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78. Petrolio e gas naturale

Editor del capitolo: Richard S. Kraus


Sommario

Processo di raffinazione del petrolio
Richard S. Kraus

tavoli

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1. Sintesi della storia dei processi di raffinazione
2. Principali prodotti della raffinazione del greggio
3. Panoramica dei processi di raffinazione del petrolio

Cifre

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Sabato, Febbraio 26 2011 18: 59

Processo di raffinazione del petrolio

Profilo generale

La raffinazione del petrolio inizia con la distillazione, o frazionamento, del petrolio greggio in gruppi di idrocarburi separati. I prodotti risultanti sono direttamente correlati alle caratteristiche del greggio in lavorazione. La maggior parte di questi prodotti della distillazione viene ulteriormente convertita in prodotti più utilizzabili modificando le loro strutture fisiche e molecolari attraverso cracking, reforming e altri processi di conversione. Questi prodotti vengono successivamente sottoposti a vari processi di trattamento e separazione, quali estrazione, hydrotreating e addolcimento, al fine di produrre prodotti finiti. Mentre le raffinerie più semplici si limitano solitamente alla distillazione atmosferica e sottovuoto, le raffinerie integrate comprendono il frazionamento, la conversione, il trattamento e la miscelazione con lubrificanti, combustibili pesanti e produzione di asfalto; possono anche includere lavorazioni petrolchimiche.

La prima raffineria, aperta nel 1861, produceva kerosene per semplice distillazione atmosferica. I suoi sottoprodotti includevano catrame e nafta. Ben presto si scoprì che si potevano produrre oli lubrificanti di alta qualità distillando il petrolio sotto vuoto. Tuttavia, per i successivi 30 anni, il cherosene è stato il prodotto più desiderato dai consumatori. I due eventi più significativi che hanno cambiato questa situazione sono stati:

    • l'invenzione della luce elettrica, che ha diminuito la domanda di cherosene
    • l'invenzione del motore a combustione interna, che ha creato una domanda di gasolio e benzina (nafta).

     

    Con l'avvento della produzione di massa e la prima guerra mondiale, il numero di veicoli a benzina è aumentato notevolmente e la domanda di benzina è cresciuta di conseguenza. Tuttavia, solo una certa quantità di benzina potrebbe essere ottenuta dal petrolio greggio attraverso processi di distillazione atmosferica e sotto vuoto. Il primo processo di cracking termico è stato sviluppato nel 1913. Il cracking termico ha sottoposto i combustibili pesanti sia a pressione che a calore intenso, rompendo fisicamente le loro grandi molecole in molecole più piccole, producendo benzina aggiuntiva e combustibili distillati. Una sofisticata forma di cracking termico, il visbreaking, fu sviluppata alla fine degli anni '1930 per produrre prodotti più desiderabili e di valore.

    Con lo sviluppo di motori a benzina a compressione più elevata, c'era una richiesta di benzina a più alto numero di ottani con migliori caratteristiche antidetonanti. L'introduzione del cracking catalitico e dei processi di polimerizzazione tra la metà e la fine degli anni '1930 ha soddisfatto questa domanda fornendo migliori rese di benzina e numeri di ottano più elevati. L'alchilazione, un altro processo catalitico, è stato sviluppato nei primi anni '1940 per produrre più benzina per aviazione ad alto numero di ottano e materie prime petrolchimiche, i materiali di partenza, per esplosivi e gomma sintetica. Successivamente, è stata sviluppata l'isomerizzazione catalitica per convertire gli idrocarburi per produrre maggiori quantità di materie prime per l'alchilazione.

    Dopo la seconda guerra mondiale furono introdotti vari processi di reforming che migliorarono la qualità e la resa della benzina e produssero prodotti di qualità superiore. Alcuni di questi prevedevano l'uso di catalizzatori e/o idrogeno per modificare le molecole e rimuovere lo zolfo. Catalizzatori migliorati e metodi di processo come l'idrocracking e il reforming sono stati sviluppati nel corso degli anni '1960 per aumentare le rese di benzina e migliorare le caratteristiche antidetonanti. Questi processi catalitici producevano anche molecole con un doppio legame (alcheni), che costituiscono la base della moderna industria petrolchimica.

    Il numero ei tipi di diversi processi utilizzati nelle raffinerie moderne dipendono principalmente dalla natura della materia prima grezza e dai requisiti del prodotto finito. I processi sono influenzati anche da fattori economici tra cui i costi del greggio, i valori dei prodotti, la disponibilità di servizi e trasporti. La cronologia dell'introduzione dei vari processi è riportata nella tabella 1.

    Tabella 1. Sintesi della storia del processo di raffinazione

    Anno

    Nome del processo

    Scopo del processo

    Sottoprodotti di processo

    1862

    Distillazione atmosferica

    Produrre cherosene

    Nafta, catrame, ecc.

    1870

    Distillazione sotto vuoto

    Lubrificanti (originali)
    Materie prime cracking (anni '1930)

    Asfalto, residuo
    Materie prime per coker

    1913

    Cracking termico

    Aumentare la benzina

    Combustibile residuo, bunker

    1916

    Dolcificante

    Ridurre lo zolfo e l'odore

    Sulphur

    1930

    Reforming termico

    Migliora il numero di ottani

    Residuo

    1932

    Idrogenazione

    Rimuovere lo zolfo

    Sulphur

    1932

    cucinare

    Produrre scorte di base di benzina

    Coca Cola

    1933

    Estrazione mediante solvente

    Migliora l'indice di viscosità del lubrificante

    Aromatics

    1935

    Deparaffinazione con solvente

    Migliora il punto di scorrimento

    cere

    1935

    Polimerizzazione catalitica

    Migliora la resa della benzina e il numero di ottani

    Materie prime petrolchimiche

    1937

    Cracking catalitico

    Benzina ad alto numero di ottani

    Materie prime petrolchimiche

    1939

    Visbreak

    Ridurre la viscosità

    Distillato aumentato, catrame

    1940

    alchilazione

    Aumenta il numero di ottani e la resa della benzina

    Benzina per aviazione ad alto numero di ottani

    1940

    Isomerizzazione

    Produrre materie prime per l'alchilazione

    nafta

    1942

    Cracking catalitico fluido

    Aumenta la resa della benzina e il numero di ottano

    Materie prime petrolchimiche

    1950

    Deasfaltante

    Aumentare le materie prime cracking

    Asfalto

    1952

    Riforma catalitica

    Converti nafta di bassa qualità

    Aromatics

    1954

    Idrodesolforazione

    Rimuovere lo zolfo

    Sulphur

    1956

    Inibitore dolcificante

    Rimuovi il mercaptano

    Disolfuri

    1957

    Isomeria catalitica

    Converti in molecole con numero di ottano alto

    Materie prime di alchilazione

    1960

    Idrocracking

    Migliorare la qualità e ridurre lo zolfo

    Materie prime di alchilazione

    1974

    Deparaffinazione catalitica

    Migliora il punto di scorrimento

    Cera

    1975

    Idrocracking residuo

    Aumentare la resa della benzina dai residui

    Residui pesanti

     

    Processi e operazioni di raffinazione di base

    I processi e le operazioni di raffinazione del petrolio possono essere classificati nelle seguenti aree di base: separazione, conversione, trattamento, formulazione e miscelazione, operazioni di raffinazione ausiliarie e operazioni di raffinazione non di processo. Vedere la figura 1 per un diagramma di flusso semplificato.

    Figura 1. Diagramma di processo della raffineria

    OLIO10F28

    Separazione. Il greggio viene separato fisicamente, mediante frazionamento in torri di distillazione atmosferica e sotto vuoto, in gruppi di molecole di idrocarburi con diversi intervalli di punto di ebollizione, chiamati “frazioni” o “tagli”.

    Conversione. I processi di conversione utilizzati per modificare le dimensioni e/o la struttura delle molecole di idrocarburi includono:

      • decomposizione (divisione) mediante cracking idroelettrico, termico e catalitico, coking e visbreaking
      • unificazione (combinazione) attraverso alchilazione e polimerizzazione
      • alterazione (riarrangiamento) con isomerizzazione e reforming catalitico
      • trattamento.

             

            Dall'inizio della raffinazione, sono stati utilizzati vari metodi di trattamento per rimuovere i non idrocarburi, le impurità e altri costituenti che influiscono negativamente sulle proprietà prestazionali dei prodotti finiti o riducono l'efficienza dei processi di conversione. Il trattamento coinvolge sia le reazioni chimiche che la separazione fisica, come la dissoluzione, l'assorbimento o la precipitazione, utilizzando una varietà e una combinazione di processi. I metodi di trattamento includono la rimozione o la separazione di aromatici e nafteni, nonché la rimozione di impurità e contaminanti indesiderati. I composti dolcificanti e gli acidi vengono utilizzati per desolforare il petrolio greggio prima della lavorazione e per trattare i prodotti durante e dopo la lavorazione. Altri metodi di trattamento includono la desalinizzazione del grezzo, l'addolcimento chimico, il trattamento con acido, il contatto con l'argilla, l'idrodesolforazione, la raffinazione con solvente, il lavaggio caustico, l'idrotrattamento, l'essiccazione, l'estrazione con solvente e la deparaffinazione con solvente.

            Formulazione e miscelazione è il processo di miscelazione e combinazione di frazioni di idrocarburi, additivi e altri componenti per produrre prodotti finiti con specifiche proprietà prestazionali desiderate.

            Operazioni ausiliarie di raffinazione. Altre operazioni di raffinazione necessarie per supportare la lavorazione degli idrocarburi includono il recupero delle parti leggere; stripping con acqua acida; trattamento e raffreddamento di rifiuti solidi, acque reflue e acque di processo; produzione di idrogeno; recupero dello zolfo; e trattamento del gas acido e di coda. Altre funzioni di processo forniscono catalizzatori, reagenti, vapore, aria, azoto, ossigeno, idrogeno e gas combustibili.

            Strutture non di processo della raffineria. Tutte le raffinerie dispongono di una moltitudine di strutture, funzioni, apparecchiature e sistemi che supportano le operazioni di processo degli idrocarburi. Tipiche operazioni di supporto sono la generazione di calore ed energia; movimento del prodotto; deposito in cisterna; Spedizione e trattamento; razzi e sistemi di soccorso; forni e riscaldatori; allarmi e sensori; e campionamento, test e ispezione. Le strutture e i sistemi non di processo includono sistemi antincendio, idrici e di protezione, controlli del rumore e dell'inquinamento, laboratori, sale di controllo, magazzini, strutture di manutenzione e amministrative.

            Principali prodotti della raffinazione del petrolio greggio

            La raffinazione del petrolio si è evoluta continuamente in risposta alla mutevole domanda dei consumatori di prodotti migliori e diversi. Il requisito del processo originale era quello di produrre cherosene come fonte di combustibile per l'illuminazione più economica e migliore rispetto all'olio di balena. Lo sviluppo del motore a combustione interna ha portato alla produzione di benzene, benzina e gasolio. L'evoluzione dell'aereo ha creato la necessità di benzina per aviazione ad alto numero di ottano e carburante per aerei, che è una forma sofisticata del prodotto di raffineria originale, il cherosene. Le raffinerie odierne producono una varietà di prodotti, inclusi molti che vengono utilizzati come materie prime per processi di cracking e produzione di lubrificanti e per l'industria petrolchimica. Questi prodotti possono essere ampiamente classificati come combustibili, materie prime petrolchimiche, solventi, oli di processo, lubrificanti e prodotti speciali come cera, asfalto e coke. (Vedi tabella 2.)

