Обзор проекта
Являясь одной из крупнейших в мире интегрированных энергетико-химических компаний, «Синопек» управляет десятками нефтеперерабатывающих заводов и нефтехимических комплексов по всему Китаю. На одном из крупных нефтеперерабатывающих заводов в восточной части Китая руководство предприятия выявило системный пробел в инфраструктуре отбора проб технологических процессов: на многочисленных дистилляционных установках и промежуточных резервуарных парках по-прежнему использовались традиционные методы отбора проб с открытым контуром (точечный отбор), что создавало значительные риски для безопасности, окружающей среды и качества данных.
Компания «Wanan Technology» получила заказ на разработку, изготовление и поставку комплексной система отбора проб с замкнутым контуром Комплекс, охватывающий 18 точек отбора проб на трёх технологических установках — дистилляции сырой нефти, каталитического крекинга и доработки нефтепродуктов. В объем проекта входили инженерное проектирование, подбор материалов, изготовление оборудования, заводские приемочные испытания (FAT) и сопровождение ввода в эксплуатацию на объекте.
Проблема: устаревшая инфраструктура отбора проб
Существующая на нефтеперерабатывающем заводе система отбора проб состояла из простых игольчатых клапанов и открытых бутылей — этот метод использовался с момента постройки завода. За годы эксплуатации и в ходе многочисленных аудитов в области охраны труда, техники безопасности и охраны окружающей среды было зафиксировано несколько критических проблем:
- Риск для оператора: Персонал, занимающийся отбором проб, регулярно подвергался воздействию потоков, содержащих бензол, сероводорода (H₂S) и паров летучих углеводородов. Несмотря на требования к средствам индивидуальной защиты, риск острого воздействия во время отбора проб под высоким давлением по-прежнему вызывал серьезную озабоченность у отдела по охране труда, технике безопасности и охране окружающей среды.
- Выбросы летучих органических соединений (ЛОС): При каждом отборе проб в режиме открытого контура в атмосферу попадало, по оценкам, от 0,5 до 2 литров паров углеводородов. Учитывая, что на нефтеперерабатывающем заводе еженедельно проводились сотни операций по отбору проб, совокупные выбросы были отмечены в ходе аудита соблюдения экологических норм как приоритетный объект для устранения нарушений.
- Неточность выборки: Сотрудники лаборатории сообщили о нестабильных результатах измерения давления паров по методу Рида (RVP) и о колебаниях конечных точек дистилляции при анализе идентичных образцов сырья. Анализ первопричин показал, что расхождения связаны с потерями легких фракций при переносе образцов на открытом воздухе — что представляет особую проблему при анализе нафты и бензиновых смесей.
- Регуляторное давление: Развивающийся китайский стандарт GB 31570-2015, устанавливающий предельные значения выбросов загрязняющих веществ при нефтепереработке, в сочетании с внутренней корпоративной программой компании «Синопек» по совершенствованию системы охраны труда, окружающей среды и безопасности (HSE) определил жесткий срок для модернизации системы отбора проб.
Разработка и проектирование решений
Инженерная команда компании «Ванан» провела обследование объекта с целью нанесения на карту всех 18 точек отбора проб, зафиксировав технологические условия для каждого из них:
| Технологическая установка | Точки отбора проб | Типичная жидкость | Диапазон давления | Диапазон температур |
|---|---|---|---|---|
| Дистилляция сырой нефти | 7 баллов | Сырая сырьевая нефть, нафта, керосин, дизельное топливо, атмосферный остаток | 0,5–3,5 МПа | 40–350 °C |
| Каталитический крекинг | 6 баллов | LCO, бензин, сжиженный нефтяной газ, богатый амин, сернистая вода | 0,8–4,0 МПа | 40–200 °C |
| Отделка изделия | 5 баллов | Готовый бензин, дизельное топливо, авиационное топливо, реформат | 0,3–2,0 МПа | 30–80 °C |
На основе данного опроса были разработаны три варианта состава выборки:
1. Панели поршневых цилиндров с постоянным давлением (8 баллов)
Для летучих потоков (нафта, сжиженный нефтяной газ, бензин, реформат), цилиндры для отбора проб при постоянном давлении были предусмотрены поршни с пружинным приводом. Они поддерживают давление в пробе на уровне технологического давления на протяжении всего процесса экстракции и транспортировки, предотвращая мгновенное испарение легких фракций, которое могло бы исказить результаты анализа RVP и дистилляционного анализа. Панели были оснащены двухклапанными запорными устройствами, манометрами и встроенными контурами продувки.
