах ........................................................... 332 Чрезмерная средняя величина удельного потока тепла ............................................... 334 Влияние подогрева воздуха и экономии топлива......................................................... 335 Попадание пробок воды в радиантные трубы печи коксования ................................. 335 Повреждения труб из углеродистой стали .................................................................... 336 Глава 24. Технологические печи: подогреватели воздуха ..........................................337 Подогрев воздуха для печи вакуумной колонны .......................................................... 339 Загрязнение и потери давления в подогревателе воздуха ............................................ 339 Ограничение тяги, создаваемое воздухоподогревателями ........................................... 340 Пример перепуска дымового газа в обход подогревателя ............................................ 341 Подогрев воздуха паром низкого давления .................................................................. 343 Уменьшение притока воздуха к горелкам из-за утечек в подогревателе ..................... 343 Потеря тяги в бездействующем подогревателе воздуха ............................................... 344 Перегрев воздуха ............................................................................................................ 345 Возгорание в воздухоподогревателе.............................................................................. 346 Препятствие в линии всасывания воздуха ................................................................... 347 Корректный подход к подогреву воздуха ..................................................................... 349 Эмпирические правила, основанные на перепадах температур .................................. 350 Глава 25. Отказ систем безопасности ......................................................................352 Остановка кислотной установки ................................................................................... 353 Что создает аварийную ситуацию? ............................................................................... 354 Отключение подачи сероводорода на установке получения серы ............................... 355 ©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
Оглавление 12 Действия в обход устройств автоматического пуска или остановки ........................... 355 Ложное срабатывание детектора срыва пламени ......................................................... 356 Преднамеренная блокировка устройств безопасности ................................................ 357 Неработоспособность пилотной горелки печи дожига ............................................... 359 Клапан отсечки подачи газа при перегреве печи ......................................................... 362 Вместо примечания ....................................................................................................... 363 Глава 26. Вакуумсоздающие системы и пароструйные эжекторы ..............................364 Эжектор с сужающе-расширяющимся диффузором ................................................... 364 Сжатие торможения ...................................................................................................... 366 Влажный рабочий пар ................................................................................................... 367 Пульсации ...................................................................................................................... 368 Влага в рабочем паре ..................................................................................................... 369 Влияние регулятора в линии перепуска на стабильность давления ............................ 370 Обход эжектора первой ступени ................................................................................... 371 Механические неисправности эжекторов .................................................................... 371 Эрозия диффузора ......................................................................................................... 373 Эрозия парового сопла .................................................................................................. 374 Критическое давление истечения ................................................................................. 375 Закупоривание горелок отходящего газа ...................................................................... 375 Перегрузка вакуумных эжекторов ................................................................................ 376 Воздушный эквивалент ................................................................................................. 377 Сравнение эффективности эжекторов ......................................................................... 379 Высокое давление на выходе эжектора......................................................................... 380 Эжекторы с расширяющимися диффузорами ............................................................. 381 Жидкостно-кольцевые компрессоры ........................................................................... 382 Жидкостные эжекторы .................................................................................................. 382 Перегретый рабочий пар высокого давления ............................................................... 382 Обрастание парового сопла ........................................................................................... 383 Глава 27. Вакуумные поверхностные конденсаторы .................................................385 Подъем уровня конденсата из-за просачивания воздуха в барометрическую сливную линию .................................................................................................................. 386 Утечка через фланец внутри камеры гидрозатвора ...................................................... 