Жур. Н.Г. технологии статья Ряховского стр.22

Рис. 2. Эффективность дегидрирования на НПЗ Европы

количество рециклов воды

Рис. 3. Последние изменения в эксплуатации НПЗ

зительно равен 6) для удаления металлов, разработанным компанией Dorf Ketal, который позволил нефтепереработчикам использовать добавки для регулирования рН и удаления металлов без коррозионных побочных эффектов.

Эффективностиобессоливанияидегидрирования повысились, что позволило нефтепереработчикам перерабатывать нефтяной остаток и сырую нефть в желаемых соотношениях. На рис. 2 показаны результаты.

Этот НПЗ служит примером ряда наиболее важных изменений в эксплуатации НПЗ, которые произошли за последние 10 лет (рис. 3), включая:

совместимость сырой нефти и остатка, потому что НПЗ не был спроектирован для определенной целевой смеси;

сокращение времени подготовки резервуаров фактически не позволяло воде оседать;

увеличенное количество рециклов воды, что повысило рН потока воды, потому что отпарка кислой воды была неэффективной;

повышенную вязкость сырой нефти за счет переработки остатков;

повышенное количество примесей в остатке из-за процесса переработки нефти.

Спецификации на высокооктановое товарное топливо являются осложняющим фактором, который снижает гибкость НПЗ при таких изменениях характеристиксырья.Спецификациинатемпературу вспышки для дизельного топлива ограничивают количество керосина в смеси. Бензиновые фракции с более низкими температурами завершения кипения обуславливаютболеехолодныеусловиядляверхнего продукта и более высокую вероятность коррозии. Нефтепереработчики должны учитывать все эти факторы при оценке сырья.

ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СЫРЬЯ НА ЭКСПЛУАТАЦИЮ УСТАНОВКИ

Крупный азиатский НПЗ столкнулся с проблемами, которые были еще более сложными. Этот НПЗ обычно перерабатывает более 12 сортов нефти в одной смеси; смесь изменяется по крайней мере каждые три дня и даже чаще. Совместимость сортов сырой нефти часто находится под угрозой, что повышает вероятность загрязнения на установке первичной переработки нефти и попадания загрязняющих веществ.

В настоящее время многие сорта тяжелой сырой нефти обрабатываются несколькими химическими веществами непосредственно на месторождении, чтобы повысить темпы производства. Эти химические вещества в конечном итоге попадают на установки НПЗ и в связи с их кислотной и/или аминной природой, они часто появляются первыми в виде верхнего продукта установки первичной переработки нефти, когда неожиданно отмечаются пиковые

показатели рН, содержании хлоридов и железа, что указывает на присутствие чужеродных частиц в сырой нефти. Для определения частиц, являющихся причиной этих изменений, может потребоваться полный ионный анализ.

Известно, что на установках для переработки тяжелой нефти в регионе Ориноко при переработке сырой нефти с высоким общим кислотным числом, таких сортов как Merey-16 (битум Orinoco) и сырая нефть Mesa, используются эмульгаторы, например, гидроксид кальция. Сорта сырой нефти с высоким общим кислотным числом содержат нафтеновые кислоты с различной молекулярной массой.

Вообще, чем больше нафтеновых кислот в сырой нефти, тем выше общее кислотное число этой нефти. Нафтеновые кислоты не вызывают коррозию в жидкой фазе, но они опасны при их температуре кипения, которая используется на большинстве НПЗ на установках вакуумной перегонки тяжелого вакуумного газойля. При определенной температуре скорости жидкости повышаются и жидкость попадает на технологические поверхности на автоматических линиях передачи, U-образных коленах труб и в зонах ограниченного потока.

Кроме присутствующих нафтеновых кислот, другими факторами, которые могут способствовать повышению скорости коррозии, являются концентрация в сырой нефти сернистых соединений, скорость и завихрение потока на установках и расположение поверхностей раздела фаз «жидкость/пар» на установке.