            Tabella 2. Principali prodotti della raffinazione del greggio

            Gas idrocarburici

            si utilizza

            Gas liquefatti

            Cottura e gas industriale
            Gas per autotrazione
            Gas illuminante
            Ammoniaca
            Fertilizzante sintetico
            alcoli
            Solventi e acetone
            I plastificanti
            Resine e fibre per materie plastiche e tessili
            Pitture e vernici

            Materie prime per l'industria chimica

            Prodotti in gomma

            Carbone nero

            Inchiostri da stampa
            Industria della gomma

            Distillati leggeri

            Nafte leggere

            olefine
            Solventi e diluenti
            Solventi di estrazione
            Materie prime per l'industria chimica

            nafte intermedie

            Benzina per aviazione e motori
            Solventi per lavaggio a secco

            Nafte pesanti

            Carburante per aerei militari
            Carburante per aerei e cherosene
            Carburante per trattori

            Carburante diesel

            Scorte di cracking
            Gasolio da riscaldamento e gasolio
            Combustibile metallurgico
            Olio dell'assorbitore: recupero del benzene e della benzina

            Distillati pesanti

            Oli tecnici

            Oli tessili
            Oli medicinali e cosmetici
            Petrolio bianco: industria alimentare

            Oli lubrificanti

            Oli per trasformatori e mandrini
            Motore e oli motore
            Oli per macchine e compressori
            Oli per turbine e idraulici
            Oli per trasmissioni
            Oli per l'isolamento di apparecchiature e cavi
            Oli per assali, ingranaggi e motori a vapore
            Oli per il trattamento dei metalli, il taglio e la molatura
            Oli da tempra e antiruggine
            Oli per il trasferimento di calore
            Grassi e composti lubrificanti
            Oli per inchiostri da stampa

            paraffina

            Industria della gomma
            Prodotti farmaceutici e cosmetici
            Industrie alimentari e cartarie
            Candele e fiammiferi

            Residui

            petrolato

            Vaselina
            Cosmetici
            Antiruggine e lubrificanti
            Composti per rivestimento cavi

            Olio combustibile residuo

            N. 6 caldaia e olio combustibile di processo

            Asfalti

            Pavimentazione in asfalto
            Materiali di copertura
            Lubrificanti asfaltici
            Isolamento e protezione delle fondazioni
            Prodotti di carta impermeabili

            Sottoprodotti di raffineria

            Coca Cola

            Elettrodi e carburante

            Solfonati

            Emulsionanti

            acido solforico

            Fertilizzante sintetico

            Sulphur

            Sostanze chimiche

            Idrogeno

            Riforma di idrocarburi

             

            Un certo numero di sostanze chimiche sono utilizzate o si formano come risultato della lavorazione degli idrocarburi. Segue una breve descrizione di quelli specifici e pertinenti alla raffinazione:

            Anidride solforosa

            I gas di combustione derivanti dalla combustione di combustibili ad alto contenuto di zolfo di solito contengono alti livelli di anidride solforosa, che di solito viene rimossa mediante lavaggio con acqua.

            Caustiche

            Le sostanze caustiche vengono aggiunte all'acqua di dissalazione per neutralizzare gli acidi e ridurre la corrosione. Le caustiche vengono anche aggiunte al greggio dissalato per ridurre la quantità di cloruri corrosivi nei cieli della torre. Sono utilizzati nei processi di trattamento delle raffinerie per rimuovere i contaminanti dai flussi di idrocarburi.

            Ossidi di azoto e monossido di carbonio

            I fumi contengono fino a 200 ppm di ossido nitrico, che reagisce lentamente con l'ossigeno formando biossido di azoto. L'ossido nitrico non viene rimosso dal lavaggio con acqua e il biossido di azoto può dissolversi in acqua per formare acido nitrico e nitrico. I gas di scarico normalmente contengono solo una piccola quantità di monossido di carbonio, a meno che la combustione non sia anomala.

            Solfuro d'idrogeno

            L'idrogeno solforato si trova naturalmente nella maggior parte dei greggi e si forma anche durante la lavorazione per decomposizione di composti di zolfo instabili. L'idrogeno solforato è un gas estremamente tossico, incolore, infiammabile, più pesante dell'aria e solubile in acqua. Ha un odore di uova marce che è distinguibile a concentrazioni ben al di sotto del suo limite di esposizione molto basso. Non si può fare affidamento su questo odore per fornire un avvertimento adeguato poiché i sensi vengono quasi immediatamente desensibilizzati all'esposizione. Sono necessari rilevatori speciali per avvisare i lavoratori della presenza di idrogeno solforato e in presenza del gas è necessario utilizzare un'adeguata protezione respiratoria. L'esposizione a bassi livelli di idrogeno solforato causerà irritazione, vertigini e mal di testa, mentre l'esposizione a livelli superiori ai limiti prescritti causerà depressione del sistema nervoso e infine la morte.

            Acqua acida

            L'acqua acida è acqua di processo che contiene idrogeno solforato, ammoniaca, fenoli, idrocarburi e composti solforati a basso peso molecolare. L'acqua acida viene prodotta mediante strippaggio a vapore delle frazioni di idrocarburi durante la distillazione, la rigenerazione del catalizzatore o l'estrazione a vapore dell'idrogeno solforato durante l'idrotrattamento e l'idrofinitura. L'acqua acida viene generata anche dall'aggiunta di acqua ai processi per assorbire l'idrogeno solforato e l'ammoniaca.

            Acido solforico e acido fluoridrico

            L'acido solforico e l'acido fluoridrico sono usati come catalizzatori nei processi di alchilazione. L'acido solforico è utilizzato anche in alcuni dei processi di trattamento.

            Catalizzatori solidi

            Nei processi di raffinazione vengono utilizzati numerosi catalizzatori solidi diversi in molte forme e forme, dai pellet alle perle granulari alle polveri, realizzati con vari materiali e con varie composizioni. I catalizzatori a pellet estruso vengono utilizzati in unità a letto mobile e fisso, mentre i processi a letto fluido utilizzano catalizzatori a particolato fine e sferico. I catalizzatori utilizzati nei processi che rimuovono lo zolfo sono impregnati di cobalto, nichel o molibdeno. Le unità di cracking utilizzano catalizzatori a funzione acida, come argilla naturale, allumina silicea e zeoliti sintetiche. I catalizzatori a funzione acida impregnati di platino o altri metalli nobili vengono utilizzati nell'isomerizzazione e nel reforming. I catalizzatori usati richiedono un trattamento e una protezione speciali dalle esposizioni, in quanto possono contenere metalli, oli aromatici, composti aromatici policiclici cancerogeni o altri materiali pericolosi e possono anche essere piroforici.

            combustibili

            I principali prodotti combustibili sono il gas di petrolio liquefatto, la benzina, il cherosene, il carburante per aerei, il gasolio, l'olio da riscaldamento e gli oli combustibili residui.

            Gas di petrolio liquefatto (GPL), che consiste in miscele di idrocarburi paraffinici e olefinici come propano e butano, viene prodotto per essere utilizzato come combustibile, immagazzinato e manipolato come liquido sotto pressione. Il GPL ha punti di ebollizione che vanno da circa –74 °C a
            38 °C, è incolore e i vapori sono più pesanti dell'aria ed estremamente infiammabili. Le qualità importanti dal punto di vista della salute e della sicurezza sul lavoro dei GPL sono la tensione di vapore e il controllo dei contaminanti.

            Benzina. Il prodotto di raffineria più importante è la benzina per motori, una miscela di frazioni di idrocarburi a punto di ebollizione relativamente basso, tra cui riformato, alchilato, nafta alifatica (nafta di prima distillazione leggera), nafta aromatica (nafta di cracking termico e catalitico) e additivi. Gli stock di miscelazione della benzina hanno punti di ebollizione che vanno dalla temperatura ambiente a circa 204 °C e un punto di infiammabilità inferiore a –40 °C. Le qualità critiche per la benzina sono il numero di ottano (antidetonante), la volatilità (avviamento e blocco del vapore) e la tensione di vapore (controllo ambientale). Gli additivi vengono utilizzati per migliorare le prestazioni della benzina e fornire protezione contro l'ossidazione e la formazione di ruggine. La benzina per aviazione è un prodotto ad alto numero di ottani, appositamente miscelato per funzionare bene ad alta quota.

            Il piombo tetraetile (TEL) e il piombo tetrametile (TML) sono additivi per benzina che migliorano il numero di ottani e le prestazioni antidetonanti. Nel tentativo di ridurre il piombo nelle emissioni di scarico delle automobili, questi additivi non sono più di uso comune, tranne che nella benzina per aviazione.

            L'etere etilico terziario butilico (ETBE), l'etere metilico terziario butilico (MTBE), l'etere terziario amilmetilico (TAME) e altri composti ossigenati sono utilizzati al posto di TEL e TML per migliorare le prestazioni antidetonanti della benzina senza piombo e ridurre le emissioni di monossido di carbonio.

            Carburante per aerei e cherosene. Il cherosene è una miscela di paraffine e nafteni con solitamente meno del 20% di aromatici. Ha un punto di infiammabilità superiore a 38 °C e un intervallo di ebollizione compreso tra 160 °C e 288 °C e viene utilizzato per l'illuminazione, il riscaldamento, i solventi e la miscelazione nel gasolio. Il carburante per aerei è un prodotto di cherosene distillato medio le cui qualità critiche sono il punto di congelamento, il punto di infiammabilità e il punto di fumo. Il carburante per aerei commerciali ha un intervallo di ebollizione da circa 191 ° C a 274 ° C e il carburante per aerei militari da 55 ° C a 288 ° C.

            Combustibili distillati. I combustibili diesel e gli oli per riscaldamento domestico sono miscele chiare di paraffine, nafteni e aromatici e possono contenere quantità moderate di olefine. I combustibili distillati hanno punti di infiammabilità superiori a 60 °C e intervalli di ebollizione da circa 163 °C a 371 °C e sono spesso idrodesolforati per una migliore stabilità. I combustibili distillati sono combustibili e quando riscaldati possono emettere vapori che possono formare miscele infiammabili con l'aria. Le qualità desiderabili richieste per i combustibili distillati includono punti di infiammabilità e di scorrimento controllati, combustione pulita, nessuna formazione di depositi nei serbatoi di stoccaggio e un'adeguata valutazione del cetano del carburante diesel per un buon avviamento e combustione.

            Combustibili residui. Molte navi e strutture commerciali e industriali utilizzano combustibili residui o combinazioni di combustibili residui e distillati, per l'energia, il calore e la lavorazione. I combustibili residui sono miscele liquide di colore scuro, altamente viscose, di grandi molecole di idrocarburi, con punti di infiammabilità superiori a 121 °C e punti di ebollizione elevati. Le specifiche critiche per i combustibili residui sono la viscosità e il basso contenuto di zolfo (per il controllo ambientale).

            Considerazioni sulla salute e sicurezza

            Il principale pericolo per la sicurezza del GPL e della benzina è il fuoco. L'elevata volatilità e l'elevata infiammabilità dei prodotti a basso punto di ebollizione consente ai vapori di evaporare rapidamente nell'aria e formare miscele infiammabili che possono essere facilmente incendiate. Si tratta di un pericolo riconosciuto che richiede specifiche precauzioni di stoccaggio, contenimento e manipolazione e misure di sicurezza per assicurare che i rilasci di vapori e le fonti di ignizione siano controllati in modo che non si verifichino incendi. I combustibili meno volatili, come il cherosene e il gasolio, devono essere maneggiati con cura per evitare fuoriuscite e possibili incendi, poiché i loro vapori sono combustibili anche se miscelati con aria nella gamma infiammabile. Quando si lavora in atmosfere contenenti vapori di carburante, le concentrazioni di vapori di prodotti altamente volatili e infiammabili nell'aria sono spesso limitate a non più del 10% dei limiti inferiori di infiammabilità (LFL) e le concentrazioni di vapori di prodotti meno volatili e combustibili a non più di 20 % LFL, a seconda delle normative aziendali e governative applicabili, al fine di ridurre il rischio di ignizione.