388 Скопление осадка в камере гидрозатвора .................................................................... 388 Определение повышения уровня жидкости в конденсаторе ....................................... 390 Внутренние перетоки через паровую перегородку ...................................................... 390 Отбойная панель завышенных размеров ...................................................................... 392 Отбойная панель как распределитель паров ................................................................ 393 Давление подачи охлаждающей воды в поверхностный конденсатор ........................ 394 Утечки в трубах .............................................................................................................. 395 Просачивание воздуха ................................................................................................... 396 Схема подачи охлаждающей воды ................................................................................ 396 Ошибки руководства ..................................................................................................... 397 Конденсаторы с неподвижной трубной решеткой....................................................... 399 Примечания автора ....................................................................................................... 400 Глава 28. Перегрузка эжекторов вакуумной системы неконденсируемыми компонентами .......................................................................................................402 Утечки воздуха ............................................................................................................... 402 Как найти места утечки воздуха .................................................................................... 403 Утечки воздуха в вакуумных колоннах ......................................................................... 404 Утечки в теплообменниках ............................................................................................ 404 ©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
Оглавление 13 Недостаточно эффективная отпарка сырья вакуумной колонны ............................... 406 Газ крекинга ................................................................................................................... 407 Источники газа крекинга .............................................................................................. 408 Влияние температуры на выходе печи .......................................................................... 410 Образование газа крекинга в отстойнике ..................................................................... 412 Просачивание воздуха в линиях подачи сырья из печи ............................................... 412 Продувочный газ и газовые уплотнения ...................................................................... 413 Напоминание о парциальном давлении воды .............................................................. 413 Глава 29. Кавитация и повреждение уплотнений и подшипников в центробежных насосах из-за недостаточного напора всасывания....................................................414 Признаки кавитации ..................................................................................................... 415 Отказ уплотнения из-за несоосности фланцев ............................................................ 416 Причины недостаточности ЭПНВ ............................................................................... 416 Напор всасывания, необходимый при пуске насоса .................................................... 417 Утечки в линиях всасывания насосов ........................................................................... 418 Смешивание разнородных жидкостей в линии всасывания насоса ........................... 419 Устранение испарения жидкости в кармане отбора ..................................................... 421 Насосы с низким требуемым ЭПНВ ............................................................................. 422 Закупоривание фильтров всасывания .......................................................................... 422 Сохранение целостности уплотнений насосов ............................................................ 424 Влияние повышения давления в резервуаре ................................................................ 425 Влияние удельного веса жидкости ................................................................................ 425 Влияние температуры в резервуаре на кавитацию насоса ........................................... 426 Насосы, откачивающие жидкость из углублений ........................................................ 426 Другие причины повреждения уплотнений ................................................................. 427 Вибрация подшипников................................................................................................ 427 Перекачка аэрированных жидкостей ........................................................................... 428 Контроль давления в сосудах и кавитация в насосах ................................................... 429 Глава 30. Неполадки в работе центробежных насосов ..............................................431 Нагрузка на двигатель ................................................................................................... 431 Работа насоса на горизонтальном участке характеристики ......................................... 433 Насосы с турбинным приводом .................................................................................... 434 Вопросы качества пара .................................................................................................. 435 Влияние удельного веса жидкости на производительность насоса ............................. 435 Граничная кавитация ..................................................................................................... 