Когда гидроксид кальция используется при переработкеэтихкислотныхсортовсыройнефти,образуется еще более агрессивное соединение – нафтенат кальция. В резервуарах с высоким содержанием

Рис. 4. Результаты исследования металлов на межфазной границе в

ЭЛОУ методом индуктивно-связанной плазмы (ИСП) при переработке сорта нефти Merey-16

НЕФТЕГАЗОВЫЕ

НПЗ в Бразилии столкнулся с такой проблемой. НПЗ хотел перерабатывать сырую нефть с высоким общим кислотным числом вместе с малосернистой сырой нефтью в виде смеси, но высокосернистые сорта сырой нефти не всегда были доступны по приемлемой цене.

Нафтеновая кислота представляет наибольшую опасностьпритемпературекипения(ориентировочно температура колеблется в диапазоне 200–350 °C). Нафтеновая кислота реагирует с отложившимися на поверхности металла твердыми химическими веществами с образованием продуктов коррозии. Они воздействуют на металл, и цикл начинается заново.

Участок, подвергшийся коррозии, на который оказали воздействие нафтеновые кислоты, показан на рис. 6, где железо (Fe) и представляет собой металлическую поверхность трубы, которая должна быть защищена. Как видно из рисунка, реакционноспособная сера может присутствовать в нескольких формах, которые прилипают к металлической поверхности.

Несколько вариантов, кроме управления общим кислотнымчисломисодержаниемсерывсмесисырой нефти, могут обеспечить защиту от высокотемпературной коррозии. Может помочь улучшение свойств метала, из которого произведены установки и оборудование, но на этом НПЗ это слишком дорого и заняло бы слишком много времени. Все металлические поверхности установки переработки сырой нефти (ректификационные колонны атмосферной и вакуумнойперегонки)потребовалибыоценкипередпереработкой сырой нефти с высоким кислотным числом. Такое исследование было бы чрезвычайно сложным, посколькуустановкиНПЗотличаютсяприверженностью к воздействию кислотной коррозии, а оборудование из подходящего металла стоит дорого.

Чтобы компенсировать коррозионное воздействие серы и нафтеновой кислоты, в данном случае

Рис. 6. Коррозионный элемент, на который оказали воздействие

нафтеновые кислоты

сталь

Рис. 7. Скорости коррозии при различных металлургических свойствах

было бы выгодно использовать аустенитную нержавеющую сталь с приблизительным содержанием молибдена 2,5 % (минимум). На рис. 7 показаны существенные преимущества.

Однако ингибитор высокотемпературной коррозии несомненно является более простой и более дешевойальтернативойдляэтогоНПЗ,поэтомубыли проведены промышленные испытания множества ингибиторов коррозии (рис. 4).

Традиционныеингибиторывысокотемпературной коррозии сделаны на основе эфиров фосфорной или тиофосфатной кислоты, но эти соединения образуют продукты реакции, которые могут вызвать засорение оборудования. Одним из протестированных продуктов был запатентованный ингибитор нового поколения, который в значительной степени отличался от других ингибиторов.

Этот новый химический состав был эффективен притребуемыхусловияхснизкимсодержаниемсеры и высоким общим кислотным числом, потому что он не опирался на использование серосодержащих сортов сырой нефти для предварительного сульфидирования металлических поверхностей. Продукт обладаетстабильностьюпривысокихтемпературахи работаетсинергично(вместе)схимическимсоставом металлической поверхности для предотвращения засорения.Врезультатенефтепереработчикиполучают гибкость оборудования независимо от перерабатываемого сырья, НПЗ работает рентабельно, а контроль коррозии происходит без использования сортов сырой нефти с высоким содержанием серы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На нынешнем динамичном рынке НПЗ сталкиваются со многими проблемами. «Сложные» сорта сырой нефти являются лишь одним из многих постоянноужесточающихсяглобальныхэкологических ограничений на содержание серы, ртути, мышьяка, свинца и других компонентов в технологических потоках.

Как показала статья, химические вещества для обработки/очистки постоянно совершенствуются,

НЕФТЕГАЗОВЫЕ

чтобы справиться с этими проблемами, и, поскольку возникают новые проблемы, инновационные химические вещества обеспечат эффективные решения. Они включают в себя мощные инструменты для химическойобработки/очистки«сложной»сыройнефти, которые повышают гибкость (универсальность) оборудования независимо от перерабатываемого сырья и предотвращают дорогостоящие остановы, простои и снижение производительности.

Одно представляется несомненным: многие сорта сырой нефти, которые сегодня считаются проблематичными и «сложными» станут завтра настолько желательными,чтоонибудутпродаватьсясприбылью.