            Sebbene i livelli di vapori di benzina nelle miscele di aria siano generalmente mantenuti al di sotto del 10% dell'LFL per motivi di sicurezza, questa concentrazione è notevolmente al di sopra dei limiti di esposizione da osservare per motivi di salute. Quando vengono inalate, piccole quantità di vapori di benzina nell'aria, ben al di sotto del limite inferiore di infiammabilità, possono causare irritazione, mal di testa e vertigini, mentre l'inalazione di concentrazioni maggiori può causare la perdita di coscienza e infine la morte. Possono anche essere possibili effetti sulla salute a lungo termine. La benzina contiene benzene, ad esempio, un noto cancerogeno con limiti di esposizione consentiti di poche parti per milione. Pertanto, anche lavorare in atmosfere di vapori di benzina a livelli inferiori al 10% LFL richiede adeguate precauzioni di igiene industriale, come la protezione delle vie respiratorie o la ventilazione locale degli scarichi.

            In passato, molte benzine contenevano additivi antidetonanti al piombo tetraetile o tetrametilalchilico, che sono tossici e presentano seri rischi di assorbimento del piombo per contatto con la pelle o per inalazione. Serbatoi o recipienti che contenevano benzina con piombo in qualsiasi momento durante il loro utilizzo devono essere sfiatati, puliti a fondo, testati con uno speciale dispositivo di prova "piombo nell'aria" e certificati come privi di piombo per garantire che i lavoratori possano entrare senza utilizzare auto- contenevano o fornivano apparecchiature per l'aria respirabile, anche se i livelli di ossigeno sono normali e i serbatoi ora contengono benzina senza piombo o altri prodotti.

            Le frazioni gassose del petrolio ei prodotti combustibili più volatili hanno un blando effetto anestetico, generalmente in rapporto inverso al peso molecolare. I combustibili liquidi a basso punto di ebollizione, come la benzina e il cherosene, producono una grave polmonite chimica se inalati e non devono essere aspirati con la bocca o ingeriti accidentalmente. Gas e vapori possono anche essere presenti in concentrazioni sufficientemente elevate da spostare l'ossigeno (nell'aria) al di sotto dei normali livelli respiratori. Il mantenimento delle concentrazioni di vapore al di sotto dei limiti di esposizione e dei livelli di ossigeno ai normali intervalli di respirazione viene solitamente ottenuto mediante spurgo o ventilazione.

            I distillati crackizzati contengono piccole quantità di idrocarburi policiclici aromatici (IPA) cancerogeni; pertanto, l'esposizione dovrebbe essere limitata. La dermatite può anche svilupparsi dall'esposizione a benzina, cherosene e combustibili distillati, poiché hanno la tendenza a sgrassare la pelle. La prevenzione si ottiene mediante l'uso di dispositivi di protezione individuale, creme barriera o contatto ridotto e buone pratiche igieniche, come lavarsi con acqua calda e sapone invece di lavarsi le mani con benzina, cherosene o solventi. Alcune persone hanno sensibilità cutanea ai coloranti usati per colorare la benzina e altri prodotti distillati.

            Gli oli combustibili residui contengono tracce di metalli e possono contenere idrogeno solforato, che è estremamente tossico. I carburanti residui che hanno scorte di cracking elevate con ebollizione superiore a 370 °C contengono IPA cancerogeni. L'esposizione ripetuta a combustibili residui senza un'adeguata protezione personale dovrebbe essere evitata, soprattutto durante l'apertura di serbatoi e recipienti, poiché potrebbe essere emesso gas di idrogeno solforato.

            Materie prime petrolchimiche

            Molti prodotti derivati ​​dalla raffinazione del petrolio greggio, come l'etilene, il propilene e il butadiene, sono idrocarburi olefinici derivati ​​dai processi di cracking delle raffinerie e sono destinati all'uso nell'industria petrolchimica come materie prime per la produzione di plastica, ammoniaca, gomma sintetica, glicole e presto.

            Solventi petroliferi

            Una varietà di composti puri, tra cui benzene, toluene, xilene, esano ed eptano, i cui punti di ebollizione e composizione di idrocarburi sono strettamente controllati, vengono prodotti per essere utilizzati come solventi. I solventi possono essere classificati come aromatici o non aromatici, a seconda della loro composizione. Il loro utilizzo come diluenti per vernici, fluidi per lavaggio a secco, sgrassanti, solventi industriali e antiparassitari e così via, è generalmente determinato dai loro punti di infiammabilità, che variano da ben al di sotto di –18 °C a oltre 60 °C.

            I pericoli associati ai solventi sono simili a quelli dei combustibili in quanto i solventi con punto di infiammabilità inferiore sono infiammabili ei loro vapori, se miscelati con l'aria nell'intervallo infiammabile, sono infiammabili. I solventi aromatici di solito hanno una maggiore tossicità rispetto ai solventi non aromatici.

            Oli di processo

            Gli oli di processo comprendono l'alto intervallo di ebollizione, i flussi di distillati atmosferici o sottovuoto e quelli prodotti mediante cracking catalitico o termico. Queste miscele complesse, che contengono grandi molecole di idrocarburi paraffinici, naftenici e aromatici con più di 15 atomi di carbonio, sono utilizzate come materie prime per il cracking o la produzione di lubrificanti. Gli oli di processo hanno viscosità piuttosto elevate, punti di ebollizione compresi tra 260 °C e 538 °C e punti di infiammabilità superiori a 121 °C.

            Gli oli di processo sono irritanti per la pelle e contengono elevate concentrazioni di IPA e composti di zolfo, azoto e ossigeno. L'inalazione di vapori e nebbie deve essere evitata e l'esposizione cutanea deve essere controllata mediante l'uso di protezioni personali e buone pratiche igieniche.

            Lubrificanti e grassi

            Le basi per oli lubrificanti sono prodotte mediante speciali processi di raffinazione per soddisfare le specifiche esigenze dei consumatori. Le basi lubrificanti sono miscele di oli paraffinici, naftenici e aromatici di colore da chiaro a medio, a bassa volatilità, da media ad alta viscosità, con intervalli di ebollizione da 371 °C a 538 °C. Gli additivi, come demulsionanti, antiossidanti e miglioratori di viscosità, vengono miscelati nelle basi dell'olio lubrificante per fornire le caratteristiche richieste per oli motore, oli per turbine e idraulici, grassi industriali, lubrificanti, oli per ingranaggi e oli da taglio. La qualità più critica per l'olio base lubrificante è un indice di viscosità elevato, che fornisce una minore variazione di viscosità al variare delle temperature. Questa caratteristica può essere presente nella materia prima del petrolio greggio o ottenuta mediante l'uso di additivi miglioratori dell'indice di viscosità. Vengono aggiunti detergenti per tenere in sospensione eventuali morchie formatesi durante l'utilizzo dell'olio.

            I grassi sono miscele di oli lubrificanti e saponi metallici, con l'aggiunta di materiali speciali come amianto, grafite, molibdeno, siliconi e talco per fornire isolamento o lubrificazione. Gli oli da taglio e per la lavorazione dei metalli sono oli lubrificanti con additivi speciali come cloro, zolfo e additivi di acidi grassi che reagiscono sotto il calore per fornire lubrificazione e protezione agli utensili da taglio. Agli oli da taglio solubili in acqua vengono aggiunti emulsionanti e agenti antibatterici.

            Sebbene gli oli lubrificanti di per sé non siano irritanti e abbiano poca tossicità, gli additivi possono presentare dei pericoli. Gli utenti devono consultare le informazioni sui dati sulla sicurezza dei materiali del fornitore per determinare i pericoli di specifici additivi, lubrificanti, oli da taglio e grassi. Il pericolo principale del lubrificante è la dermatite, che di solito può essere controllata mediante l'uso di dispositivi di protezione individuale insieme a pratiche igieniche adeguate. Occasionalmente i lavoratori possono sviluppare una sensibilità agli oli da taglio o ai lubrificanti che richiederà la riassegnazione a un lavoro in cui il contatto non può avvenire. Vi sono alcune preoccupazioni circa l'esposizione cancerogena alle nebbie derivanti da oli da taglio a base naftenica e oli per mandrini leggeri, che possono essere controllati mediante sostituzione, controlli tecnici o protezione personale. I pericoli dell'esposizione al grasso sono simili a quelli dell'olio lubrificante, con l'aggiunta di eventuali pericoli presentati dai materiali o dagli additivi del grasso. La maggior parte di questi pericoli sono discussi altrove in questo Enciclopedia.

            Prodotti speciali

            Cera è utilizzato per proteggere i prodotti alimentari; nei rivestimenti; come ingrediente in altri prodotti come cosmetici e lucido da scarpe e per candele.

            Sulphur è prodotto come risultato della raffinazione del petrolio. Viene immagazzinato come liquido fuso riscaldato in serbatoi chiusi o come solido in contenitori o all'aperto.

            Coca Cola è carbonio quasi puro, con una varietà di usi dagli elettrodi ai bricchetti di carbone, a seconda delle sue caratteristiche fisiche, che derivano dal processo di cokizzazione.

            Asfalto, che viene utilizzato principalmente per pavimentare strade e materiali per coperture, dovrebbe essere inerte alla maggior parte dei prodotti chimici e delle condizioni meteorologiche.

            Le cere e gli asfalti sono solidi a temperatura ambiente e sono necessarie temperature più elevate per lo stoccaggio, la manipolazione e il trasporto, con il conseguente rischio di ustioni. La cera di petrolio è così altamente raffinata che di solito non presenta alcun pericolo. Il contatto della pelle con la cera può portare all'ostruzione dei pori, che può essere controllata mediante adeguate pratiche igieniche. L'esposizione all'idrogeno solforato quando vengono aperti serbatoi di asfalto e zolfo fuso può essere controllata mediante l'uso di controlli tecnici appropriati o protezioni respiratorie. Lo zolfo è anche facilmente infiammabile a temperature elevate. L'asfalto è discusso altrove nel Enciclopedia.

            Processi di raffinazione del petrolio

            La raffinazione degli idrocarburi è l'uso di sostanze chimiche, catalizzatori, calore e pressione per separare e combinare i tipi fondamentali di molecole di idrocarburi che si trovano naturalmente nel petrolio greggio in gruppi di molecole simili. Il processo di raffinazione riorganizza anche le strutture e i modelli di legame delle molecole di base in molecole e composti di idrocarburi diversi e più desiderabili. Il tipo di idrocarburo (paraffinico, naftenico o aromatico) piuttosto che gli specifici composti chimici presenti, è il fattore più significativo nel processo di raffinazione.

            In tutta la raffineria, sono necessarie procedure operative, pratiche di lavoro sicure e l'uso di indumenti e dispositivi di protezione individuale adeguati, compresa una protezione respiratoria approvata, per l'esposizione a fuoco, sostanze chimiche, particolato, calore e rumore e durante le operazioni di processo, campionamento, ispezione, turnaround e attività di manutenzione. Poiché la maggior parte dei processi di raffinazione sono continui ei flussi di processo sono contenuti in recipienti e tubazioni chiusi, il potenziale di esposizione è limitato. Tuttavia, esiste il potenziale di incendio perché anche se le operazioni di raffinazione sono processi chiusi, se si verifica una perdita o un rilascio di liquidi, vapori o gas di idrocarburi, i riscaldatori, i forni e gli scambiatori di calore in tutte le unità di processo sono fonti di ignizione.

            Pretrattamento del petrolio greggio

            Dissalazione

            Il petrolio greggio contiene spesso acqua, sali inorganici, solidi sospesi e tracce di metalli solubili in acqua. Il primo passo nel processo di raffinazione è rimuovere questi contaminanti mediante desalinizzazione (disidratazione) al fine di ridurre la corrosione, l'ostruzione e l'incrostazione delle apparecchiature e prevenire l'avvelenamento dei catalizzatori nelle unità di lavorazione. La dissalazione chimica, la separazione elettrostatica e il filtraggio sono tre metodi tipici di dissalazione del petrolio greggio. Nella dissalazione chimica, acqua e tensioattivi chimici (demulsionanti) vengono aggiunti al petrolio greggio, riscaldati in modo che i sali e altre impurità si dissolvano nell'acqua o si attacchino all'acqua, quindi vengono tenuti in un serbatoio dove si depositano. La dissalazione elettrica applica cariche elettrostatiche ad alta tensione per concentrare i globuli d'acqua in sospensione nella parte inferiore della vasca di decantazione. I tensioattivi vengono aggiunti solo quando il petrolio greggio ha una grande quantità di solidi sospesi. Un terzo processo meno comune prevede la filtrazione del petrolio greggio riscaldato utilizzando farina fossile come mezzo di filtrazione.