436 Проверка соответствия характеристике ....................................................................... 437 Неправильное направление вращения рабочего колеса насоса .................................. 438 Регуляторы с заниженным проходным сечением ........................................................ 439 Параллельная работа насосов ....................................................................................... 439 Работа насоса в восходящей ветви характеристики ..................................................... 440 Смазывание подшипников ........................................................................................... 441 Избыточное давление в коробках подшипников ......................................................... 443 Важность периодического включения насосов ............................................................ 443 Смазывание подшипников двигателя .......................................................................... 444 Некоторые причины вибрации насосов ....................................................................... 444 Глава 31. Паротурбинный привод ...........................................................................445 Влажный пар — это хорошо или плохо? ....................................................................... 446 Взаимодействие ускоряющегося пара с турбиной ....................................................... 447 Насосы с турбинным приводом .................................................................................... 448 Регулировка оборотов турбины .................................................................................... 449 ©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
Оглавление 14 Паровпускные клапаны парораспределителя .............................................................. 450 Неисправности паровпускных клапанов ...................................................................... 451 Низкое давление в парораспределителе ....................................................................... 452 Отказ механизма защиты турбины от разгона .............................................................. 452 Случайно оставленный закрытым паровпускной клапан............................................ 454 Конденсационные паровые турбины ........................................................................... 455 Вода в подшипниковых коробках насосов с турбинным приводом ............................ 455 Вибрации при вращении вала на резонансной частоте ............................................... 456 Выбор между турбинным приводом и электроприводом ............................................ 457 Газовые турбины ............................................................................................................ 457 Глава 32. Центробежные компрессоры: помпаж, загрязнение и ограничения мощности привода .................................................................................................459 Соотношение удельных теплоемкостей газа ................................................................ 459 Динамическая природа центробежных компрессоров ................................................ 461 Факторы, влияющие на плотность газа ........................................................................ 462 Факторы, влияющие на развиваемый напор ................................................................ 463 Плотность газа и напор компрессора ........................................................................... 464 Что такое помпаж? ......................................................................................................... 465 Влияние разгрузочной линии на помпаж ..................................................................... 466 Дросселирование всасывания и разгрузочная линия .................................................. 469 Запирание подачи .......................................................................................................... 472 Загрязнение ротора ........................................................................................................ 472 Отложение солей на рабочих колесах ........................................................................... 474 Вибрации вследствие загрязнения ротора .................................................................... 475 Работа на валу и подача динамических компрессоров ................................................ 476 Глава 33. Возвратно-поступательные компрессоры: регулирование и КПД ...............478 Цикл Карно .................................................................................................................... 480 Пульсации давления ...................................................................................................... 482 Индикаторная диаграмма.............................................................................................. 483 Выводы из индикаторной диаграммы .......................................................................... 484 КПД возвратно-поступательных компрессоров .......................................................... 485 Демпферы пульсаций давления .................................................................................... 486 Разрывы штоков поршней ............................................................................................ 486 Привод от газовых двигателей ...................................................................................... 488 Объемная эффективность ............................................................................................. 488 Регулирование подачи компрессоров ........................................................................... 488 Регулируемые вариаторы мертвого объема .................................................................. 