Нефтеперерабатывающий завод или нефтеперерабатывающий завод — это промышленный технологический завод , на котором нефть (сырая нефть) преобразуется и перерабатывается в такие продукты, как бензин (бензин), дизельное топливо , асфальтовая основа , мазут , печное топливо , керосин , сжиженный нефтяной газ и нафта нефтяная. . [1] [2] [3] Нефтехимическое сырье, такое как этилен и пропилен , также может быть произведено непосредственно путем крекинга сырой нефти без необходимости использования продуктов переработки сырой нефти, таких как нафта. [4] [5] Сырая нефть обычно перерабатывается на нефтедобывающем заводе . Обычно на нефтеперерабатывающем заводе или рядом с ним имеется нефтебаза для хранения поступающего сырого нефтяного сырья, а также сыпучих жидких продуктов. В 2020 году общая мощность мировых НПЗ по сырой нефти составила около 101,2 миллиона баррелей в сутки. [6]
Нефтеперерабатывающие заводы, как правило, представляют собой крупные, разросшиеся промышленные комплексы с обширными трубопроводами , проходящими по всей территории, несущими потоки жидкостей между крупными химическими технологическими установками, такими как дистилляционные колонны. Во многих отношениях нефтеперерабатывающие заводы используют большую часть технологий, и их можно рассматривать как химические заводы . С декабря 2008 года крупнейшим в мире нефтеперерабатывающим заводом является нефтеперерабатывающий завод Джамнагар , принадлежащий Reliance Industries , расположенный в Гуджарате , Индия, с мощностью переработки 1,24 миллиона баррелей (197 000 м 3 ) в сутки.
Нефтеперерабатывающие заводы являются важной частью перерабатывающего сектора нефтяной промышленности . [7]
Китайцы были одной из первых цивилизаций, начавших перерабатывать нефть. [8] Еще в первом веке китайцы перерабатывали сырую нефть для использования в качестве источника энергии. [9] [8] Между 512 и 518 годами, в конце династии Северная Вэй , китайский географ, писатель и политик Ли Даоюань представил процесс переработки нефти в различные смазочные материалы в своей знаменитой работе «Комментарий к классической воде ». [10] [9] [8]
Сырая нефть часто перегонялась персидскими химиками с четкими описаниями, приведенными в справочниках, таких как книги Мухаммада ибн Закарии Рази ( ок. 865–925 ). [11] Улицы Багдада были вымощены смолой , полученной из нефти, добываемой на природных месторождениях региона. В 9 веке на территории современного Баку (Азербайджан) разрабатывались нефтяные месторождения . Эти месторождения были описаны арабским географом Абу аль-Хасаном Али аль-Масуди в 10 веке и Марко Поло в 13 веке, которые описали добычу из этих скважин как сотни партий кораблей. [12] Арабские и персидские химики также перегоняли сырую нефть для производства легковоспламеняющихся продуктов для военных целей. Благодаря исламской Испании дистилляция стала доступна в Западной Европе к 12 веку. [13]
Во времена династии Северная Сун (960–1127) в городе Кайфэн была основана мастерская под названием «Мастерская жестокого масла» для производства рафинированного масла для армии Сун в качестве оружия. Затем солдаты наполняли железные канистры рафинированным маслом и бросали их в сторону вражеских войск, вызывая пожар – фактически первую в мире « зажигательную бомбу ». Этот цех был одним из первых в мире нефтеперерабатывающих заводов, где тысячи людей работали над производством китайского оружия, работающего на нефти. [14]
До девятнадцатого века нефть была известна и использовалась различными способами в Вавилоне , Египте , Китае , Филиппинах , Риме и Азербайджане . Однако современная история нефтяной промышленности, как говорят, началась в 1846 году, когда Авраам Гесснер из Новой Шотландии , Канада , разработал процесс производства керосина из угля. Вскоре после этого, в 1854 году, Игнаций Лукасевич начал добывать керосин из выкопанных вручную нефтяных скважин недалеко от города Кросно , Польша .
По данным Академии мировых рекордов, Румыния стала первой страной в мировой статистике добычи нефти. [15] [16]
В Северной Америке первая нефтяная скважина была пробурена в 1858 году Джеймсом Миллером Уильямсом в Ойл-Спрингс, Онтарио , Канада. [17] В Соединенных Штатах нефтяная промышленность началась в 1859 году, когда Эдвин Дрейк нашел нефть недалеко от Титусвилля , штат Пенсильвания . [18] В 1800-х годах промышленность росла медленно, в основном производя керосин для масляных ламп. В начале двадцатого века появление двигателя внутреннего сгорания и его использование в автомобилях создали рынок бензина, что послужило толчком к довольно быстрому росту нефтяной промышленности. Первые открытия нефти, подобные тем, что были обнаружены в Онтарио и Пенсильвании, вскоре были опередлены крупными нефтяными «бумами» в Оклахоме , Техасе и Калифорнии . [19]
Сэмюэл Кир основал первый в Америке нефтеперерабатывающий завод в Питтсбурге на Седьмой авеню недалеко от Грант - стрит в 1853 году . .