            Nella dissalazione chimica ed elettrostatica, la materia prima grezza viene riscaldata tra 66 °C e 177 °C, per ridurre la viscosità e la tensione superficiale per facilitare la miscelazione e la separazione dell'acqua. La temperatura è limitata dalla tensione di vapore della materia prima del petrolio greggio. Entrambi i metodi di dissalazione sono continui. È possibile aggiungere caustico o acido per regolare il pH del lavaggio con acqua e aggiungere ammoniaca per ridurre la corrosione. Le acque reflue, insieme ai contaminanti, vengono scaricate dal fondo della vasca di decantazione all'impianto di trattamento delle acque reflue. Il greggio dissalato viene prelevato in continuo dalla sommità delle vasche di decantazione e inviato a una torre atmosferica di distillazione del greggio (frazionamento). (Vedi figura 2.)

            Figura 2. Processo di dissalazione (pretrattamento).

            OLIO010F1

            Una dissalazione inadeguata provoca l'incrostazione dei tubi del riscaldatore e degli scambiatori di calore in tutte le unità di processo della raffineria, limitando il flusso del prodotto e il trasferimento di calore e provocando guasti dovuti all'aumento di pressioni e temperature. La sovrapressione dell'unità di desalinizzazione causerà un guasto.

            Anche la corrosione, che si verifica a causa della presenza di idrogeno solforato, acido cloridrico, acidi naftenici (organici) e altri contaminanti nel greggio, provoca guasti alle apparecchiature. La corrosione si verifica quando i sali neutralizzati (cloruri e solfuri di ammonio) vengono inumiditi dall'acqua condensata. Poiché la dissalazione è un processo chiuso, c'è poco potenziale per l'esposizione al petrolio greggio o ai prodotti chimici di processo, a meno che non si verifichi una perdita o un rilascio. Un incendio può verificarsi a seguito di una perdita nei riscaldatori, consentendo il rilascio di componenti a basso punto di ebollizione del petrolio greggio.

            Esiste la possibilità di esposizione ad ammoniaca, demulsionanti chimici secchi, sostanze caustiche e/o acidi durante la dissalazione. Laddove si utilizzano temperature operative elevate durante la dissalazione di greggio acido, sarà presente idrogeno solforato. A seconda della materia prima grezza e dei prodotti chimici di trattamento utilizzati, le acque reflue conterranno quantità variabili di cloruri, solfuri, bicarbonati, ammoniaca, idrocarburi, fenolo e solidi sospesi. Se la terra di diatomee viene utilizzata nella filtrazione, le esposizioni dovrebbero essere ridotte al minimo o controllate poiché la terra di diatomee può contenere silice con una granulometria molto fine, che la rende un potenziale pericolo per le vie respiratorie.

            Processi di separazione del petrolio greggio

            Il primo passo nella raffinazione del petrolio è il frazionamento del greggio in torri di distillazione atmosferica e sotto vuoto. Il greggio riscaldato viene fisicamente separato in varie frazioni, o tagli di prima distillazione, differenziate per specifici intervalli di punto di ebollizione e classificate, in ordine di volatilità decrescente, come gas, distillati leggeri, distillati medi, gasoli e residuo. Il frazionamento funziona perché la gradazione di temperatura dal basso verso l'alto della torre di distillazione fa condensare prima i componenti con punto di ebollizione più alto, mentre le frazioni con punto di ebollizione più basso salgono più in alto nella torre prima di condensare. All'interno della torre, i vapori in salita ei liquidi in discesa (riflusso) si mescolano a livelli dove hanno composizioni in equilibrio tra loro. A questi livelli (o stadi) sono poste speciali vaschette che rimuovono una frazione del liquido che si condensa ad ogni livello. In una tipica unità grezza a due stadi, la torre atmosferica, che produce frazioni leggere e distillato, è immediatamente seguita da una torre sottovuoto che processa i residui atmosferici. Dopo la distillazione, solo pochi idrocarburi sono adatti per l'uso come prodotti finiti senza ulteriori lavorazioni.

            Distillazione atmosferica

            Nelle torri di distillazione atmosferica, la materia prima grezza dissalata viene preriscaldata utilizzando il calore di processo recuperato. Quindi scorre verso un riscaldatore di carica del greggio a combustione diretta, dove viene immesso nella colonna di distillazione verticale appena sopra il fondo a pressioni leggermente superiori all'atmosfera e a temperature comprese tra 343 ° C e 371 ° C, per evitare cracking termico indesiderato a temperature più elevate . Le frazioni più leggere (punto di ebollizione inferiore) si diffondono nella parte superiore della torre e vengono continuamente estratte e dirette ad altre unità per l'ulteriore lavorazione, trattamento, miscelazione e distribuzione.

            Le frazioni con i punti di ebollizione più bassi, come il gas combustibile e la nafta leggera, vengono rimosse dalla sommità della torre da una linea aerea sotto forma di vapori. La nafta, o benzina di prima distillazione, viene prelevata dalla parte superiore della torre come flusso aereo. Questi prodotti sono utilizzati come materie prime petrolchimiche e per riformatori, scorte di miscelazione di benzina, solventi e GPL.

            Le frazioni con intervallo di ebollizione intermedio, tra cui gasolio, nafta pesante e distillati, vengono rimosse dalla sezione centrale della torre come correnti laterali. Questi vengono inviati alle operazioni di finitura per essere utilizzati come cherosene, gasolio, olio combustibile, carburante per aerei, materia prima per cracker catalitici e materiali di miscelazione. Alcune di queste frazioni liquide vengono private delle loro estremità più leggere, che vengono restituite alla torre come flussi di riflusso verso il basso.

            Le frazioni più pesanti, con punto di ebollizione più elevato (denominate residuo, fondi o grezzo superiore) che condensano o rimangono sul fondo della torre, vengono utilizzate per l'olio combustibile, la produzione di bitume o le materie prime per il cracking, oppure sono dirette a un riscaldatore e nel torre di distillazione sotto vuoto per ulteriore frazionamento. (Vedi figura 3 e figura 4.)

            Figura 3. Processo di distillazione atmosferica

            OLIO010F4

            Figura 4. Schema del processo di distrillazione atmosferica

            OLIO10F24

            Distillazione sotto vuoto

            Le torri di distillazione sotto vuoto forniscono la pressione ridotta necessaria per prevenire il cracking termico durante la distillazione del residuo, o del greggio rabboccato, dalla torre atmosferica a temperature più elevate. I design interni di alcune torri del vuoto sono diversi dalle torri atmosferiche in quanto al posto dei vassoi vengono utilizzati tamponi di imballaggio e antiappannamento casuali. Possono essere utilizzate anche torri di diametro maggiore per mantenere le velocità più basse. Una tipica torre a vuoto di prima fase può produrre gasoli, basi di olio lubrificante e residui pesanti per la deasfaltazione del propano. Una torre di seconda fase, operante a un vuoto inferiore, distilla il residuo in eccesso dalla torre atmosferica che non viene utilizzato per la lavorazione del materiale lubrificante, e il residuo in eccesso dalla prima torre in vuoto non utilizzato per la deasfaltazione.

            Le torri a vuoto sono tipicamente utilizzate per separare le materie prime del cracker catalitico dal residuo in eccesso. I fondi delle torri sottovuoto possono anche essere inviati a un coker, utilizzati come lubrificante o stock di asfalto o desolforati e miscelati in olio combustibile a basso contenuto di zolfo. (Vedi figura 5 e figura 6.)

            Figura 5. Processo di distillazione sotto vuoto

            OLIO010F5

            Figura 6. Schema del processo di distillazione sotto vuoto

            OLIO10F25

            Colonne di distillazione

            All'interno delle raffinerie sono presenti numerose altre torri di distillazione più piccole, chiamate colonne, progettate per separare prodotti specifici e unici, che funzionano tutte secondo gli stessi principi delle torri atmosferiche. Ad esempio, un depropanizzatore è una piccola colonna progettata per separare il propano dall'isobutano e dai componenti più pesanti. Un'altra colonna più grande viene utilizzata per separare etilbenzene e xilene. Piccole torri "gorgogliatrici", chiamate stripper, utilizzano il vapore per rimuovere tracce di prodotti leggeri (benzina) dai flussi di prodotti più pesanti.

            Le temperature di controllo, le pressioni e il riflusso devono essere mantenuti entro i parametri operativi per evitare che si verifichino rotture termiche all'interno delle torri di distillazione. I sistemi di scarico sono forniti perché possono verificarsi escursioni di pressione, temperatura o livelli di liquido se i dispositivi di controllo automatico si guastano. Le operazioni sono monitorate per evitare che il greggio entri nella carica del reformer. Le materie prime grezze possono contenere quantità apprezzabili di acqua in sospensione che si separa durante l'avviamento e, insieme all'acqua rimasta nella torre dallo spurgo del vapore, si deposita sul fondo della torre. Quest'acqua può riscaldarsi fino al punto di ebollizione e creare un'esplosione di vaporizzazione istantanea al contatto con l'olio nell'unità.

            Lo scambiatore di preriscaldamento, il forno di preriscaldamento e lo scambiatore di fondo, la torre atmosferica e il forno a vuoto, la torre a vuoto e la parte superiore sono suscettibili alla corrosione da acido cloridrico (HCl), idrogeno solforato (H2S), acqua, composti solforati e acidi organici. Durante la lavorazione di greggi acidi, può verificarsi una grave corrosione sia nelle torri atmosferiche che in quelle a vuoto, dove le temperature del metallo superano i 232 °C, e nei tubi dei forni. Bagnato H2S causerà anche crepe nell'acciaio. Durante la lavorazione di greggi ad alto contenuto di azoto, nei fumi dei forni si formano ossidi di azoto, che sono corrosivi per l'acciaio se raffreddati a basse temperature in presenza di acqua.

            I prodotti chimici sono usati per controllare la corrosione dell'acido cloridrico prodotto nelle unità di distillazione. L'ammoniaca può essere iniettata nel flusso di testa prima della condensazione iniziale e/o una soluzione alcalina può essere accuratamente iniettata nell'alimentazione di petrolio greggio caldo. Se non viene iniettata una quantità sufficiente di acqua di lavaggio, possono formarsi depositi di cloruro di ammonio, che provocano una grave corrosione.

            La distillazione atmosferica e sotto vuoto sono processi chiusi e le esposizioni sono minime. Quando vengono lavorati greggi acidi (ad alto contenuto di zolfo), potrebbe esserci una potenziale esposizione all'idrogeno solforato nello scambiatore di preriscaldamento e nel forno, nella zona di flash della torre e nel sistema sopraelevato, nel forno e nella torre sotto vuoto e nello scambiatore di fondo. Gli oli grezzi e i prodotti di distillazione contengono tutti composti aromatici altobollenti, inclusi IPA cancerogeni. L'esposizione a breve termine ad alte concentrazioni di vapore di nafta può provocare mal di testa, nausea e vertigini e l'esposizione a lungo termine può provocare la perdita di coscienza. Il benzene è presente nelle nafte aromatiche e l'esposizione deve essere limitata. L'overhead del deesanizzatore può contenere grandi quantità di normale esano, che può influenzare il sistema nervoso. L'acido cloridrico può essere presente nello scambiatore di preriscaldamento, nelle zone superiori della torre e nelle parti superiori. Le acque reflue possono contenere solfuri idrosolubili in alte concentrazioni e altri composti idrosolubili, come ammoniaca, cloruri, fenolo e mercaptano, a seconda della materia prima grezza e dei prodotti chimici di trattamento.

            Processi di conversione del petrolio greggio

            I processi di conversione, come il cracking, la combinazione e il riarrangiamento, modificano le dimensioni e la struttura delle molecole di idrocarburi per convertire le frazioni in prodotti più desiderabili. (Vedi tabella 3.)