489 Влияние молярной массы газа на работу компрессора................................................ 490 Выбор между возвратно-поступательным и центробежным компрессорами ............ 490 Глава 34. Итоги: типичные примеры энергосбережения и повышения эффективности .... 492 Как собрать урожай яблок ............................................................................................. 492 Паровые турбины .......................................................................................................... 493 Центробежные насосы .................................................................................................. 493 Перегонка ...................................................................................................................... 494 Ограничения по воздуходувке установки каталитического крекинга ......................... 495 Вакуумные колонны ...................................................................................................... 496 Технологические печи ................................................................................................... 497 В чем же проблема? ....................................................................................................... 498 Глоссарий ..............................................................................................................500 Предметный указатель...........................................................................................508 ©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
Предисловие к русскому изданию П редставленная вашему вниманию книга охватывает широкий круг вопросов, связанных с проблемами в работе аппаратов и оборудования нефтеперерабатывающих предприятий. Автор книги — известный американский инженер-технолог Норман Либерман, написавший уже несколько трудов по различным вопросам нефтяной технологии. Имея большой опыт, Либерман делится им не только в своих книгах, но и на семинарах, которые проводит по всему миру. Эти семинары пользуются огромным успехом у работников цехов и установок на предприятиях нефтепереработки и нефтехимии. В представленной российскому читателю книге на конкретных примерах автор обсуждает различные проблемы, возникающие в процессе работы аппаратов и узлов технологических установок — разделительных устройств ректификационных колонн, скрубберов, конденсаторов, холодильников, теплообменников, трубчатых печей и другого оборудования, вскрывает причины этих неполадок и дает советы по их устранению. В частности, рассматриваются трудности, связанные с загрязнением отдельных участков оборудования, механическими повреждениями, сбоями в работе насосов, компрессоров, явлением кавитации, закупорки штуцеров, пропусками клапанов, утечки в сварных швах, совместного действия эрозии и коррозии в трубах и аппаратах технологических установок и многим другим. Опираясь на разнообразные примеры из своей многолетней практики, Н. Либерман показывает, как те или иные решения помогают улучшить технологические показатели работы отдельных аппаратов и установки в целом. При этом автор не ограничивается рассмотрением чисто технологической стороны устранения проблемы, но раскрывает и его экономический эффект. Автор объективен и не утаивает от читателя отдельных неудач, которые постигли его на том или ином предприятии. Приводимые в книге многочисленные примеры различных неисправностей наверняка дадут работникам нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий не только массу полезной информации, но и научат их, как находить проблемные места, эксплуатировать отдельные аппараты, определять причины неполадок, а также выбирать наиболее подходящие и простые способы их устранения. ©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
Предисловие к русскому изданию 16 Могу заверить читателя, что книга Нормана Либермана, кроме того что она полезна, еще и увлекательна. Автор излагает материал в необычной форме, вплетая в повествование диалоги с операторами, обслуживающими тот или иной аппарат, с начальниками цехов. Все это приправлено своеобразным юмором. Каждая глава снабжена эпиграфом, где фигурируют и высказывания классиков (например, Конфуция, графа Льва Толстого), и лаконичные замечания начальников смен, операторов, сменных мастеров. Подобная манера изложения делает чтение легким и увлекательным. Книга Н. Либермана «Выявление и устранение проблем в нефтепереработке. Практическое руководство» будет особо полезна заводским работникам, занятым обслуживанием аппаратов, а также оборудования нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий. Вместе с тем она представляет несомненный интерес и для руководителей производства, начальников установок, начальников цехов, инженеров-технологов, инженеров-механиков. Интересна и полезна книга будет и будущим специалистам отрасли, которые наверняка почерпнут отсюда немало важной информации, необходимой как в учебных целях, так и для дальнейшей практической деятельности. Д-р техн. наук профессор Глаголева О. Ф. ©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
Слово автора В чера вечером я смотрел передачу по каналу «Природа». Странствующий альбатрос девять месяцев проводит в одиноком полете над безбрежными морями, а затем безошибочно находит Фолклендские острова среди бушующей Южной Атлантики. Там он отыскивает свою прежнюю пару. Так проходит 30–40 лет, к вящему величию замысла матушки-природы. Это напоминает мне нашу с Лиз жизнь. Всё новые и новые нефтеперерабатывающие и химические заводы в разных странах мира. Всё новые случаи неисправностей технологического оборудования. Но в конце — неизменное возвращение в наш дом в Новом Орлеане, чтобы вновь обрести там друг друга. Об авторе Н орман П. Либерман — инженер-химик с 46-летним опытом в области эксплуатации, проектирования и устранения неисправностей технологических установок. Будучи независимым консультантом, он занимается устранением нарушений в работе технологических установок нефтеперерабатывающих и химических заводов и подготовкой проектов их реконструкции. Либерман проводит ежегодно 20–25 семинаров по своей книге Troubleshooting Process Plant Operations, материал которой опирается на его длительный опыт по устранению проблем на технологических установках. ©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