Первый крупный нефтеперерабатывающий завод открылся в Плоешти, Румыния, в 1856–1857 годах. [15] Именно в Плоешти, 51 год спустя, в 1908 году, Лазэр Эделеану , румынский химик еврейского происхождения, получивший в 1887 году докторскую степень, открыв амфетамин , изобрел, запатентовал и испытал в промышленном масштабе первый современный метод. жидкой экстракции для переработки сырой нефти, процесс Эделеану . Это повысило эффективность переработки по сравнению с чистой фракционной перегонкой и позволило массово развивать нефтеперерабатывающие заводы. Последовательно процесс был реализован во Франции, Германии, США и через несколько десятилетий получил всемирное распространение. В 1910 году Эделеану основал в Германии компанию «Allgemeine Gesellschaft für Chemische Industrie», которая, учитывая успех названия, в 1930 году была переименована в Edeleanu GmbH. Во времена нацистов компания была куплена Deutsche Erdöl-AG и Edeleanu, являвшимися Еврейское происхождение, вернулся в Румынию. После войны товарный знак использовался преемницей компании EDELEANU Gesellschaft mbH Alzenau (RWE) для многих нефтепродуктов, а недавно компания была интегрирована как EDL в группу Pörner . Нефтеперерабатывающие заводы в Плоешти, после того как они были захвачены нацистской Германией , подверглись бомбардировке союзников в ходе операции «Приливная волна» в 1943 году во время нефтяной кампании Второй мировой войны .
Еще одним претендентом на звание старейшего в мире нефтеперерабатывающего завода является Зальцберген в Нижней Саксонии , Германия. Нефтеперерабатывающий завод Зальцбергена был открыт в 1860 году.
В какой-то момент нефтеперерабатывающий завод в Рас-Тануре , Саудовская Аравия, принадлежащий Saudi Aramco , считался крупнейшим нефтеперерабатывающим заводом в мире. На протяжении большей части 20 века крупнейшим нефтеперерабатывающим заводом был Абаданский нефтеперерабатывающий завод в Иране . Этот нефтеперерабатывающий завод сильно пострадал во время ирано-иракской войны . С 25 декабря 2008 года крупнейшим в мире нефтеперерабатывающим комплексом является Джамнагарский нефтеперерабатывающий комплекс, состоящий из двух расположенных рядом нефтеперерабатывающих заводов, управляемых Reliance Industries Limited в Джамнагаре, Индия, с общей производственной мощностью 1 240 000 баррелей в день (197 000 м 3 /сут). Нефтеперерабатывающий комплекс PDVSA в Парагуане на полуострове Парагуана , Венесуэла , мощностью 940 000 баррелей в сутки (149 000 м 3 /сут) и Ульсан компании SK Energy в Южной Корее с 840 000 баррелей в сутки (134 000 м 3 /сут) являются второе и третье место соответственно.
До Второй мировой войны в начале 1940-х годов большинство нефтеперерабатывающих заводов в Соединенных Штатах состояло просто из установок по перегонке сырой нефти (часто называемых установками по перегонке сырой нефти при атмосферном давлении). На некоторых нефтеперерабатывающих заводах также были установки вакуумной перегонки , а также установки термического крекинга , такие как висбрекеры (викостбрейкеры, установки для снижения вязкости нефти). Все многие другие процессы нефтепереработки, обсуждаемые ниже, были разработаны во время войны или в течение нескольких лет после войны. Они стали коммерчески доступны через 5–10 лет после окончания войны, и мировая нефтяная промышленность пережила очень быстрый рост. Движущей силой роста технологий, а также количества и размеров нефтеперерабатывающих заводов во всем мире стал растущий спрос на автомобильный бензин и авиационное топливо.
В Соединенных Штатах по ряду сложных экономических и политических причин строительство новых нефтеперерабатывающих заводов практически остановилось примерно в 1980-х годах. Однако многие из существующих нефтеперерабатывающих заводов в США модернизировали многие из своих установок и/или построили дополнительные установки, чтобы: увеличить мощности по переработке сырой нефти, повысить октановое число получаемого бензина, снизить содержание серы в бензине. их дизельное топливо и топливо для отопления домов соответствуют экологическим нормам и требованиям по загрязнению воздуха и воды.