            Tabella 3. Panoramica dei processi di raffinazione del petrolio

            Nome del processo

            Action

            metodo

            Scopo

            Materie prime

            Prodotti

            Processi di frazionamento

            Distillazione atmosferica

            Separazione

            Termico

            Frazioni separate

            Petrolio greggio dissalato

            Gas, gasolio, distillato, residuo

            Distillazione sotto vuoto

            Separazione

            Termico

            Separare senza incrinarsi

            Residuo della torre atmosferica

            Gasolio, lubrificante, residuo

            Processi di conversione: decomposizione

            Cracking catalitico

            Alterazione

            catalitica

            Aggiorna la benzina

            Gasolio, distillato di coke

            Benzina, materie prime petrolchimiche

            cucinare

            Additivi per polimerizzazione

            Termico

            Converti i residui di vuoto

            Olio residuo, pesante, catrame

            Nafta, gasolio, coke

            Idrocracking

            Idrogenazione

            catalitica

            Conversione in idrocarburi più leggeri

            Gasolio, olio da cracking, residui

            Prodotti più leggeri e di qualità superiore

            Reforming a vapore di idrogeno

            Decomposizione

            Termico/catalitico

            Produrre idrogeno

            Gas desolforato, O2 ,vapore

            Idrogeno, CO, CO2

            Cracking a vapore

            Decomposizione

            Termico

            Rompi le molecole di grandi dimensioni

            Combustibile pesante/distillato della torre atmosferica

            Nafta crackizzata, coke, residui

            Visbreak

            Decomposizione

            Termico

            Ridurre la viscosità

            Residuo della torre atmosferica

            Distillato, macchina

            Processi di conversione—Unificazione

            alchilazione

            La combinazione di

            catalitica

            Unire le olefine e le isoparaffine

            Torre isobutano/olefina cracker

            Iso-ottano (alchilato)

            Composto di grasso

            La combinazione di

            Termico

            Combina saponi e oli

            Olio lubrificante, acido cattivo, metallo alchilico

            Grasso lubrificante

            Additivi per polimerizzazione

            Additivi per polimerizzazione

            catalitica

            Unire due o più olefine

            Olefine cracker

            Nafta ad alto numero di ottani, scorte petrolchimiche

            Processi di conversione: alterazione/riorganizzazione

            Riforma catalitica

            Alterazione/
            deidrogenazione

            catalitica

            Migliora la nafta a basso numero di ottani

            Nafta coker/hydrocracker

            Riformato/aromatico ad alto numero di ottani

            Isomerizzazione

            riordinamento

            catalitica

            Converti catena dritta in diramazione

            Butano, centano, cesano

            Isobutano/pentano/esano

            Processi di trattamento

            Trattamento amminico

            Trattamento

            Assorbimento

            Rimuovere i contaminanti acidi

            Sour gas, idrocarburi con CO2 e H2S

            Gas privi di acidi e idrocarburi liquidi

            Dissalazione (pretrattamento)

            Disidratazione

            Assorbimento

            Rimuovere i contaminanti

            Olio crudo

            Petrolio greggio dissalato

            Essiccazione e dolcificazione

            Trattamento

            Assorbimento/termico

            Rimuovi H2O e composti solforati

            Idrocarburi liquidi, GPL, materie prime alchilate

            Idrocarburi dolci e secchi

            Estrazione del furfurolo

            Estrazione mediante solvente

            Assorbimento

            Aggiorna middistillate e lubrificanti

            Oli da ciclo e materie prime lubrificanti

            Olio diesel e lubrificante di alta qualità

            Idrodesolforazione

            Trattamento

            catalitica

            Rimuovere zolfo, contaminanti

            Residuo ad alto tenore di zolfo/gasolio

            Olefine desolforate

            Idrotrattamento

            Idrogenazione

            catalitica

            Rimuovere impurità/idrocarburi saturi

            Residui, idrocarburi crackizzati

            Mangime per cracker, cistillato, lubrificante

            Estrazione del fenolo

            Estrazione mediante solvente

            Assorbimento/termico

            Migliora l'indice di viscosità del lubrificante, il colore

            Scorte base di olio lubrificante

            Oli lubrificanti di alta qualità

            Deasfaltazione con solvente

            Trattamento

            Assorbimento

            Rimuovere l'asfalto

            Residuo della torre del vuoto, cropane

            Olio lubrificante pesante, csphalt

            Deparaffinazione con solvente

            Trattamento

            Freddo/filtro

            Rimuovere la cera dalle scorte di lubrificante

            Oli lubrificanti per torri sottovuoto

            Base lubrificante decerata

            Estrazione mediante solvente

            Estrazione mediante solvente

            Assorbimento/
            precipitazione

            Separare gli aromatici insaturi

            Gasolio, ceformato, cistillato

            Benzina ad alto numero di ottano

            Dolcificante

            Trattamento

            catalitica

            Rimuovi H2S, converti mercaptano

            Distillato/benzina non trattato

            Distillato/benzina di alta qualità

             

            Un certo numero di molecole di idrocarburi normalmente non presenti nel petrolio greggio ma importanti per il processo di raffinazione vengono create come risultato della conversione. Le olefine (alcheni, di-olefine e alchini) sono molecole di idrocarburi insaturi a catena o ad anello con almeno un doppio legame. Di solito sono formati da cracking termico e catalitico e raramente si trovano naturalmente nel greggio non lavorato.

            alcheni sono molecole a catena lineare di formula CnHn contenente almeno un collegamento a doppio legame (insaturo) nella catena. La molecola di alchene più semplice è la mono-olefina etilene, con due atomi di carbonio, uniti da un doppio legame, e quattro atomi di idrogeno. Le di-olefine (contenenti due doppi legami), come 1,2-butadiene e 1,3-butadiene, e gli alchini (contenenti un triplo legame), come l'acetilene, si trovano in C5 e frazioni più leggere dal cracking. Le olefine sono più reattive delle paraffine o dei nafteni e si combinano facilmente con altri elementi come idrogeno, cloro e bromo.

            Processi di cracking

            Dopo la distillazione, i successivi processi di raffinazione vengono utilizzati per alterare le strutture molecolari delle frazioni per creare prodotti più desiderabili. Uno di questi processi, cracking, rompe (o incrina) frazioni di petrolio più pesanti e con punto di ebollizione più elevato in prodotti più preziosi come idrocarburi gassosi, scorte di miscelazione di benzina, gasolio e olio combustibile. Durante il processo, alcune delle molecole si combinano (polimerizzano) per formare molecole più grandi. I tipi fondamentali di cracking sono il cracking termico, il cracking catalitico e l'idro-cracking.

            Processi di cracking termico

            I processi di cracking termico, sviluppati nel 1913, riscaldano combustibili distillati e oli pesanti sotto pressione in grandi fusti finché non si rompono (si dividono) in molecole più piccole con migliori caratteristiche antidetonanti. Questo primo metodo, che produceva grandi quantità di coke solido indesiderato, si è evoluto nei moderni processi di cracking termico, tra cui visbreaking, steam cracking e coking.

            Visbreak

            Il visbreaking è una forma lieve di cracking termico che riduce il punto di scorrimento dei residui cerosi e abbassa significativamente la viscosità della materia prima senza influire sull'intervallo del punto di ebollizione. Il residuo della torre di distillazione atmosferica viene leggermente rotto in un riscaldatore a pressione atmosferica. Viene quindi spento con gasolio freddo per controllare l'overcracking e fatto lampeggiare in una torre di distillazione. Il catrame residuo crackizzato termicamente, che si accumula sul fondo della torre di frazionamento, viene sottoposto a flashing sottovuoto in uno stripper e il distillato viene riciclato. (Vedi figura 7.)

            Figura 7. Processo di visbreaking

            OLIO010F6

            Cracking a vapore

            Lo steam cracking produce olefine mediante cracking termico di grandi cariche di molecole di idrocarburi a pressioni leggermente superiori a quelle atmosferiche ea temperature molto elevate. I residui dello steam cracking vengono miscelati in combustibili pesanti. La nafta prodotta dallo steam cracking di solito contiene benzene, che viene estratto prima dell'idrotrattamento.

            cucinare

            Il coking è una forma grave di cracking termico utilizzata per ottenere benzina di prima distillazione (coker naphtha) e varie frazioni di distillato medio utilizzate come materie prime per il cracking catalitico. Questo processo riduce così completamente l'idrogeno dalla molecola di idrocarburo, che il residuo è una forma di carbonio quasi puro chiamato Coca Cola. I due processi di cokizzazione più comuni sono la cokizzazione ritardata e la cokizzazione continua (a contatto o fluida) che, a seconda del meccanismo di reazione, del tempo, della temperatura e della materia prima grezza, producono tre tipi di coke: spugna, a nido d'ape e ago. (Vedi figura 8.)

            Figura 8. Processo di cottura

            OLIO010F7

              • Cottura ritardata. Nella cokefazione ritardata, la materia prima viene prima caricata in un frazionatore per separare gli idrocarburi più leggeri, quindi combinata con olio di riciclo pesante. La materia prima pesante viene alimentata al forno di coker e riscaldata a temperature elevate a basse pressioni per impedire la cokefazione prematura nei tubi del riscaldatore, producendo una vaporizzazione parziale e una lieve fessurazione. La miscela liquido/vapore viene pompata dal riscaldatore a uno o più tamburi di coker, dove il materiale caldo viene mantenuto per circa 24 ore (ritardato) a basse pressioni finché non si spacca in prodotti più leggeri. Dopo che il coke raggiunge un livello predeterminato in un tamburo, il flusso viene deviato verso un altro tamburo per mantenere il funzionamento continuo. Il vapore dai fusti viene riportato al frazionatore per separare gas, nafta e gasoli e per riciclare gli idrocarburi più pesanti attraverso il forno. Il tamburo pieno viene cotto a vapore per eliminare gli idrocarburi non fessurati, raffreddato mediante iniezione di acqua e decoking meccanicamente da una coclea che sale dal fondo del tamburo, o idraulicamente fratturando il letto di coke con acqua ad alta pressione espulsa da una taglierina rotante.
              • Cokizzazione continua. La cokizzazione continua (a contatto o fluida) è un processo a letto mobile che opera a pressioni inferiori e temperature più elevate rispetto alla cokizzazione ritardata. Nella cokeria continua, il cracking termico si verifica utilizzando il calore trasferito dalle particelle di coke riciclato caldo alla materia prima in un miscelatore radiale, chiamato reattore. Gas e vapori vengono prelevati dal reattore, raffreddati per arrestare ulteriori reazioni e frazionati. Il coke reagito entra in un tamburo di pompaggio e viene sollevato in un alimentatore e classificatore dove vengono rimosse le particelle di coke più grandi. Il coke rimanente viene fatto cadere nel preriscaldatore del reattore per essere riciclato con la materia prima. Il processo è automatico in quanto vi è un flusso continuo di coke e materia prima, e la cokefazione avviene sia nel reattore che nel tamburo di pompaggio.

                 

                Considerazioni sulla salute e sicurezza

                Nella cokeria, il controllo della temperatura dovrebbe essere mantenuto entro un intervallo ristretto, poiché le alte temperature produrranno coke troppo difficile da estrarre dal tamburo. Al contrario, temperature troppo basse si tradurranno in un impasto liquido ad alto contenuto asfaltico. Se le temperature di cokeria dovessero andare fuori controllo, potrebbe verificarsi una reazione esotermica.

                Nel cracking termico quando vengono lavorati greggi acidi, può verificarsi corrosione dove le temperature del metallo sono comprese tra 232 °C e 482 °C. Sembra che il coke formi uno strato protettivo sul metallo sopra i 482 °C. Tuttavia, la corrosione da idrogeno solforato si verifica quando le temperature non sono adeguatamente controllate al di sopra di 482 °C. La parte inferiore della torre, gli scambiatori ad alta temperatura, il forno ei tamburi di macerazione sono soggetti a corrosione. I continui sbalzi termici provocano il rigonfiamento e la rottura dei fusti di coke.