India Nagi-Hanspal, ведущий инженер на НПЗ, специалист в области технических услуг компании Dorf Ketal Chemicals, Мумбай, Индия. В первую очередь отвечает за разработку стратегий улучшения процесса на НПЗ с помощью мониторинга работы установок. Г-жа NagiHanspal предоставляет химические решения группам компании Dorf Ketal, работающим во всем мире, и имеет ученую степень магистра в области химических технологий от Имперского колледжа Лондона (Imperial College London). Связаться с автором статьи г-жой NagiHanspal можно по адресу: indianagi@dorfketal.com

Mahesh Subramaniyam, директор по исследованиям и разработкам в компании Dorf Ketal Chemicals; руководит разработкой химических веществ этой компании. Он имеет ряд патентов на химические вещества для очистки нефти и разрабатывает продукты для решения возникающих вопросов в области переработки углеводородов. Г-н Subramaniyam имеет степень доктора в области химии от Индийского технологического института (Indian Institute of Technology), Мумбай. Связаться с автором статьи г-ном Subramaniyam можно по адресу: drmaheshs@dorfketal.co.in

Parag Shah работает в области технических услуг на НПЗ по всему миру от компании Dorf Ketal Chemicals, где он занимается вопросами разработки программного обеспечения для испытаний установки обессоливания на соответствие требованиям и мониторинга засорения в цепочках теплообменников для предварительного подогрева. Он имеет более восьми лет опыта работы на крупнейших НПЗ, построенных с нуля, во всем мире, Г-н Shah имеет степень бакалавра в области химических технологий от Университета в Мумбае (Mumbai University). Связаться с автором статьи г-ном Shah можно по адресу: paragshah@dorfketal.com

Sergio Moretti, директор компании Dorf Ketal Chemicals в Латинской Америке, Бразилия; руководит осуществлением операций в этом регионе. Его внимание сосредоточено на продажах, маркетинге и технической поддержке НПЗ и нефтехимических предприятий в области присадок для товарных топлив. Г-н Moretti имеет степень бакалавра в области химических технологий от Федерального университета штата Риу-Гранди-ду-Сул (Universidade Federal do Rio Grande do Sul – UFRGS), Бразилия. Связаться с атвором статьи г-ном Moretti можно по адресу: Moretti@dorfketal.com.br

James Noland, старший директор Отдела промышленных химических веществ в компании Dorf Ketal USA, LLC. Он работает в сфере нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности более 17 лет. Г-н Noland руководит Отделом промышленных химических веществ в Северной Америке; имеет степень бакалавра в области химических технологии от Университета штата Миссисипи (Mississippi State University), США. Связаться с автором статьи г-ном Noland можно по адресу: james.noland@dorfketal.com

Petroleum Technology Quarterly

(PTQ magazine) www.eptq.com

SCHNEIDER ELECTRIC:

ПОСТАВКИ ОБОРУДОВАНИЯ В КАЗАХСТАН

Объем производства с 2011 г. вырос в 1,5 раза. Оборот предприятия за 2 года вырос на 40% в сопоставимых ценах. Сейчас на заводе трудятся57человек.Дальнейший рост численности работников будет определяться ростом

объемов производства.

О компании Schneider Electric

Компания Schneider Electric является мировым экспертомвуправленииэлектроэнергией.Подразделения компанииуспешноработаютболеечемв100странах. Schneider Electric предлагает интегрированные энергоэффективные решения для энергетики и инфраструктуры, промышленных предприятий, объектов гражданского и жилищного строительства, а также центровобработкиданных.Более140000сотрудников компании,обороткоторойдостигв2012г.24млрдевро, активно работают над тем, чтобы энергия стала безопасной,надежнойиэффективной.Девизкомпании: «Познайте возможности вашей энергии!»

ЗАО «Шнейдер Электрик» имеет коммерческие представительства в 31 городе России с головным офисом в Москве. Производственная база «Шнейдер Электрик»вРоссиипредставлена6-юдействующими заводами и 3-мя логистическими центрами. Имеется собственный Научно-технический центр. www.schneider-electric.ru

ЗадержкамеждуScan-цикламидляобслуживания модулей в RIO-дропах.