В 19 веке нефтеперерабатывающие заводы в США перерабатывали сырую нефть в первую очередь для извлечения керосина . Не было рынка для более летучей фракции, включая бензин, который считался отходами и часто сбрасывался прямо в ближайшую реку. Изобретение автомобиля привело к смещению спроса на бензин и дизельное топливо, которые и сегодня остаются основными продуктами нефтепереработки. [22]
Сегодня национальное и государственное законодательство требует от нефтеперерабатывающих заводов соблюдения строгих стандартов чистоты воздуха и воды. Фактически, нефтяные компании в США считают получение разрешения на строительство современного нефтеперерабатывающего завода настолько сложным и дорогостоящим, что ни один новый нефтеперерабатывающий завод в США не был построен (хотя многие из них были расширены) с 1976 по 2014 год, когда в США был открыт небольшой нефтеперерабатывающий завод в Дакоте-Прери. Северная Дакота начала операцию. [23] Более половины нефтеперерабатывающих заводов, существовавших в 1981 году, сейчас закрыты из-за низкого уровня загрузки и ускорения слияний. [24] В результате этих закрытий общая мощность нефтеперерабатывающих заводов в США упала в период с 1981 по 1995 год, хотя операционная мощность оставалась довольно постоянной в этот период времени и составляла около 15 000 000 баррелей в день (2 400 000 м 3 /сут). [25] Увеличение размеров предприятий и повышение эффективности компенсировали большую часть утраченного физического потенциала отрасли. В 1982 году (самые ранние предоставленные данные) в Соединенных Штатах работал 301 нефтеперерабатывающий завод общей мощностью 17,9 миллиона баррелей (2 850 000 м 3 ) сырой нефти каждый календарный день. В 2010 году в США действовало 149 нефтеперерабатывающих заводов общей мощностью 17,6 миллиона баррелей (2 800 000 м 3 ) в календарный день. [26] К 2014 году количество нефтеперерабатывающих заводов сократилось до 140, но общая мощность увеличилась до 18,02 миллиона баррелей (2 865 000 м 3 ) в календарный день. Действительно, чтобы снизить эксплуатационные расходы и амортизацию, нефтепереработка проводится на меньшем количестве площадок, но с большей мощностью.
В 2009–2010 годах, когда потоки доходов в нефтяном бизнесе иссякли, а рентабельность нефтеперерабатывающих заводов упала из-за снижения спроса на продукцию и высоких резервов предложения, предшествовавших экономическому спаду , нефтяные компании начали закрывать или продавать менее прибыльные НПЗ. [27]
Сырая или необработанная сырая нефть обычно не используется в промышленности, хотя «легкая, сладкая» (низкая вязкость, низкое содержание серы ) сырая нефть использовалась непосредственно в качестве топлива для горелок для производства пара для движения морских судов. Однако более легкие элементы образуют взрывоопасные пары в топливных баках и поэтому опасны, особенно на военных кораблях . Вместо этого сотни различных молекул углеводородов в сырой нефти разделяются на нефтеперерабатывающем заводе на компоненты, которые можно использовать в качестве топлива , смазочных материалов и сырья в нефтехимических процессах, в которых производятся такие продукты, как пластмассы , моющие средства , растворители , эластомеры и волокна , такие как нейлон. и полиэфиры .
Ископаемое нефтяное топливо сжигается в двигателях внутреннего сгорания для обеспечения энергией кораблей , автомобилей , авиационных двигателей , газонокосилок , мотоциклов для бездорожья и других машин. Различные температуры кипения позволяют разделять углеводороды перегонкой . Поскольку более легкие жидкие продукты пользуются большим спросом для использования в двигателях внутреннего сгорания, современный нефтеперерабатывающий завод будет перерабатывать тяжелые углеводороды и более легкие газообразные элементы в эти более ценные продукты. [28]
Нефть можно использовать по-разному, поскольку она содержит углеводороды различной молекулярной массы , формы и длины, такие как парафины , ароматические соединения , нафтены (или циклоалканы ), алкены , диены и алкины . [29] Хотя молекулы сырой нефти включают в себя различные атомы, такие как сера и азот, наиболее распространенной формой молекул являются углеводороды, которые представляют собой молекулы различной длины и сложности, состоящие из атомов водорода и углерода , а также небольшого количества атомов кислорода. . Различия в структуре этих молекул объясняют их различные физические и химические свойства , и именно это разнообразие делает сырую нефть полезной в широком диапазоне применений.
После отделения и очистки от любых загрязнений и примесей топливо или смазочные материалы можно продавать без дальнейшей обработки. Меньшие молекулы, такие как изобутан и пропилен или бутилены, могут быть рекомбинированы для удовлетворения определенных требований к октановому числу с помощью таких процессов, как алкилирование или, чаще, димеризация . Октановое число бензина также можно повысить путем каталитического риформинга , который включает удаление водорода из углеводородов с образованием соединений с более высоким октановым числом, таких как ароматические соединения . Промежуточные продукты, такие как газойль, можно даже переработать, чтобы разбить тяжелую нефть с длинной цепью на более легкую нефть с короткой цепью с помощью различных форм крекинга, таких как флюид-каталитический крекинг , термический крекинг и гидрокрекинг . Последним этапом производства бензина является смешивание топлива с различным октановым числом, давлением пара и другими свойствами для соответствия спецификациям продукта. Другой метод переработки и улучшения качества этих промежуточных продуктов (остаточных масел) использует процесс удаления летучих веществ для отделения годной к использованию нефти от отработанного асфальтенового материала.