                L'iniezione di acqua o vapore viene utilizzata per prevenire l'accumulo di coke nei tubi della fornace ritardata. L'acqua deve essere completamente drenata dal coker, in modo da non provocare un'esplosione durante la ricarica con coke caldo. In caso di emergenza, sono necessari mezzi alternativi di uscita dalla piattaforma di lavoro sopra i fusti di coke.

                Le ustioni possono verificarsi quando si maneggia coke caldo, dal vapore in caso di perdita nella linea del vapore, o dall'acqua calda, coke caldo o fanghi caldi che possono essere espulsi durante l'apertura dei coker. Esiste la possibilità di esposizione a nafte aromatiche contenenti benzene, idrogeno solforato e gas di monossido di carbonio e di tracce di IPA cancerogeni associati alle operazioni di cokefazione. L'acqua acida di scarico può essere altamente alcalina e contenere olio, solfuri, ammoniaca e fenolo. Quando il coke viene spostato come un impasto liquido, può verificarsi l'esaurimento dell'ossigeno all'interno di spazi ristretti come i silos di stoccaggio, poiché il carbonio umido assorbe l'ossigeno.

                Processi di cracking catalitico

                Il cracking catalitico scompone gli idrocarburi complessi in molecole più semplici al fine di aumentare la qualità e la quantità di prodotti più leggeri e desiderabili e diminuire la quantità di residui. Gli idrocarburi pesanti sono esposti ad alta temperatura e bassa pressione a catalizzatori che promuovono reazioni chimiche. Questo processo riorganizza la struttura molecolare, convertendo le materie prime di idrocarburi pesanti in frazioni più leggere come cherosene, benzina, GPL, olio combustibile e materie prime petrolchimiche (vedi figura 9 e figura 10). La scelta di un catalizzatore dipende da una combinazione della massima reattività possibile e della migliore resistenza all'attrito. I catalizzatori utilizzati nelle unità di cracking delle raffinerie sono tipicamente materiali solidi (zeolite, idrosilicato di alluminio, argilla bentonitica trattata, terra di Fuller, bauxite e silice-allumina) che si presentano sotto forma di polveri, perle, pellets o materiali sagomati detti estruditi.

                Figura 9. Processo di cracking catalitico

                OLIO010F8

                Figura 10. Schema del processo di cracking catalitico

                OLIO10F27

                Ci sono tre funzioni di base in tutti i processi di cracking catalitico:

                  • Reazione: la materia prima reagisce con il catalizzatore e si rompe in diversi idrocarburi.
                  • Rigenerazione: il catalizzatore viene riattivato bruciando coke.
                  • Frazionamento: il flusso di idrocarburi crackizzato viene separato in vari prodotti.

                       

                      I processi di cracking catalitico sono molto flessibili e i parametri operativi possono essere regolati per soddisfare le mutevoli esigenze del prodotto. I tre tipi fondamentali di processi di cracking catalitico sono:

                        • cracking catalitico fluido (FCC)
                        • cracking catalitico a letto mobile
                        • termofor cracking catalitico (TCC).

                             

                            Cracking catalitico fluido

                            I cracker catalitici a letto fluido hanno una sezione di catalizzatore (montante, reattore e rigeneratore) e una sezione di frazionamento, che operano entrambe insieme come un'unità di elaborazione integrata. L'FCC utilizza un catalizzatore in polvere fine, sospeso in vapore d'olio o gas, che agisce come un fluido. Il cracking avviene nel tubo di alimentazione (riser) in cui la miscela di catalizzatore e idrocarburi scorre attraverso il reattore.

                            Il processo FCC miscela una carica di idrocarburi preriscaldata con un catalizzatore caldo e rigenerato mentre entra nel montante che porta al reattore. La carica si combina con l'olio di riciclo all'interno del montante, viene vaporizzata e portata alla temperatura del reattore dal catalizzatore caldo. Man mano che la miscela risale il reattore, la carica viene spezzata a bassa pressione. Questo cracking continua fino a quando i vapori d'olio vengono separati dal catalizzatore nei cicloni del reattore. Il flusso di prodotto risultante entra in una colonna dove viene separato in frazioni, con una parte dell'olio pesante reindirizzato nel montante come olio di riciclo.

                            Il catalizzatore esaurito viene rigenerato per rimuovere il coke che si accumula sul catalizzatore durante il processo. Il catalizzatore esaurito scorre attraverso l'estrattore di catalizzatore fino al rigeneratore dove si miscela con l'aria preriscaldata, bruciando la maggior parte dei depositi di coke. Il catalizzatore fresco viene aggiunto e il catalizzatore usurato viene rimosso per ottimizzare il processo di cracking.

                            Cracking catalitico a letto mobile

                            Il cracking catalitico a letto mobile è simile al cracking catalitico fluido; tuttavia, il catalizzatore è sotto forma di pellet anziché di polvere fine. I pellet si spostano continuamente tramite nastro trasportatore o tubi di sollevamento pneumatico verso una tramoggia di stoccaggio nella parte superiore dell'unità, quindi scorrono verso il basso per gravità attraverso il reattore fino a un rigeneratore. Il rigeneratore e la tramoggia sono isolati dal reattore mediante tenute al vapore. Il prodotto crackizzato viene separato in gas di riciclo, olio, olio chiarificato, distillato, nafta e gas umido.

                            Termofor cracking catalitico

                            Nel cracking catalitico termoforico, la materia prima preriscaldata scorre per gravità attraverso il letto del reattore catalitico. I vapori vengono separati dal catalizzatore e inviati ad una torre di frazionamento. Il catalizzatore esaurito viene rigenerato, raffreddato e riciclato ei fumi della rigenerazione vengono inviati ad una caldaia ad ossido di carbonio per il recupero del calore.

                            Considerazioni sulla salute e sicurezza

                            Dovrebbero essere eseguiti regolari campionamenti e test di materie prime, prodotti e flussi di riciclo per garantire che il processo di cracking funzioni come previsto e che nessun contaminante sia entrato nel flusso di processo. Corrosivi o depositi nella materia prima possono sporcare i compressori del gas. Durante la lavorazione del greggio acido, è possibile che si verifichi corrosione dove le temperature sono inferiori
                            482 °C. La corrosione si verifica dove esistono sia la fase liquida che quella vapore e nelle aree soggette a raffreddamento locale, come ugelli e supporti della piattaforma. Durante la lavorazione di materie prime ad alto contenuto di azoto, l'esposizione ad ammoniaca e cianuro può sottoporre le apparecchiature in acciaio al carbonio nel sistema aereo FCC a corrosione, screpolature o bolle di idrogeno, che possono essere ridotte al minimo mediante lavaggio con acqua o inibitori di corrosione. Il lavaggio con acqua può essere utilizzato per proteggere i condensatori sopraelevati nella colonna principale soggetti a incrostazioni da idrosolfuro di ammonio.

                            Le attrezzature critiche, comprese pompe, compressori, fornaci e scambiatori di calore dovrebbero essere ispezionate. Le ispezioni dovrebbero includere il controllo delle perdite dovute all'erosione o ad altri malfunzionamenti come l'accumulo di catalizzatore sugli espansori, coke nelle linee di alimentazione aeree da residui di materie prime e altre condizioni operative insolite.

                            Gli idrocarburi liquidi nel catalizzatore o che entrano nel flusso di aria di combustione riscaldata possono causare reazioni esotermiche. In alcuni processi, è necessario prestare attenzione per garantire che durante la ricarica o lo smaltimento non siano presenti concentrazioni esplosive di polvere di catalizzatore. Quando si scarica il catalizzatore coke, esiste la possibilità di incendi di solfuro di ferro. Il solfuro di ferro si accenderà spontaneamente se esposto all'aria e quindi deve essere inumidito con acqua per evitare che diventi una fonte di accensione per i vapori. Il catalizzatore coked può essere raffreddato a meno di 49 °C prima di scaricarlo dal reattore, oppure scaricarlo prima in contenitori spurgati con azoto inerte e quindi raffreddarlo prima di un'ulteriore manipolazione.

                            La possibilità di esposizione a liquidi o vapori di idrocarburi estremamente caldi è presente durante il campionamento del processo o se si verifica una perdita o un rilascio. Inoltre, durante il rilascio di IPA cancerogeni, nafta aromatica contenente benzene, gas acido (gas combustibile proveniente da processi come il cracking catalitico e l'idrotrattamento, che contiene idrogeno solforato e anidride carbonica), idrogeno solforato e/o monossido di carbonio può verificarsi prodotto o vapore. La formazione involontaria di carbonile di nichel altamente tossico può verificarsi nei processi di cracking che utilizzano catalizzatori di nichel con conseguente potenziale di esposizione pericolosa.

                            La rigenerazione del catalizzatore comporta lo stripping con vapore e il decoking, che si traduce in una potenziale esposizione a flussi di rifiuti fluidi che possono contenere quantità variabili di acqua acida, idrocarburi, fenolo, ammoniaca, idrogeno solforato, mercaptano e altri materiali, a seconda delle materie prime, dei greggi e dei processi. Pratiche di lavoro sicure e l'uso di adeguati dispositivi di protezione individuale (DPI) sono necessari quando si maneggia il catalizzatore esaurito, si ricarica il catalizzatore o se si verificano perdite o rilasci.

                            Processo di idrocracking

                            L'idrocracking è un processo in due fasi che combina il cracking catalitico e l'idrogenazione, in cui le frazioni di distillato vengono rotte in presenza di idrogeno e catalizzatori speciali per produrre prodotti più desiderabili. L'idrocracking ha un vantaggio rispetto al cracking catalitico in quanto le materie prime ad alto contenuto di zolfo possono essere lavorate senza una precedente desolforazione. Nel processo, la materia prima aromatica pesante viene convertita in prodotti più leggeri sotto pressioni molto elevate e temperature piuttosto elevate. Quando la materia prima ha un alto contenuto di paraffina, l'idrogeno previene la formazione di IPA, riduce la formazione di catrame e previene l'accumulo di coke sul catalizzatore. L'idrocracking produce quantità relativamente elevate di isobutano per le materie prime di alchilazione e provoca anche l'isomerizzazione per il controllo del punto di scorrimento e il controllo del punto di fumo, entrambi importanti nel carburante per aerei di alta qualità.

                            Nella prima fase, la materia prima viene miscelata con idrogeno riciclato, riscaldata e inviata al reattore primario, dove una grande quantità della materia prima viene convertita in distillati medi. I composti di zolfo e azoto vengono convertiti da un catalizzatore nel reattore dello stadio primario in idrogeno solforato e ammoniaca. Il residuo viene riscaldato e inviato ad un separatore ad alta pressione, dove i gas ricchi di idrogeno vengono rimossi e riciclati. Gli idrocarburi rimanenti vengono estratti o purificati per rimuovere l'idrogeno solforato, l'ammoniaca ei gas leggeri, che vengono raccolti in un accumulatore, dove la benzina viene separata dal gas acido.

                            Gli idrocarburi liquidi estratti dal reattore primario vengono miscelati con idrogeno e inviati al reattore di secondo stadio, dove vengono rotti in benzina di alta qualità, carburante per aerei e miscele di distillati. Questi prodotti passano attraverso una serie di separatori ad alta e bassa pressione per rimuovere i gas, che vengono riciclati. Gli idrocarburi liquidi vengono stabilizzati, splittati e strippati, con la nafta leggera prodotta dall'idrocracker utilizzata per miscelare la benzina mentre le nafte più pesanti vengono riciclate o inviate a un'unità di reforming catalitico. (Vedi figura 11.)

                            Figura 11. Processo di idrocracking

                            OLIO010F9

                            Considerazioni sulla salute e sicurezza

                            L'ispezione e il collaudo dei dispositivi di sicurezza sono importanti a causa delle pressioni molto elevate in questo processo. È necessario un adeguato controllo del processo per proteggere dall'intasamento dei letti del reattore. A causa delle temperature di esercizio e della presenza di idrogeno, il contenuto di idrogeno solforato della materia prima deve essere strettamente ridotto al minimo per ridurre la possibilità di grave corrosione. Si deve considerare anche la corrosione da anidride carbonica umida nelle aree di condensa. Durante la lavorazione di materie prime ad alto contenuto di azoto, l'ammoniaca e l'idrogeno solforato formano idrosolfuro di ammonio, che provoca una grave corrosione a temperature inferiori al punto di rugiada dell'acqua. L'idrosolfuro di ammonio è presente anche nello stripping dell'acqua acida. Poiché l'idrocracking opera a pressioni e temperature molto elevate, il controllo sia delle perdite di idrocarburi che dei rilasci di idrogeno è importante per prevenire gli incendi.