В настоящее время в системах управления реального времени на базе контроллеров Quantum наиболее широкое распространение получили системы удаленного ввода и вывода RIO.

Система удаленного ввода-вывода (RIO) Modicon представляет собой локальную высокоскоростную сеть передачи данных. В качестве среды передачи сигнала может использоваться коаксиальный или оптический кабель.

Сеть RIO представляет собой жестко детерминированную систему «MASTER-SLAVE». Мастером для платформы Quantum является головной коммуникационный процессор 140CRP93х00. Подчиненные узлы строятся на базе RIO-адаптеров 140CRA93х00. Сеть RIO обеспечивает синхронный обмен информацией, иначе говоряобмен синхронизирован с циклами процессора и следующий цикл автомата не начнется, пока не закончится обмен, инициированный предыдущим циклом.

Именно это и делает систему RIO наиболее приспособленной для решения задач управления в режиме реального времени, и она пользуется большой популярностью среди проектировщиков систем управления и контроля. Этот факт и объясняет повышенный интерес со стороны разработчиков проектов, работающих как c Concept XL, так и с Unity Pro, к временным параметрам RIO-систем. А сейчас ответим на один из основных вопросов: сколько времени тратят процессоры контроллера Quantum на опрос входов и выходов, расположенных в RIOдропах?

Контроллеры Quantum в конце каждого вычислительного цикла (или перед началом следующего, что одно и то же) осуществляют обслуживание всех входов и выходов, установленных в локальных корзинах и в RIO-дропах. Ниже приводятся формулы, определяющие время на обслуживание входов-выходов в RIO-дропах, в зависимости от типа процессора, числа дропов и входов-выходов в каждом дропе. Следует иметь ввиду небольшие отличия для контроллеров, работающих под Concept и под Unity Pro.

Для Concept 2.6SR3 корректна формула:

RIOresp.time= CRP basic + (drop#2 IN + drop#2 OUT) + (drop#3 IN + drop#3 OUT) + … + (drop#n OUT),

где:

drop#i IN/OUT (i = 2… n) = 0,

если ни одного входа или выхода этого модуля не сконфигурировано, в остальных случаях:

140CPU21304S CRP basic = 1,4ms

drop#i IN = 0,8ms + 17 мкс1 x число входных слов; drop#i OUT = 0,8ms + 17 мкс x число выходных слов.

140CPU43412A CRP basic = 1,5ms

drop#i IN = 0,6ms + 17 мкс x число входных слов; drop#i OUT = 0,6ms + 17 мкс x число выходных слов.

140CPU53414A CRP basic = 0,9ms

drop#i IN = 0.6ms + 16 мкс x число входных слов; drop#i OUT = 0.6ms + 16 мкс x число выходных слов.

Пример 1.

local rack: CPU 53414A, CRP931

drop#2: CRA931, 1 входное слово, 3 выходных слова. RIO resp. time = 0,9ms + (0,6ms + 1 x 16us) + (0,6ms + 5 x 16us) = 0,9ms + 0,616 ms + 0,680ms = 2,2ms.

Пример 2.

local rack: CPU 43412A, CRP931

drop#2: CRA931, 22 входных слова, 23 выходных слова; drop#3: CRA931, 32 входных слова, 33 выходных слова; drop#4: CRA931, 0 входных слов, 43 выходных слова; drop#5: CRA931, 52 входных слова, 0 выходных слов.

RIO resp. time = 1,5ms + (0,6ms + 22 x 17us) + (0,6ms + 23 x 17us) + (0,6ms + 32 x 17us) + (0,6ms + 33 x 17us) + 0 + (0,6ms + 43 x х 17us) + (0,6ms + 52 x 17us) + 0 = 8,6ms.

11 Мкс-–микросекунда..

Формула2 выглядит следующим образом:

RIOresptime=CRP-CRAtimeresp+RIOresptimedirect + RIO resp time section.

Здесь:

CRP-CRA time resp = CRP basic load + CRA load * Nb_of_CRA,

где Nb_of_CRA – число модулей 140CRA93x00 в RIO-сети.