2. Стандартные панели для отбора проб из цилиндров (7 точек)
Для стабильных потоков жидкостей (дизельное топливо, керосин, атмосферный остаток, LCO) были выбраны стандартные цилиндры для отбора проб из нержавеющей стали марки 316L с игольчатыми клапанами. Эти панели включали технологический отсекающий клапан, клапан продувки/сброса давления и соединение с цилиндром с помощью быстроразъемных фитингов, что обеспечивает эффективный рабочий процесс оператора.
3. Панель отбора проб с подогревом (3 точки)
Для потоков с высокой вязкостью (атмосферный остаток при 350 °C) были разработаны нагревательные панели с паровым обогревом и трубами увеличенного диаметра (не менее 3/8 дюйма) для поддержания текучести жидкости в течение цикла отбора проб. Конструкция панели включала охлаждающий участок, предназначенный для доведения пробы до приемлемой температуры перед поступлением в цилиндр.
Поставляемое оборудование
| Пункт | Технические характеристики | Количество | Сертификация |
|---|---|---|---|
| Панели отбора проб при постоянном давлении | Нержавеющая сталь 316L, номинальное давление 6,4 МПа, с поршневым цилиндром (500 мл) | 8 комплектов | Маркировка ASME U, GB/T 150 |
| Стандартные выборки | Нержавеющая сталь 316L, номинальное давление 4,0 МПа, с баллоном (1 л) | 7 подходов | Маркировка ASME U, GB/T 150 |
| Панели для отбора проб с подогревом | Нержавеющая сталь 316L, с паровым подогревом, расчетное давление 4,0 МПа, с цилиндром (1 л) | 3 подхода | Маркировка ASME U, GB/T 150 |
| Запасные пробоотборные цилиндры | Нержавеющая сталь 316L, объёмом 500 мл и 1 л, с клапанами на обоих концах | 40 комплектов | EN 10204 3.1, GB 5099 |
| Комплекты запасных уплотнений и прокладок | ПТФЭ/графит, полный комплект, рассчитанный на 2 года эксплуатации | 1 лот | Проверено на заводе |
Внедрение и ввод в эксплуатацию
Проект был реализован в течение 14 недель:
- 1–3-я недели: Разработка детальных технологических чертежей, экспертиза технологических схем (P&ID) и составление ведомости материалов. Инженеры компании «Ванан» совместно с отделом технологического проектирования нефтеперерабатывающего завода провели проверку всех точек подключения, расположения запорной арматуры и маршрутов отбора проб.
- 4–10-я недели: Производство и сборка осуществлялись на предприятии компании Wanan в городе Хунху (провинция Хубэй), сертифицированном по стандарту ASME с маркировкой «U-stamp». Все детали, работающие под давлением, прошли гидростатические испытания при давлении, в 1,5 раза превышающем расчетное. На протяжении всего процесса обеспечивалась прослеживаемость материалов в соответствии с требованиями стандарта EN 10204 3.1.
- 8–9-я недели: Приемочные испытания на заводе (FAT) были проведены на предприятии компании «Ванан» в присутствии инженеров-инспекторов компании «Синопек». Испытания включали испытания на удержание давления, функциональные испытания клапанов, испытания цилиндров на герметичность (с использованием гелиевого детектора с чувствительностью 1×10⁻⁶ стандартных кубических сантиметров в секунду) и проверку габаритных размеров.
- 11–13-я недели: Доставка, монтаж на объекте и завершение механических работ. Инженеры по эксплуатации месторождения Ванан контролировали монтаж всех 18 панелей отбора проб, включая технологические подключения, прокладку трубопроводов и монтаж опорных конструкций.