                            Poiché si tratta di un processo chiuso, le esposizioni sono minime in condizioni operative normali. Esiste la possibilità di esposizione a nafta alifatica contenente benzene, IPA cancerogeni, emissioni di gas e vapori di idrocarburi, gas ricco di idrogeno e gas di idrogeno solforato a seguito di perdite ad alta pressione. Grandi quantità di monossido di carbonio possono essere rilasciate durante la rigenerazione e la sostituzione del catalizzatore. Lo stripping e la rigenerazione del vapore del catalizzatore crea flussi di rifiuti contenenti acqua acida e ammoniaca. Quando si maneggia il catalizzatore esaurito, sono necessarie pratiche di lavoro sicure e dispositivi di protezione individuale adeguati. In alcuni processi, è necessario prestare attenzione per garantire che durante la ricarica non si formino concentrazioni esplosive di polvere catalitica. Lo scarico del catalizzatore coke richiede precauzioni speciali per prevenire incendi indotti da solfuro di ferro. Il catalizzatore coke deve essere raffreddato a una temperatura inferiore a 49 °C prima dello scarico o collocato in contenitori inertizzati con azoto fino al raffreddamento.

                            Processi combinati

                            Due processi di combinazione, polimerizzazione e alchilazione, servono per unire tra loro piccole molecole carenti di idrogeno, chiamate olefine, recuperato dal cracking termico e catalitico, al fine di creare scorte di miscelazione di benzina più desiderabili.

                            Additivi per polimerizzazione

                            La polimerizzazione è il processo di combinazione di due o più molecole organiche insature (olefine) per formare un'unica molecola più pesante con gli stessi elementi nella stessa proporzione della molecola originale. Converte le olefine gassose, come l'etilene, il propilene e il butilene convertiti da unità di cracking termico e fluido, in molecole più pesanti, più complesse e con un numero di ottano superiore, tra cui nafta e materie prime petrolchimiche. La materia prima olefinica viene pretrattata per rimuovere i composti di zolfo e altri indesiderabili, e quindi fatta passare su un catalizzatore di fosforo, solitamente un catalizzatore solido o acido fosforico liquido, dove si verifica una reazione polimerica esotermica. Ciò richiede l'uso di acqua di raffreddamento e l'iniezione di materia prima fredda nel reattore per controllare le temperature a varie pressioni. L'acido nei liquidi viene rimosso mediante lavaggio caustico, i liquidi vengono frazionati e il catalizzatore acido viene riciclato. Il vapore viene frazionato per rimuovere i butani e neutralizzato per rimuovere le tracce di acido. (Vedi figura 12.)

                            Figura 12. Processo di polimerizzazione

                            OLIO10F10

                            Se l'acqua viene a contatto con l'acido fosforico, si verificherà una grave corrosione che porta al guasto dell'apparecchiatura, ad esempio durante il lavaggio con acqua durante gli arresti. La corrosione può verificarsi anche nei collettori delle tubazioni, nei ribollitori, negli scambiatori e in altri luoghi in cui l'acido può depositarsi. Esiste la possibilità di esposizione al lavaggio caustico (idrossido di sodio), all'acido fosforico utilizzato nel processo o dilavato durante i turnaround e alla polvere del catalizzatore. Esiste la possibilità di una reazione esotermica incontrollata in caso di perdita di acqua di raffreddamento.

                            alchilazione

                            L'alchilazione combina le molecole delle olefine prodotte dal cracking catalitico con quelle delle isoparaffine per aumentare il volume e l'ottano delle miscele di benzina. Le olefine reagiscono con le isoparaffine in presenza di un catalizzatore altamente attivo, solitamente acido solforico o acido fluoridrico (o cloruro di alluminio) per creare una molecola paraffinica a catena ramificata lunga, chiamata alcossido (iso-ottano), con eccezionale qualità antidetonante. L'alchilato viene quindi separato e frazionato. Le temperature di reazione relativamente basse da 10°C a 16°C per l'acido solforico, da 27°C a 0°C per l'acido fluoridrico (HF) e da 0°C per il cloruro di alluminio, sono controllate e mantenute mediante refrigerazione. (Vedi figura 13.)

                            Figura 13. Processo di alchilazione

                            OLIO10F11

                            Alchilazione dell'acido solforico. Nelle unità di alchilazione dell'acido solforico a cascata, le materie prime, tra cui propilene, butilene, amilene e isobutano fresco, entrano nel reattore, dove entrano in contatto con il catalizzatore dell'acido solforico. Il reattore è diviso in zone, con le olefine alimentate attraverso distributori a ciascuna zona, e l'acido solforico e gli isobutani che scorrono su deflettori da zona a zona. Il calore di reazione viene rimosso mediante evaporazione dell'isobutano. Il gas isobutano viene rimosso dalla sommità del reattore, raffreddato e riciclato, con una porzione diretta alla torre del depropanizzatore. Il residuo del reattore viene depositato e l'acido solforico viene rimosso dal fondo del recipiente e rimesso in circolo. Gli scrubber caustici e/o ad acqua vengono utilizzati per rimuovere piccole quantità di acido dal flusso di processo, che va quindi a una torre di deisobutanizzazione. L'isobutano di testa del debutanizzatore viene riciclato e gli idrocarburi rimanenti vengono separati in una torre di riciclo e/o avviati alla miscelazione.

                            Alchilazione dell'acido fluoridrico. Esistono due tipi di processi di alchilazione dell'acido fluoridrico: Phillips e UOP. Nel processo Phillips, la materia prima di olefina e isobutano viene essiccata e alimentata a un'unità combinata reattore/decantatore. L'idrocarburo proveniente dalla zona di sedimentazione viene caricato nel frazionatore principale. L'overhead principale del frazionatore va a un depropanizzatore. Il propano, con tracce di acido fluoridrico (HF), va a uno stripper HF, quindi viene cataliticamente defluorurato, trattato e inviato allo stoccaggio. L'isobutano viene prelevato dal frazionatore principale e riciclato al reattore/decantatore, e l'alchilato dal fondo del frazionatore principale viene inviato a uno splitter.

                            Il processo UOP utilizza due reattori con colonizzatori separati. La metà della materia prima essiccata viene caricata nel primo reattore, insieme all'isobutano di riciclo e reintegro, e quindi nel suo sedimentatore, dove l'acido viene riciclato e l'idrocarburo caricato nel secondo reattore. L'altra metà della materia prima va al secondo reattore, con l'acido del sedimentatore che viene riciclato e gli idrocarburi caricati nel frazionatore principale. L'elaborazione successiva è simile a Phillips in quanto l'overhead dal frazionatore principale va a un depropanizzatore, l'isobutano viene riciclato e l'alchilato viene inviato a uno splitter.

                            Considerazioni sulla salute e sicurezza

                            L'acido solforico e l'acido fluoridrico sono sostanze chimiche pericolose e la cura durante la consegna e lo scarico dell'acido è essenziale. È necessario mantenere concentrazioni di acido solforico dall'85 al 95% per un buon funzionamento e per ridurre al minimo la corrosione. Per prevenire la corrosione da acido fluoridrico, le concentrazioni di acido all'interno dell'unità di processo devono essere mantenute al di sopra del 65% e l'umidità al di sotto del 4%. Alcuni fenomeni di corrosione e incrostazione nelle unità di acido solforico si verificano a causa della rottura degli esteri dell'acido solforico o quando viene aggiunto caustico per la neutralizzazione. Questi esteri possono essere rimossi mediante trattamento con acido fresco e lavaggio con acqua calda.

                            Gli sconvolgimenti possono essere causati dalla perdita dell'acqua di raffreddamento necessaria per mantenere le temperature di processo. La pressione sul lato dell'acqua di raffreddamento e del vapore degli scambiatori deve essere mantenuta al di sotto della pressione minima sul lato di servizio dell'acido per evitare la contaminazione dell'acqua. Gli sfiati possono essere indirizzati agli scrubber di carbonato di sodio per neutralizzare il gas di fluoruro di idrogeno oi vapori di acido fluoridrico prima del rilascio. Possono essere previsti cordoli, drenaggio e isolamento per il contenimento dell'unità di processo in modo che l'effluente possa essere neutralizzato prima del rilascio nel sistema fognario.

                            Le unità di acido fluoridrico devono essere accuratamente drenate e pulite chimicamente prima di essere ritirate e di entrare, per rimuovere ogni traccia di fluoruro di ferro e acido fluoridrico. Dopo lo spegnimento, in cui è stata utilizzata acqua, l'unità deve essere asciugata accuratamente prima di introdurre acido fluoridrico. Perdite, fuoriuscite o rilasci di acido fluoridrico o idrocarburi contenenti acido fluoridrico sono estremamente pericolosi. Sono necessarie precauzioni per garantire che le attrezzature ei materiali che sono stati a contatto con l'acido siano maneggiati con cura e puliti a fondo prima che lascino l'area di processo o la raffineria. Le vasche di lavaggio ad immersione sono spesso previste per la neutralizzazione delle apparecchiature che sono venute a contatto con l'acido fluoridrico.

                            Esiste la possibilità di esposizioni pericolose e tossiche gravi in ​​caso di perdite, fuoriuscite o rilasci. Il contatto diretto con acido solforico o fluoridrico causerà gravi danni alla pelle e agli occhi e l'inalazione di nebbie acide o vapori di idrocarburi contenenti acido causerà gravi irritazioni e danni al sistema respiratorio. Dovrebbero essere utilizzate speciali misure precauzionali di preparazione alle emergenze e dovrebbe essere fornita una protezione adeguata al potenziale pericolo e alle aree potenzialmente interessate. Pratiche di lavoro sicure e adeguati dispositivi di protezione individuale della pelle e delle vie respiratorie sono necessari laddove esistano potenziali esposizioni agli acidi fluoridrico e solforico durante le normali operazioni, come indicatori di lettura, ispezione e campionamento del processo, nonché durante la risposta alle emergenze, la manutenzione e le attività di turnaround. Devono essere messe in atto procedure per garantire che i dispositivi di protezione e gli indumenti indossati in attività con acido solforico o fluoridrico, comprese tute di protezione chimica, copricapo e copriscarpe, guanti, protezione per viso e occhi e dispositivi di protezione respiratoria, siano accuratamente puliti e decontaminati prima della riemissione.

                            Riorganizzare i processi

                            Riforma catalitica e isomerizzazione sono processi che riorganizzano le molecole di idrocarburi per produrre prodotti con caratteristiche diverse. Dopo il cracking, alcuni flussi di benzina, sebbene della dimensione molecolare corretta, richiedono un'ulteriore lavorazione per migliorare le loro prestazioni, poiché sono carenti di alcune qualità, come il numero di ottano o il contenuto di zolfo. Il reforming dell'idrogeno (vapore) produce ulteriore idrogeno da utilizzare nel processo di idrogenazione.

                            Riforma catalitica

                            I processi di reforming catalitico convertono le nafte pesanti a basso numero di ottano in idrocarburi aromatici per materie prime petrolchimiche e componenti di benzina ad alto numero di ottano, chiamati riforma, per riarrangiamento molecolare o deidrogenazione. A seconda della materia prima e dei catalizzatori, i riformati possono essere prodotti con concentrazioni molto elevate di toluene, benzene, xilene e altri aromatici utili nella miscelazione della benzina e nella lavorazione petrolchimica. L'idrogeno, un importante sottoprodotto, viene separato dal riformato per essere riciclato e utilizzato in altri processi. Il prodotto risultante dipende dalla temperatura e dalla pressione del reattore, dal catalizzatore utilizzato e dalla velocità di riciclo dell'idrogeno. Alcuni riformatori catalitici operano a bassa pressione e altri ad alta pressione. Alcuni sistemi di reforming catalitico rigenerano continuamente il catalizzatore, alcuni impianti rigenerano tutti i reattori durante i turnaround e altri prendono un reattore alla volta fuori flusso per la rigenerazione del catalizzatore.