Чем больше число RIO-дропов в архитектуре сети, тем больше «time resp». Если после модуля CRA в RIO- дропенетмодулейввода-вывода,товремяопределяется

всоответствиискоэффициентом«CRAloadwithoutIO»,

вслучаеихналичия–всоответствиискоэффициентом CRA load with IO. Коэффициенты «CRA load with IO», «CRA load without IO», а также «CRP basic load» выбираются из табл. 1 в зависимости от типа процессора.

Таблица 1. Коэффициенты CRA

Величина «RIO resp time direct» определяется по формуле:

RIO resp time direct = (drop#2 IN time resp + drop#2 OUT time resp) + (drop#3 IN time resp + drop#3 OUT time resp) + … + + (drop#n IN time resp + drop#n OUT time resp).

Здесь для каждого RIO-дропа получается слагае- мое,определяемоечисломвходныхивыходных16-ти

Таблица 2. Параметры для формулы RIO resp time direct

* число входных 16-ти битных слов в дропе; ** число выходных 16-ти битных слов в дропе.

%I Чтение входных данных

%Q Запись выходных данных

Рис. 2. Диаграмма выполнения фаз PLC-цикла

битных слов в этом дропе. Параметры этой формулы выбираются из табл. 2 в зависимости от типа процессора.

Какужеговорилосьвыше,контроллерыQuantum, работающие под Unity Pro, имеют специальный «менеджер секций». Его использование позволяет обновлять входы и выходы, присвоенные каждой программнойсекции,невконцеобщегоциклаилизадачи «Mast», а в конце этой секции. При этом достигается оптимальноеобслуживаниевходовивыходов(рис.2).

Эта опция разбивает общую процедуру обслуживания входов и выходов на несколько минипроцедур внутри scan-цикла. Одним из преимуществ этого варианта является обеспечение быстрого (скоростного) доступа к входам и выходам внутри приложения, не дожидаясь завершения общего scan-цикла.

Когда мы активируем разбиение обслуживания входов и выходов на несколько микропроцедур, мы увеличиваем общее время обслуживания сети RIO. После нескольких лабораторных измерений мы можем сказать, что потеря времени на обслуживание каждогословавводаиливыводаравна90мксиможет достигнуть максимум 500 мкс на каждом RIO-дропе.

Величина «RIO resp time section» определяется по формуле:

RIOresptimesection= 0,5 * Nb of RIO sections associated to a RIO drop,

гдевеличина«NbofRIOsectionassociatedtoaRIOdrop»– эточислопрограммныхсекций,имеющихприсвоенные RIO-дропы. Это время, за которое происходит чтение и запись данных во все RIO-дропы, прикрепленные к программным секциям. Даже если же в процессе выполнения программы выполнение секции с прикрепленными RIO-дропами запрещается (через опцию «Condition»), процесс опроса прикрепленных к ней входов и выходов все равно осуществляется (рис. 3).

ДИАГНОСТИКА МОДУЛЕЙ В RIOСИСТЕМЕ

До сих пор для программного мониторинга RIOсети используется «пришедшая» из среды Concept

2 Этаформулапубликуетсявпервые. Приупоминанииэтойформулы вне данного обзора ссылки на авторство инженера Thierry Vert из Schneider-Electric L3-France обязательны.

ДляанализаустойчивостиработыRIO-сетиилокали- зациидефектныхучастковоченьполезнособратьстатистикуошибоквихпривязкекдропам.Этоможносделать, анализируя значения системных слов%SW545 – %SW640. Здесь для каждого дропа фиксируются его ошибки, как общие на модуль, так и поканально.

Например, для дропа 1 анализ будет выглядеть так. p%SW545: общий коммуникационный статус

для дропа 1:

%SW545.15 = 1, коммуникации нормальные;

%SW545.14 = 1, коммуникации по кабелю A нормальные;

%SW545.13 = 1, коммуникации по кабелю В нормальные;

%SW545.11 to 8 = счетчик потерянных коммуникаций;

%SW545.7 to 0 = счетчик повторных коммуникаций.

p%SW546: общий счетчик ошибок по кабелю A дропа 1:

старший байт: количество ошибок;

младший байт 3: количество отсутствий квитировок.

p%SW547: общий счетчик ошибок по кабелю

Вдропа 1:

старший байт: количество ошибок;

младший байт: количество отсутствий квитировок.

Для работы с этими словами нет необходимости в доработке программы и ее загрузки с остановкой