Нефтеперерабатывающие заводы — это крупные предприятия, перерабатывающие от ста тысяч до нескольких сотен тысяч баррелей сырой нефти в день. Из-за высокой производительности многие установки работают непрерывно , а не партиями , в стабильном или почти стабильном состоянии в течение месяцев или лет. Высокая производительность также делает желательной оптимизацию процесса и расширенное управление процессом .
Нефтепродукты — это материалы, полученные из сырой нефти ( нефти ) при ее переработке на нефтеперерабатывающих заводах . Большая часть нефти перерабатывается в нефтепродукты, включающие несколько классов топлива. [31]
Нефтеперерабатывающие заводы также производят различные промежуточные продукты, такие как водород , легкие углеводороды, риформат и пиролизный бензин . Обычно их не транспортируют, а смешивают или обрабатывают на месте. Таким образом, химические заводы часто соседствуют с нефтеперерабатывающими заводами или в них интегрирован ряд дополнительных химических процессов. Например, легкие углеводороды подвергаются паровому крекингу на установке по производству этилена , а полученный этилен полимеризуется с получением полиэтилена .
Чтобы обеспечить как правильное разделение, так и защиту окружающей среды, во всех продуктах, кроме самых тяжелых, необходимо очень низкое содержание серы. Неочищенная серная примесь преобразуется в сероводород посредством каталитической гидрообессеривания и удаляется из потока продукта посредством очистки газа амином . Используя процесс Клауса , сероводород затем преобразуется в элементарную серу для продажи в химическую промышленность. Довольно большая тепловая энергия, высвобождаемая в результате этого процесса, напрямую используется в других частях нефтеперерабатывающего завода. Часто электростанция объединяется со всем процессом нефтепереработки для отвода избыточного тепла.
В зависимости от состава сырой нефти и потребностей рынка нефтеперерабатывающие заводы могут производить различную долю нефтепродуктов. Наибольшая доля нефтепродуктов используется в качестве «энергоносителей», т.е. различных марок мазута и бензина . Эти виды топлива включают или могут быть смешаны с получением бензина, топлива для реактивных двигателей , дизельного топлива , топочного мазута и более тяжелых мазутов. Более тяжелые (менее летучие ) фракции также могут быть использованы для производства асфальта , гудрона , парафина , смазочных и других тяжелых масел. Нефтеперерабатывающие заводы также производят другие химикаты , некоторые из которых используются в химических процессах для производства пластмасс и других полезных материалов. Поскольку нефть часто содержит несколько процентов серосодержащих молекул, элементарную серу также часто производят в виде нефтепродукта. Углерод в виде нефтяного кокса и водород также могут производиться в виде нефтепродуктов. Произведенный водород часто используется в качестве промежуточного продукта для других процессов нефтепереработки, таких как гидрокрекинг и гидрообессеривание . [32]
Нефтепродукты обычно группируют в четыре категории: легкие дистилляты (СУГ, бензин, нафта), средние дистилляты (керосин, авиационное топливо, дизельное топливо), тяжелые дистилляты и остатки (тяжелый мазут, смазочные масла, парафин, асфальт). Для этого необходимо смешивать различное сырье, смешивать соответствующие добавки, обеспечивать кратковременное хранение и подготовку к погрузке навалом в грузовики, баржи, суда-продуктовозы и железнодорожные вагоны. Эта классификация основана на способе перегонки и разделения сырой нефти на фракции. [2]
Из побочных продуктов нефтепереработки изготовлено более 6000 предметов, в том числе удобрения , напольные покрытия, парфюмерия , инсектициды , вазелин , мыло , витаминные капсулы. [33]
На изображении ниже представлена схематическая блок-схема типичного нефтеперерабатывающего завода, на которой показаны различные процессы и поток потоков промежуточных продуктов, которые возникают между входным сырьем сырой нефти и конечными конечными продуктами. На схеме изображена лишь одна из буквально сотен различных конфигураций нефтеперерабатывающих заводов. Схема также не включает в себя ни одно из обычных нефтеперерабатывающих предприятий, обеспечивающих такие коммунальные услуги, как пар, охлаждающая вода и электроэнергия, а также резервуары для хранения сырой нефти, а также промежуточных и конечных продуктов. [1] [53] [54] [55]
Существует множество конфигураций процесса, отличных от описанной выше. Например, установка вакуумной перегонки может также производить фракции, которые можно перерабатывать в конечные продукты, такие как веретенное масло, используемое в текстильной промышленности, легкое машинное масло, моторное масло и различные воски.
Установка перегонки сырой нефти (УРУ) является первой установкой переработки практически на всех нефтеперерабатывающих заводах. CDU перегоняет поступающую сырую нефть на различные фракции с разными диапазонами кипения, каждая из которых затем подвергается дальнейшей обработке на других технологических установках нефтеперерабатывающего завода. CDU часто называют атмосферной дистилляционной установкой , поскольку она работает при давлении немного выше атмосферного. [1] [2] [39] Ниже представлена схематическая схема типичной установки для перегонки сырой нефти. Поступающая сырая нефть предварительно нагревается путем обмена тепла с некоторыми горячими дистиллированными фракциями и другими потоками. Затем его обессоливают для удаления неорганических солей (в первую очередь хлорида натрия).
После обессоливания сырая нефть дополнительно нагревается путем обмена тепла с некоторыми горячими дистиллированными фракциями и другими потоками. Затем его нагревают в топливной печи (нагревателе) до температуры около 398 °C и направляют в нижнюю часть дистилляционной установки.
Охлаждение и конденсация верхнего погона дистилляционной колонны частично обеспечивается за счет теплообмена с поступающей сырой нефтью, а частично за счет конденсатора с воздушным или водяным охлаждением. Дополнительное тепло отводится из дистилляционной колонны с помощью системы прокачки, как показано на схеме ниже.
Как показано на технологической схеме, фракция верхнего дистиллята из ректификационной колонны представляет собой нафту. Фракции, удаляемые со стенок ректификационной колонны в различных точках между верхом и низом колонны, называются боковыми погонами . Каждый из боковых каналов (т.е. керосин, легкий газойль и тяжелый газойль) охлаждается путем обмена тепла с поступающей сырой нефтью. Все фракции (то есть верхний лигроин, боковые фракции и кубовый остаток) отправляются в промежуточные резервуары для хранения перед дальнейшей обработкой.
Лицу, подыскивающему площадку для строительства нефтеперерабатывающего или химического завода, необходимо рассмотреть следующие вопросы:
Факторы, влияющие на выбор площадки для нефтеперерабатывающего завода:
Нефтеперерабатывающие заводы, использующие большое количество пара и охлаждающей воды, должны иметь обильный источник воды. Поэтому нефтеперерабатывающие заводы часто располагаются вблизи судоходных рек или на берегу моря, рядом с портом. Такое расположение также обеспечивает доступ к транспортировке по реке или по морю. Преимущества транспортировки сырой нефти по трубопроводам очевидны, и нефтяные компании часто транспортируют большие объемы топлива к распределительным терминалам по трубопроводу. Трубопровод может быть непрактичен для продуктов с небольшой производительностью, поэтому используются железнодорожные вагоны, автоцистерны и баржи.
Нефтехимическим заводам и заводам по производству растворителей (тонкого фракционирования) необходимы помещения для дальнейшей переработки большого объема продуктов нефтепереработки или для смешивания химических добавок с продуктом у источника, а не на терминалах смешивания.
В процессе нефтепереработки в атмосферу выбрасывается ряд различных химикатов (см. AP 42 «Сборник коэффициентов выбросов загрязнителей воздуха »), а присутствие нефтеперерабатывающего завода обычно сопровождает заметный запах . Помимо воздействия загрязнения воздуха, существуют также проблемы со сточными водами, [52] риски промышленных аварий, таких как пожар и взрыв, а также воздействие шума на здоровье из-за промышленного шума . [56]
Правительства многих стран мира ввели ограничения на выбросы загрязняющих веществ, выделяемых нефтеперерабатывающими заводами, и на большинстве нефтеперерабатывающих заводов установлено оборудование, необходимое для соблюдения требований соответствующих регулирующих органов по охране окружающей среды. В Соединенных Штатах существует сильное давление с целью предотвратить строительство новых нефтеперерабатывающих заводов, и ни один крупный нефтеперерабатывающий завод не был построен в стране со времен завода в Марафоне в Гэривилле, штат Луизиана, в 1976 году. Однако за это время многие существующие нефтеперерабатывающие заводы были расширены. Экологические ограничения и давление с целью предотвратить строительство новых нефтеперерабатывающих заводов, возможно, также способствовали росту цен на топливо в Соединенных Штатах. [57] Кроме того, многие нефтеперерабатывающие заводы (более 100 с 1980-х годов) закрылись из-за устаревания и/или слияний внутри самой отрасли. [58]
Проблемы окружающей среды и безопасности означают, что нефтеперерабатывающие заводы иногда расположены на некотором расстоянии от крупных городских районов. Тем не менее, во многих случаях нефтеперерабатывающие заводы расположены вблизи населенных пунктов и представляют угрозу для здоровья. [59] [60] В округах Контра-Коста и Солано в Калифорнии расположено береговое ожерелье нефтеперерабатывающих заводов, построенных в начале 20-го века до того, как эта территория была заселена, и связанные с ними химические заводы примыкают к городским районам в Ричмонде , Мартинесе , Пачеко , Конкорде. , Питтсбург , Вальехо и Бенисия , с редкими случайными событиями, которые требуют приказа « укрыться на месте » прилегающему населению. Ряд нефтеперерабатывающих заводов расположен в Шервуд-Парке, Альберта , в непосредственной близости от города Эдмонтон , население которого превышает 1 000 000 жителей. [61]
Критерии NIOSH для профессионального воздействия растворителей очищенной нефти доступны с 1977 года. [62]
Современная нефтепереработка включает в себя сложную систему взаимосвязанных химических реакций, в результате которых образуется широкий спектр продуктов на основе нефти. [63] [64] Многие из этих реакций требуют точных параметров температуры и давления. [65] Оборудование и мониторинг, необходимые для обеспечения надлежащего развития этих процессов, сложны и развивались благодаря развитию научной области нефтяного машиностроения . [66] [67]
Широкий спектр реакций под высоким давлением и/или высокой температурой, а также необходимые химические добавки или экстрагированные загрязняющие вещества создают поразительное количество потенциальных опасностей для здоровья работников нефтеперерабатывающего завода. [68] [69] Благодаря развитию технического химического и нефтяного машиностроения подавляющее большинство этих процессов автоматизированы и закрыты, что значительно снижает потенциальное воздействие на здоровье работников. [70] Однако в зависимости от конкретного процесса, в котором занят работник, а также от конкретного метода, используемого на нефтеперерабатывающем заводе, на котором он/она работает, сохраняются значительные риски для здоровья. [71]
Хотя в то время производственные травмы в Соединенных Штатах регулярно не отслеживались и не регистрировались, сообщения о влиянии на здоровье работы на нефтеперерабатывающем заводе можно найти еще в 1800-х годах. Например, в 1890 году в результате взрыва на нефтеперерабатывающем заводе в Чикаго погибло 20 рабочих. [72] С тех пор многочисленные пожары, взрывы и другие значимые события время от времени привлекали внимание общественности к здоровью работников нефтеперерабатывающего завода. [73] Подобные события продолжаются и в 21 веке: в 2018 году сообщалось о взрывах на нефтеперерабатывающих заводах в Висконсине и Германии. [74]
Однако существует множество менее заметных опасностей, которые угрожают работникам нефтеперерабатывающих заводов.
Учитывая высокоавтоматизированный и технически продвинутый характер современных нефтеперерабатывающих заводов, почти все процессы находятся под техническим контролем и представляют собой существенно меньший риск воздействия на рабочих по сравнению с предыдущими временами. [70] Однако определенные ситуации или рабочие задачи могут подорвать эти механизмы безопасности и подвергнуть работников ряду химических (см. таблицу выше) или физических (описанных ниже) опасностей. [75] [76] Примеры таких сценариев включают:
Систематический обзор 2021 года связал работу в нефтехимической промышленности с повышенным риском развития различных видов рака, таких как мезотелиома . Также было обнаружено снижение риска возникновения других видов рака, таких как рак желудка и прямой кишки . В систематическом обзоре упоминалось, что некоторые ассоциации не были связаны с факторами, непосредственно связанными с нефтяной промышленностью, а были связаны с факторами образа жизни, такими как курение . Доказательства неблагоприятного воздействия на здоровье жителей близлежащих районов также были слабыми, причем доказательства в основном касались кварталов в развитых странах . [79]
БТХ означает бензол, толуол , ксилол . Это группа распространенных летучих органических соединений (ЛОС), которые встречаются в среде нефтеперерабатывающего завода и служат образцом для более глубокого обсуждения пределов профессионального воздействия, химического воздействия и надзора среди рабочих нефтеперерабатывающего завода. [80] [81]
Наиболее важным путем воздействия химикатов БТК является вдыхание из-за низкой температуры кипения этих химикатов. Большая часть газообразного производства БТК происходит во время очистки резервуаров и перекачки топлива, что приводит к выделению этих химикатов в воздух. [82] Воздействие также может произойти при проглатывании через загрязненную воду, но это маловероятно в профессиональных условиях. [83] Воздействие через кожу и абсорбция также возможны, но, опять же, менее вероятны на рабочем месте, где имеются соответствующие средства индивидуальной защиты. [83]
В Соединенных Штатах Управление по безопасности и гигиене труда (OSHA), Национальный институт безопасности и гигиены труда (NIOSH) и Американская конференция правительственных специалистов по промышленной гигиене (ACGIH) установили пределы профессионального воздействия (OELs) для многих химических веществ. выше того, воздействию которого могут подвергаться работники нефтеперерабатывающих заводов. [84] [85] [86]
Бензол, в частности, имеет множество биомаркеров , которые можно измерить для определения воздействия. Сам бензол можно измерить в выдыхаемом воздухе, крови и моче, а метаболиты, такие как фенол , т , т -муконовая кислота ( т , т МА) и S-фенилмеркаптуровая кислота ( с ПМА), можно измерить в моче. [91] В дополнение к мониторингу уровней воздействия с помощью этих биомаркеров, OSHA требует от работодателей регулярно проводить анализы крови работников для выявления ранних признаков некоторых опасных гематологических последствий, из которых наиболее широко распространенным является лейкемия. Обязательное тестирование включает общий анализ крови с определением клеточных различий и мазок периферической крови «на регулярной основе». [92] Полезность этих тестов подтверждается официальными научными исследованиями. [93]
Рабочие подвергаются риску получения телесных повреждений из-за большого количества мощных машин в относительно непосредственной близости от нефтеперерабатывающего завода. Высокое давление, необходимое для многих химических реакций, также создает возможность локальных сбоев системы, приводящих к тупой или проникающей травме в результате взрыва компонентов системы. [108]
Тепло также представляет опасность. Температура, необходимая для правильного протекания определенных реакций в процессе переработки, может достигать 1600 °F (870 °C). [70] Как и в случае с химикатами, операционная система спроектирована таким образом, чтобы безопасно сдерживать эту опасность, не причиняя вреда работнику. Однако при системных сбоях это представляет собой серьезную угрозу здоровью работников. Опасения включают как прямую травму в результате теплового заболевания или травмы , так и возможность получения разрушительных ожогов в случае контакта работника с перегретыми реагентами/оборудованием. [70]
Шум – еще одна опасность. На нефтеперерабатывающих заводах может быть очень шумная среда, и ранее было показано, что это связано с потерей слуха у рабочих. [109] Внутренняя среда нефтеперерабатывающего завода может достигать уровня, превышающего 90 дБ . [110] [56] В США в среднем 90 дБ является допустимым пределом воздействия (PEL) для 8-часового рабочего дня. [111] Шумовое воздействие, которое в среднем превышает 85 дБ в течение 8 часов, требует программы сохранения слуха для регулярной оценки слуха работников и обеспечения его защиты. [112] Регулярная оценка слуховой способности работников и добросовестное использование надлежащим образом проверенных средств защиты органов слуха являются важными частями таких программ. [113]
Рабочие нефтеперерабатывающих заводов, хотя и не являются специфическими для отрасли, также могут подвергаться риску таких опасностей, как дорожно-транспортные происшествия , травмы, связанные с оборудованием, работа в замкнутом пространстве, взрывы/пожары, эргономические опасности , нарушения сна, связанные со сменной работой , и падает. [114]
Теорию иерархии контроля можно применить к нефтеперерабатывающим заводам и их усилиям по обеспечению безопасности работников.
Устранение и замена маловероятны на нефтеперерабатывающих заводах, поскольку многие сырьевые материалы, отходы и готовая продукция в той или иной форме опасны (например, легковоспламеняющиеся, канцерогенные). [94] [115]
Примеры технических средств контроля включают систему обнаружения/тушения пожара , датчики давления/химических датчиков для обнаружения/предсказания потери структурной целостности [116] и адекватное обслуживание трубопроводов для предотвращения коррозии , вызванной углеводородами (ведущей к разрушению конструкции). [77] [78] [117] [118] Другие примеры, используемые на нефтеперерабатывающих заводах, включают постстроительную защиту стальных компонентов вермикулитом для улучшения жаростойкости/огнестойкости. [119] Разделение на отдельные части может помочь предотвратить распространение пожара или отказа других систем на другие области конструкции, а также может помочь предотвратить опасные реакции, сохраняя различные химические вещества отдельно друг от друга до тех пор, пока их можно будет безопасно объединить в соответствующей среде. [116]
Административный контроль включает тщательное планирование и надзор за процессами очистки, технического обслуживания и капитального ремонта нефтеперерабатывающего завода. Это происходит, когда многие технические средства контроля отключены или отключены, и могут быть особенно опасны для рабочих. Детальная координация необходима для обеспечения того, чтобы техническое обслуживание одной части объекта не вызывало опасного воздействия на тех, кто выполняет техническое обслуживание, или на рабочих в других частях станции. Из-за легковоспламеняемости многих используемых химических веществ места для курения строго контролируются и тщательно размещаются. [75]
Средства индивидуальной защиты (СИЗ) могут потребоваться в зависимости от конкретного перерабатываемого или производимого химического вещества. Особая осторожность необходима при отборе проб частично готового продукта, очистке резервуаров и других задачах высокого риска, упомянутых выше. Такая деятельность может потребовать использования непроницаемой верхней одежды, кислотного капюшона, одноразовых комбинезонов и т. д. [75] В целом, весь персонал в рабочих зонах должен использовать соответствующие средства защиты слуха и зрения , избегать одежды из легковоспламеняющихся материалов ( нейлон , дакрон , акрил , или смеси), а также брюки и рукава в полный рост. [75]