Предисловие Ч асто возникает ощущение, что знания, получаемые операторами технологических процессов и инженерами-химиками или технологами, не находят применения на практике, как если бы теория не имела ничего общего с реальными проблемами технологического оборудования. Основная трудность заключается в недальновидности преподавателей, профессоров и авторов учебников: они наивно полагают, что оборудование всегда исправно и работает в нормальных эксплуатационных пределах. Но в реальном мире хорошо работающее оборудование не беспокоит инженеров-технологов и руководителей производственных подразделений. Неисправные насосы, регуляторы, датчики давления, компрессоры, колонны, печи — вот что находится в центре их внимания. Чтобы выявить причины неполадок оборудования, техник обязан понимать, как оно работает в нормальных условиях. Такое понимание может быть дано в процессе обучения либо прийти с опытом. Составляя эту книгу, я исходил из того, что вы уже изучили базовые принципы работы паровых ребойлеров, воздушных холодильников, дистилляционных тарелок, возвратно-поступательных компрессоров, отбойных сепараторов и теплообменников. Более-менее умного человека можно научить проектировать или эксплуатировать правильно работающие технологические установки, а также контролировать их работу. Достаточно квалифицированный обслуживающий персонал способен успешно справляться с ремонтом оборудования. Но выявление и устранение неполадок оборудования требует иного, более высокого уровня понимания и наличия аналитического мышления. Эта книга представляет собой своего рода углубленный курс обучения, который вы не найдете в программах высших и профессионально-технических учебных заведений. Представленные в книге сведения и идеи опираются на мой собственный 46-летний производственный опыт. Я писал только о том, что видел сам. Примеры почерпнуты из ежедневной практики моей работы на нефтеперерабатывающих и (в меньшей степени) нефтехимических предприятиях, заводах по производству СПГ и газовых промыслах. Если вас тревожит неустойчивый уровень внизу колонны, или она захлебывается, или паровой эжектор работает с пульсациями, то эта книга — как раз то, что может помочь. Но для этого придется окунуться в шумный, горячий, сложный, жесткий ©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
Предисловие 19 и дурно пахнущий мир по ту сторону двери вашего кабинета. И не забудьте прихватить с собой ключи, инфракрасный термометр, комплект переходников и манометр. Авторская оговорка Хотя все описанные мной истории правдивы и выстроены в корректной в техническом отношении последовательности, я могу ошибаться, вспоминая, где они на самом деле происходили. Поэтому ссылки на отдельные компании и географические пункты следует рассматривать как чистый вымысел. Я написал книгу, исходя из своего личного опыта. В редких случаях обращения к технической литературе я указывал источник. Все упоминаемые в книге имена и фамилии, кроме моей собственной и членов моей семьи, также являются полностью вымышленными: я изменил их с той целью, чтобы не нанести кому-либо ущерб. Терминология и глоссарий Есть множество терминов, которые широко распространены в перерабатывающей промышленности, но не имеют четких определений за ее пределами. Термины, с которыми новоиспеченный инженер-технолог, по моему мнению, еще не сталкивался, я выделял жирным шрифтом при первом их упоминании. Подобные термины поясняются в глоссарии, приведенном в конце книги. Для новичков может оказаться трудным общение с коллегами, особенно если это опытные операторы или обслуживающий персонал. Такую профессиональную речь я кое-где расшифровывал, хотя не слишком подробно и далеко не всегда. Так что при любых сомнениях обращайтесь к глоссарию. Другие книги автора В некоторых других моих книгах могут содержаться более детальные описания тех или иных процессов либо примеров. Ссылки на эти книги даются в соответствующих местах. Вот эти публикации: A Working Guide to Process Equipment, 3-е издание, изд-во McGraw-Hill, 2009 (в соавторстве с Элизабет Либерман); Process Engineering for a Small Planet, изд-во Wiley, 2010; Troubleshooting Process Operations, 4-е издание, изд-во PennWell, 2009; Troubleshooting Natural Gas Processing, изд-во PennWell, 1987; Troubleshooting Process Plant Control, изд-во Wiley, 2008; Process Engineering for Reliable Operations, 2-е издание, изд-во Gulf, 1995; Troubleshooting Refinery Processes, изд-во PennWell, 1980. ©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
Благодарности Я бесконечно благодарен: моей дочери Ирен Хеберт, которая скомпоновала эту рукопись и привела ее в божеский вид; Рою Уильямсу, который превратил мои небрежно набросанные от руки эскизы в приличные рисунки; моей супруге и коллеге Лиз Либерман, которая проверила окончательный вариант книги; а также многим другим моим коллегам, помогавшим мне все эти годы: Дейлу Уилборну, Кену Блоку, Марку Аллену, Майку Анджеле, Генри Кистеру, Скоту Голдену, Джерри Карлину, Джо Гурвицу, Джерри Облуде, Седрику Чарльзу, Терри Гендерсону, Нельсону Инглишу, Праснанте Кумару, Деннису Шумеду, Джину Полу Малеону, Роберту Хаугену, Андресу Бюргеру, Тарику Малику, Стиву Хиллу, Джиму Маккуайру, Арчи Эламу, Майку Нодье, Оскару Уайетту, Джеку Стэнли, Кену Риктеру, Хайнцу Блоку, Телрою Моргану, Джо и Джиму Деприско, Вайдасу Диргеласу, Трунгу Квану, Пробкару Редди, Чарли Шульцу, Ричарду Доссу, Биллу Харту, Дэну Саммерсу, Раджу Малику, Охаду Ротану, Сэнди Лани, Полу Шредеру, Джанету Уилсону, Джо Петрочелли, Бобби Фелтсу, Генри Зиппериану, Грегу Хеврону, Тому Варади и др. ©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru