Как новый факел на нефтехимическом производстве внёс вклад в устойчивое развитие

Какой образ приходит в голову человека, который слышит слово «факел»? Историк вспомнит о древнегреческом герое Прометее, который, похитив огонь у богов, передал его людям.

Спортсмен подумает о факеле, который зажигает огонь над чашей олимпийского стадиона. Спелеолог проверит, не забыл ли он положить специальный осветительный факел в багаж, куда собрал оборудование для обследования пещер.

Нефтехимик сразу скажет: факел – это важный элемент системы безопасности на производстве.

Зачем нефтехимикам нужен факел?

Все производственные процессы на нефтехимических предприятиях происходят в замкнутом герметичном контуре, который объединяет аппараты, трубопроводы, теплообменное и динамическое оборудование, то есть, основные технологические системы и подсистемы. Когда в какой-то части контура происходит перепад давления, например, из-за переключений, перехода на новый состав сырья, пуска или остановки производства, это давление во всех элементах необходимо выровнять. Иначе может произойти разрыв трубопроводов, разрушение аппаратов и технологических установок.

Вот тут и нужен факел. Он выполняет роль предохранительного клапана, позволяя при необходимости быстро и безопасно утилизировать находящиеся в системе остатки углеводородов – сырья, полупродуктов или продуктов, и выровнять давление.

В обычных условиях факел мало заметен. Потому что горит маленьким ровным огоньком. Предприятиям невыгодно сжигать своё сырьё или продукт на факеле «просто так», поэтому горение огня на факельном оголовке поддерживается на минимально возможном уровне. И лишь когда это действительно необходимо, на факел направляются большие объёмы углеводородов, и тогда над его мачтой вырастает высокая огненная «свеча», а порой и черный «хвост» дыма, в котором содержатся частички сажи, образовавшиеся при окислении в факельных газах.

Как часто факел работает в интенсивном дымном режиме?

Конечно, вид черного дыма не всем радует глаз. Непосвящённому кажется, что происходит что-то чрезвычайное, что это авария или даже пожар. Нефтехимики знают: всё как раз наоборот. Раз факел горит – значит, всё хорошо, завод работает в регламентном режиме. А вот если факел погас, значит, на производстве что-то не так. Скорее всего, оно остановлено – из-за аварии или в плановом порядке, например, для ремонта и чистки оборудования.

Как правило, нефтехимические предприятия работают постоянно, без остановок. Это называется «непрерывный производственный цикл». Но время от времени заводы всё же нужно останавливать. Это делается с определённой периодичностью, которая зависит от вида используемой технологии.

В момент остановки или, наоборот, пуска производства, факел часто работает в интенсивном дымном режиме. Нефтехимические предприятия стараются сократить количество остановок и увеличить межремонтный пробег оборудования.

В 2022 году на предприятиях «СИБУР-Кстово», «РусВинил» и «Сибур-Нефтехим» был осуществлён переход на четырёхгодичный цикл безостановочной работы.

Еще один важный инструмент для минимизации количества выходов в интенсивный дымный режим – стабилизация работы производства на высоких нагрузках, оптимизация «корзины сырья», в которой сочетаются различные виды жидких и сжиженных углеводородов. Благодаря этому сокращается количество серьёзных технологических переключений, которые, наравне с остановочными и пусковыми операциями, приводят к утилизации углеводородных остатков на факеле.

В 2015 – 2018гг. на предприятии «СИБУР-Кстово» был реализован комплекс мер по стабилизации работы производства на высоких нагрузках, что позволило, поэтапно увеличив производительность - до 420 тыс. тонн в год по этилену, снизить количество часов интенсивной дымной работы факельной системы на 84%.

Мифы о факелах и герои Достоевского

В обществе есть немало мифов о нефтехимии, многие из них связаны с работой факелов. Например, многие считают, что предприятия используют факельные системы злонамеренно – для сжигания отходов. Конечно, люди, обладающие технологической экспертизой, удивляются подобным утверждениям. Факел – не печка в крестьянской избе, его нельзя подключить или отключить от технологической схемы, как вздумается. «Запихать» в факел что-то инородное, не относящееся к технологии, какой-то отход физически невозможно.

Что касается утилизируемых остатков углеводородов, то для нефтехимиков так же важно, как и для всех других, чтобы они как можно реже попадали на факел. Ведь в нефтехимическом производстве, строго говоря, нет отходов, как таковых. Когда на факеле утилизируются углеводороды, у производственников, можно сказать, сердце кровью обливается: ведь это горит та или иная товарная продукция, горят деньги. А деньги в печке сжигают только сумасшедшие герои из романов Достоевского.

Вот почему нефтехимики и общественники – «по одну сторону баррикад» в вопросе утилизации углеводородных остатков на факелах. Все хотят одного: чтобы факел как можно реже работал в интенсивном дымном режиме.

Можно ли сделать работу факела невидимой?

Можно, для того существуют технологии. В 2019 – 2020гг. на предприятии «СИБУР-Кстово» была проведена модернизация факельной системы с установкой новых факельных оголовков на вертикальных мачтовых факелах основной и вспомогательной площадок. Что из себя представляют «бездымные» факельные оголовки?

Рассмотрим на примере мачтового факела основной производственной площадки «СИБУР-Кстово». «Бездымный» оголовок основной площадки оснащён системой подачи пара, которая обеспечивает разбавление факельных газов, и делает невидимым «дымный след» от факела при утилизации до 100 тонн углеводородных остатков в час. Это позволило снизить количество часов интенсивного дымного режима на факеле в 2021 году по сравнению с 2020 годом на 40%.

Кроме минимизации образования дыма в факельных газах на всех режимах работы предприятия, новый оголовок на мачтовом факеле позволил сократить негативное воздействие на окружающую среду. Только за первые месяцы работы бездымного оголовка – с августа по декабрь 2020 года-воздействие на атмосферный воздух сократилось на 2,62%.

Закрытый факел – как лучший ESG-проект 2022 года

Можно ли добиться большего? Можно, если заменить (или дополнить) открытый факел закрытой факельной системой. Все факельные установки можно разделить на две большие группы: традиционные, или открытые, и инновационные, или закрытые. Преимущества факельных систем закрытого типа (ФСЗТ) очевидны — это отсутствие дыма, видимого пламени и запаха, низкий уровень шума. ФСЗТ обладают большой экономичностью, безопасностью, их можно устанавливать даже в населённых пунктах.

В 2019 – 2022гг. в «СИБУР-Кстово» была спроектирована и построена факельная система закрытого типа (ФСЗТ). Новая ФСЗТ, работая вместе с оснащённой бездымным оголовком открытой факельной системой, может безопасно и экологично утилизировать до 390 тонн углеводородного остатка в час. Закрытый факел состоит из факельных горелок, расположенных в башне сгорания, и ветрозащитного ограждения. Высота башни составляет 44,9 метра, диаметр — 22 метра, диаметр ветрозащитного ограждения — 36,36 метра.

В основании башни расположена стадийная система, состоящая из трубопроводов и 359 горелок, каждая из которых представляет собой устройство с многочисленными отверстиями диаметром 3 миллиметра, через них и выходят факельные газы. Таким образом, каждый такой мини-поток максимально плотно обтекается воздухом, что позволяет практически полностью окислять (выжигать) содержащиеся в факельных газах остатки углеводородов. В воздух попадают в основном образующиеся в процессе окисления вода и углекислый газ.

Горелки объединены в секции (стадии), которые включаются по мере необходимости одна за другой в зависимости от давления газа в факельном коллекторе. При изменении режима работы оборудования — пуске, остановке, разгрузке производства — давление факельного газа увеличивается, что приводит к автоматическому «включению» дополнительных секций (стадий). Факельная система закрытого типа оказала огромное положительное влияние на окружающую среду: на 76% снизила воздействие на атмосферный воздух, полностью исключила образование сажи и бензапирена.

Общий объем инвестиций в оснащение мачтовых факелов «СИБУР-Кстово» бездымными оголовками и строительство ФСЗТ превысил 1,75 млрд рублей в ценах 2019 – 2021гг.

По итогам 2022 года ФСЗТ «СИБУР-Кстово» стал лучшим инвестиционным проектом Нижегородской области в категории «ESG». Таким образом, признан вклад нового факела кстовского предприятия СИБУРа в устойчивое развитие региона.