- 14-я неделя: Ввод в эксплуатацию и обучение персонала. Каждая точка отбора проб прошла функциональные испытания с использованием реальной технологической жидкости. Персонал прошел практическое обучение по процедурам продувки, обращению с баллонами и протоколам технического обслуживания. Было предоставлено подробное руководство по эксплуатации и техническому обслуживанию (на китайском и английском языках).
Результаты и итоги
В течение 6 месяцев после установки проводился мониторинг эксплуатационных характеристик, в результате чего были зафиксированы следующие результаты:
| Метрическая система | До обновления | После обновления | Улучшение |
|---|---|---|---|
| Случаи воздействия на операторов (в квартал) | 3–5 незначительных случаев воздействия | 0 зарегистрированных инцидентов | Устранение 100% |
| Неконтролируемые выбросы летучих органических соединений (ЛОС) при отборе проб | Общий объем выбросов паров — около 150–200 л/неделю | Практически нулевой (значение ниже предела обнаружения) | >Редукция 99% |
| Повторяемость анализа RVP | отклонение +/- 0,8 кПа | отклонение +/- 0,15 кПа | 5-кратное улучшение |
| Доля отбракованных лабораторных проб | ~12% (загрязнение/вспышка) | <2% (только для процедур) | Восстановление 85% |
| Время, затрачиваемое на одну операцию отбора проб | 10–15 мин (открытый метод) | 4–7 мин (в режиме замкнутого цикла) | ~50% быстрее |
Помимо количественных показателей, отдел по охране труда, технике безопасности и охране окружающей среды нефтеперерабатывающего завода сообщил, что модернизация системы отбора проб с замкнутым контуром была положительно отмечена в ходе последующего корпоративного аудита по безопасности. Группа по обеспечению соблюдения экологических норм подтвердила, что неорганизованные выбросы, связанные с отбором проб, были эффективно исключены из отчета об инвентаризации выбросов предприятия.
Основные выводы для операторов нефтеперерабатывающих заводов
Данный проект иллюстрирует ряд принципов, которые в целом применимы к модернизации систем отбора проб на любом нефтеперерабатывающем или нефтехимическом предприятии:
- Один размер не подходит всем. Единая конструкция панели отбора проб не может удовлетворить требованиям всех технологических условий. Для летучих потоков требуются поршневые цилиндры с постоянным давлением; для вязких потоков — панели с подогревом; для стабильных жидкостей можно использовать стандартные конфигурации. Крайне важно обеспечить правильное проектирование для каждой точки отбора проб.
- Прослеживаемость материалов имеет большое значение. Для применения на нефтеперерабатывающих предприятиях минимальным стандартом является нержавеющая сталь марки 316L с полной сертификацией по стандарту EN 10204 3.1. При эксплуатации в средах, содержащих сероводород (H₂S), требуется соответствие стандартам NACE MR0175/ISO 15156. Отказ от предоставления документации на материалы с целью экономии — это ложная экономия.
- Обучение операторов является обязательным условием. Даже самая хорошо спроектированная система с замкнутым контуром не сможет работать с полной эффективностью, если операторы будут по-прежнему руководствоваться старыми привычками. Систематическое практическое обучение в ходе ввода в эксплуатацию, дополненное наглядными инструкциями на каждой точке отбора проб, гарантирует постоянное правильное использование системы.
- Планирование запасных частей позволяет избежать простоев. Уплотнения, прокладки и запасные цилиндры следует заказывать вместе с основным оборудованием. В рамках данного проекта был предусмотрен запас запасных частей на 2 года, который оказался крайне необходимым, когда один из цилиндров потребовал повторного испытания после воздействия сернистой среды.
Для объектов, планирующих аналогичную модернизацию, компания Wanan Technology предлагает проведение обследования объекта, разработку инженерного проекта и изготовление на заказ системы отбора проб с замкнутым контуром в соответствии со стандартами ASME, GB, ATEX и PED. Наш опыт охватывает более 40 стран и включает в себя работу на объектах компаний Sinopec, PetroChina, ExxonMobil, «Лукойл» и BASF.
Часто задаваемые вопросы
Сколько времени занимает типичная модернизация системы отбора проб с замкнутым контуром на нефтеперерабатывающем заводе?
Для нефтеперерабатывающего завода среднего размера (20–30 точек отбора проб) типичный срок реализации проекта составляет 12–16 недель с момента начала проектирования до окончательного ввода в эксплуатацию. Это включает 2–3 недели на разработку детального технического проекта, 6–8 недель на изготовление оборудования, 1–2 недели на приемочные испытания на заводе (FAT) и 2–3 недели на монтаж на объекте и ввод в эксплуатацию. Для более крупных объектов или тех, где требуются панели с подогревом для работы с вязкими средами, может потребоваться дополнительное время.
Можно ли дооснастить существующие точки отбора проб панелями с замкнутым контуром?
Да, подавляющее большинство проектов по модернизации систем отбора проб с замкнутым контуром представляют собой реконструкцию. Инженеры компании Wanan оценивают каждую существующую точку отбора проб на предмет совместимости технологических соединений (размер фланца, стандарт резьбы), наличия опорных конструкций и свободного пространства для доступа. В большинстве случаев при реконструкции используется существующий технологический патрубок в сочетании с новым узлом, устанавливаемым на панели, что позволяет свести к минимуму объем горячих работ и время простоя технологической линии.
Какие сертификаты требуются для систем отбора проб на нефтеперерабатывающих заводах Китая?
Для отечественных нефтеперерабатывающих заводов основными стандартами являются GB/T 150 (сосуды под давлением), GB 5099 (бесшовные стальные газовые баллоны) и, в соответствующих случаях, утвержденные SEPA меры по контролю выбросов. Отборные панели и баллоны компании Wanan имеют сертификат ASME U-Stamp (признанный на международном уровне), а также документацию о соответствии национальному стандарту GB. Для предприятий, ориентированных на экспорт, или тех, которые проходят международный аудит, могут также требоваться сертификаты ATEX и PED.
Чем отличается порядок работы с точками отбора проб сероводорода (H₂S)?
Для отбора проб в условиях работы с сернистыми средами требуется использование материалов, соответствующих стандартам NACE MR0175/ISO 15156, по всему контуру, контактирующему с рабочей средой. Компания Wanan предписывает использование закаленной нержавеющей стали марки 316L или дуплексной нержавеющей стали для внутренних деталей клапанов, специальных уплотнений для работы с сернистыми средами (PTFE с кислотостойкими наполнителями) и пассивации внутренней поверхности цилиндра. Баллоны, эксплуатируемые в условиях коррозионно-кислой среды, требуют более частого осмотра — как правило, ежегодно, вместо стандартного 5-летнего интервала повторных гидростатических испытаний.
В какие сроки окупается модернизация системы отбора проб с замкнутым контуром?
В большинстве случаев модернизация систем отбора проб на нефтеперерабатывающих заводах окупается в течение 12–24 месяцев за счет совокупности следующих факторов: устранение затрат, связанных с инцидентами с воздействием вредных веществ (медицинские отпуски, страховые выплаты), сокращение трудозатрат на повторный отбор проб в лаборатории, избежание штрафов за нарушение экологических норм и повышение качества продукции (уменьшение количества партий, не соответствующих спецификациям, благодаря точному отбору проб). Наибольший финансовый эффект, как правило, приносит предотвращение появления одной партии, не соответствующей спецификации: один неверный результат измерения RVP в партии бензина может обойтись дороже, чем все вложения в систему отбора проб.
Планируете модернизацию системы отбора проб? Инженерная команда компании «Wanan Technology» готова помочь вам оценить потребности вашего предприятия, разработать индивидуальные решения и поставить оборудование, сертифицированное по стандарту ASME, в комплекте с полной документацией. Мы поставляли системы на нефтеперерабатывающие и химические заводы в более чем 40 странах.
English
Russian
Arabic
Spanish
Portuguese
Chinese