Здоровье и безопасность рабочих на нефтеперерабатывающих заводах тщательно контролируются на национальном уровне как Управлением по безопасности и гигиене труда (OSHA), так и Национальным институтом безопасности и гигиены труда (NIOSH). [120] [121] В дополнение к федеральному мониторингу Калифорнийская CalOSHA особенно активно занимается защитой здоровья работников отрасли и в 2017 году приняла политику, которая требует от нефтеперерабатывающих заводов проведения «Иерархии анализа контроля рисков» (см . выше раздела «Управление опасностями») для каждой угрозы безопасности процесса . [122] Правила техники безопасности привели к тому, что уровень травматизма среди работников нефтеперерабатывающей промышленности оказался ниже среднего. В отчете Бюро статистики труда США за 2018 год они указывают, что у работников нефтеперерабатывающих заводов значительно более низкий уровень производственного травматизма (0,4 случая, регистрируемого OSHA, на 100 работников, работающих полный рабочий день), чем во всех отраслях промышленности (3,1 случая), нефтегазовой отрасли. добыча (0,8 случая) и нефтепереработка в целом (1,3 случая). [123]
Ниже приведен список наиболее распространенных правил, упоминаемых в рекомендациях по безопасности нефтеперерабатывающих заводов, выпущенных OSHA: [124]
Коррозия металлических компонентов является основным фактором неэффективности процесса нефтепереработки. Поскольку это приводит к выходу из строя оборудования, оно является основной движущей силой графика технического обслуживания нефтеперерабатывающего завода. Прямые затраты, связанные с коррозией, в нефтяной промышленности США по состоянию на 1996 год оценивались в 3,7 миллиарда долларов США. [118] [125]
В процессе нефтепереработки коррозия возникает в различных формах, таких как точечная коррозия из-за капель воды, охрупчивание из-за водорода и коррозионное растрескивание под напряжением из-за воздействия сульфидов. [126] С точки зрения материалов, углеродистая сталь используется для изготовления более 80 процентов компонентов нефтеперерабатывающего завода, что выгодно из-за ее низкой стоимости. Углеродистая сталь устойчива к наиболее распространенным формам коррозии, особенно к углеводородным примесям при температуре ниже 205 °C, но другие агрессивные химические вещества и окружающая среда не позволяют использовать ее повсеместно. Обычными заменяющими материалами являются низколегированные стали , содержащие хром и молибден , а нержавеющие стали , содержащие больше хрома, работают в более агрессивных средах. Более дорогими материалами обычно являются сплавы никеля , титана и меди . В первую очередь они предназначены для наиболее проблемных участков, где присутствуют чрезвычайно высокие температуры и/или очень агрессивные химические вещества. [127]
С коррозией борются сложной системой контроля, профилактическим ремонтом и бережным использованием материалов. Методы мониторинга включают как автономные проверки, проводимые во время технического обслуживания, так и онлайн-мониторинг. Автономные проверки измеряют коррозию после ее возникновения, сообщая инженеру, когда оборудование необходимо заменить, на основе собранной исторической информации. Это называется превентивным управлением.
Онлайн-системы представляют собой более современную разработку и радикально меняют подход к коррозии. Существует несколько типов технологий онлайн-мониторинга коррозии, таких как сопротивление линейной поляризации, электрохимический шум и электрическое сопротивление. В прошлом онлайн-мониторинг, как правило, имел низкую скорость отчетности (минуты или часы) и был ограничен условиями процесса и источниками ошибок, но новые технологии могут сообщать о скорости до двух раз в минуту с гораздо более высокой точностью (так называемый мониторинг в реальном времени). . Это позволяет инженерам-технологам рассматривать коррозию как еще один параметр процесса, который можно оптимизировать в системе. Немедленное реагирование на изменения процесса позволяет контролировать механизмы коррозии, поэтому их можно свести к минимуму, одновременно увеличивая производительность. [117] В идеальной ситуации наличие точной и оперативной информации о коррозии в режиме реального времени позволит выявить и снизить условия, вызывающие высокую скорость коррозии. Это известно как прогнозирующее управление.
Методы использования материалов включают выбор подходящего материала для применения. В зонах с минимальной коррозией предпочтительны дешевые материалы, но если может возникнуть сильная коррозия, следует использовать более дорогие, но долговечные материалы. Другие методы использования материалов представляют собой защитные барьеры между коррозионными веществами и металлами оборудования. Это может быть либо футеровка из огнеупорного материала, такого как стандартный портландцемент, либо другой специальный кислотостойкий цемент, который наносится на внутреннюю поверхность сосуда. Также доступны тонкие накладки из более дорогих металлов, которые защищают более дешевый металл от коррозии, не требуя большого количества материала. [128]