                            Nel reforming catalitico, la materia prima della nafta viene pretrattata con idrogeno per rimuovere contaminanti come composti di cloro, zolfo e azoto, che potrebbero avvelenare il catalizzatore. Il prodotto viene sottoposto a flashing e frazionato in torri dove vengono rimossi i restanti contaminanti e gas. La carica di nafta desolforata viene inviata al reformer catalitico, dove viene riscaldata a vapore e fatta passare attraverso un reattore con un letto stazionario di catalizzatore bimetallico o metallico contenente una piccola quantità di platino, molibdeno, renio o altri metalli nobili. Le due reazioni primarie che si verificano sono la produzione di aromatici ad alto numero di ottano rimuovendo l'idrogeno dalle molecole della materia prima e la conversione delle paraffine normali in catene ramificate o isoparaffine.

                            Nel platforming, un altro processo di reforming catalitico, la materia prima che non è stata idrodesolforata viene combinata con il gas di riciclo e prima fatta passare su un catalizzatore meno costoso. Eventuali impurità rimanenti vengono convertite in idrogeno solforato e ammoniaca e rimosse prima che il flusso passi sul catalizzatore di platino. Il vapore ricco di idrogeno viene rimesso in circolo per inibire le reazioni che potrebbero avvelenare il catalizzatore. L'uscita del reattore viene separata in riformato liquido, che viene inviato ad una torre di strippaggio, e gas, che viene compresso e riciclato. (Vedi figura 14.)

                            Figura 14. Processo di reforming catalitico

                            OLIO10F12

                            Le procedure operative sono necessarie per controllare i punti caldi durante l'avvio. È necessario prestare attenzione a non rompere o schiacciare il catalizzatore durante il caricamento dei letti, poiché piccole particelle finiranno per intasare gli schermi del riformatore. Sono necessarie precauzioni contro la polvere durante la rigenerazione o la sostituzione del catalizzatore. Durante la rigenerazione del catalizzatore possono verificarsi piccole emissioni di monossido di carbonio e idrogeno solforato.

                            Il lavaggio con acqua deve essere preso in considerazione laddove si è verificata incrostazione dello stabilizzatore nei reformer a causa della formazione di cloruro di ammonio e sali di ferro. Il cloruro di ammonio può formarsi negli scambiatori di pretrattamento e causare corrosione e incrostazioni. Il cloruro di idrogeno, dall'idrogenazione dei composti del cloro, può formare acidi o sale di cloruro di ammonio. Esiste la possibilità di esposizione a nafte alifatiche e aromatiche, gas di processo ricchi di idrogeno, idrogeno solforato e benzene in caso di perdita o rilascio.

                            Isomerizzazione

                            Converte l'isomerizzazione n-butano, n-pentano e n-esano nelle rispettive iso-paraffine. Alcuni dei normali componenti paraffinici a catena lineare della nafta leggera di prima distillazione sono a basso numero di ottani. Questi possono essere convertiti in isomeri a catena ramificata ad alto numero di ottani riorganizzando i legami tra gli atomi, senza modificare il numero o il tipo di atomi. L'isomerizzazione è simile al reforming catalitico in quanto le molecole di idrocarburi vengono riorganizzate, ma a differenza del reforming catalitico, l'isomerizzazione converte semplicemente le normali paraffine in iso-paraffine. L'isomerizzazione utilizza un catalizzatore diverso rispetto al reforming catalitico.

                            I due distinti processi di isomerizzazione sono il butano (C4) e pentano/esano. (C5/C6).

                            Butano (C4) l'isomerizzazione produce materia prima per l'alchilazione. Un processo a bassa temperatura utilizza cloruro di alluminio altamente attivo o catalizzatore di acido cloridrico senza riscaldatori accesi, per isomerizzare n-butano. La materia prima trattata e preriscaldata viene aggiunta al flusso di riciclo, miscelata con HCl e fatta passare attraverso il reattore (vedi figura 15).

                            Figura 15. Isomerizzazione C4

                            OLIO10F22

                            L'isomerizzazione pentano/esano viene utilizzata per aumentare il numero di ottano mediante conversione n-pentano e n-esano. In un tipico processo di isomerizzazione pentano/esano, la materia prima essiccata e desolforata viene miscelata con una piccola quantità di cloruro organico e idrogeno riciclato e riscaldata alla temperatura del reattore. Viene quindi passato sul catalizzatore di metallo supportato nel primo reattore, dove vengono idrogenati il ​​benzene e le olefine. L'alimentazione passa quindi al reattore di isomerizzazione, dove le paraffine vengono isomerizzate cataliticamente in isoparaffine, raffreddate e passate a un separatore. Il gas di separazione e l'idrogeno, con l'idrogeno di reintegro, vengono riciclati. Il liquido viene neutralizzato con materiali alcalini e inviato ad una colonna di stripper, dove l'acido cloridrico viene recuperato e riciclato. (Vedi figura 16.)

                            Figura 16. Processo di isomerizzazione

                            OLIO10F13

                            Se la materia prima non è completamente essiccata e desolforata, esiste il potenziale per la formazione di acido, che porta all'avvelenamento del catalizzatore e alla corrosione del metallo. Acqua o vapore non devono entrare in aree in cui è presente acido cloridrico. Sono necessarie precauzioni per evitare che l'HCl entri nelle fogne e negli scarichi. Esiste la possibilità di esposizione a vapori e liquidi di isopentano e nafta alifatica, nonché a gas di processo ricchi di idrogeno, acido cloridrico e acido cloridrico e alla polvere quando si utilizza un catalizzatore solido.

                            Produzione di idrogeno (steam reforming)

                            L'idrogeno ad alta purezza (dal 95 al 99%) è necessario per i processi di idrodesolforazione, idrogenazione, idrocracking e petrolchimici. Se non viene prodotto abbastanza idrogeno come sottoprodotto dei processi di raffineria per soddisfare la domanda totale della raffineria, è necessaria la produzione di idrogeno aggiuntivo.

                            Nel reforming con vapore di idrogeno, i gas desolforati vengono miscelati con vapore surriscaldato e riformati in tubi contenenti un catalizzatore a base di nichel. Il gas riformato, costituito da vapore, idrogeno, monossido di carbonio e anidride carbonica, viene raffreddato e fatto passare attraverso convertitori dove il monossido di carbonio reagisce con il vapore per formare idrogeno e anidride carbonica. L'anidride carbonica viene lavata con soluzioni amminiche e scaricata nell'atmosfera quando le soluzioni vengono riattivate mediante riscaldamento. L'eventuale monossido di carbonio rimasto nel flusso del prodotto viene convertito in metano. (Vedi figura 17.)

                            Figura 17. Processo di steam reforming

                            OLIO10F14

                            Le ispezioni e le prove devono essere condotte laddove esista la possibilità di guasto della valvola a causa di contaminanti nell'idrogeno. Il carryover dagli scrubber caustici per prevenire la corrosione nei preriscaldatori deve essere controllato e i cloruri dalla materia prima o dal sistema a vapore devono essere evitati dall'entrare nei tubi del reformer e contaminare il catalizzatore. Le esposizioni possono derivare dalla contaminazione della condensa da parte di materiali di processo come sostanze caustiche e composti amminici e dall'eccesso di idrogeno, monossido di carbonio e anidride carbonica. Esiste il rischio di ustioni da gas caldi e vapore surriscaldato in caso di rilascio.

                            Processi vari di raffinazione

                            Base lubrificante e processi di cera

                            Oli lubrificanti e cere vengono raffinati da varie frazioni di distillazione atmosferica e sotto vuoto. Con l'invenzione della distillazione sotto vuoto, si scoprì che il residuo ceroso produceva un lubrificante migliore di qualsiasi grasso animale allora in uso, che fu l'inizio della moderna tecnologia di raffinazione di lubrificanti di idrocarburi, il cui obiettivo principale è rimuovere prodotti indesiderati, quali asfalti, aromatici solfonati e cere paraffiniche ed isoparaffiniche dalle frazioni residuali per produrre lubrificanti di alta qualità. Questo viene fatto mediante una serie di processi tra cui la deasfaltazione, l'estrazione con solvente e processi di separazione e trattamento come la deparaffinazione e l'idrofinitura. (Vedi figura 18)

                            Figura 18. Processo di produzione di olio lubrificante e cera

                            OLIO10F15

                            Nel processo di estrazione, il greggio ridotto dall'unità del vuoto viene deasfaltato con propano e combinato con la materia prima di olio lubrificante di prima distillazione, preriscaldato ed estratto con solvente per produrre una materia prima chiamata raffinato. In un tipico processo di estrazione che utilizza il fenolo come solvente, la materia prima viene miscelata con il fenolo nella sezione di trattamento a temperature inferiori a 204 °C. Il fenolo viene quindi separato dal raffinato e riciclato. Il raffinato può quindi essere sottoposto a un altro processo di estrazione che utilizza il furfurolo per separare i composti aromatici dagli idrocarburi non aromatici, producendo un raffinato di colore più chiaro con indice di viscosità migliorato e stabilità all'ossidazione e termica.

                            Il raffinato deparaffinato può anche essere soggetto a ulteriore lavorazione per migliorare le qualità dello stock di base. Gli adsorbenti di argilla vengono utilizzati per rimuovere le molecole instabili di colore scuro dalle basi di olio lubrificante. Un processo alternativo, lube hydrofinishing, fa passare il raffinato decerato a caldo e l'idrogeno attraverso un catalizzatore che modifica leggermente la struttura molecolare, ottenendo un olio di colore più chiaro con caratteristiche migliorate. Le basi di olio lubrificante trattate vengono quindi miscelate e/o miscelate con additivi per soddisfare le caratteristiche fisiche e chimiche richieste degli oli motore, dei lubrificanti industriali e degli oli per la lavorazione dei metalli.

                            I due distinti tipi di cera derivati ​​dal petrolio greggio sono la paraffina, prodotta da scorte di distillato, e la cera microcristallina, prodotta da scorte residue. Il raffinato dall'unità di estrazione contiene una notevole quantità di cera, che può essere rimossa mediante estrazione con solvente e cristallizzazione. Il raffinato viene miscelato con un solvente, come propano, metiletilchetone (MEK) e miscela di toluene o metilisobutilchetone (MIBK), e preraffreddato in scambiatori di calore. La temperatura di cristallizzazione viene raggiunta mediante l'evaporazione del propano nel refrigeratore e nei serbatoi di alimentazione del filtro. La cera viene continuamente rimossa dai filtri e lavata con solvente a freddo per recuperare l'olio trattenuto. Il solvente viene recuperato dal raffinato deparaffinato mediante flashing e strippaggio con vapore, e riciclato.

                            La cera viene riscaldata con solvente caldo, raffreddata, filtrata e sottoposta a un lavaggio finale per rimuovere ogni traccia di olio. Prima dell'utilizzo la cera può essere idrofinita per migliorarne l'odore ed eliminare ogni traccia di aromatici in modo che la cera possa essere utilizzata nella lavorazione alimentare. Il raffinato decerato, che contiene piccole quantità di paraffine, nafteni e alcuni aromatici, può essere ulteriormente lavorato per essere utilizzato come base per oli lubrificanti.

                            Il controllo della temperatura del dispositivo di trattamento è importante per prevenire la corrosione da fenolo. La cera può intasare le fognature o i sistemi di drenaggio dell'olio e interferire con il trattamento delle acque reflue. Esiste il rischio di esposizione a solventi di processo come fenolo, propano, una miscela di metiletilchetone e toluene o metilisobutilchetone. L'inalazione di gas e vapori di idrocarburi, nafta aromatica contenente benzene, idrogeno solforato e gas di processo ricchi di idrogeno rappresenta un pericolo.

                            Lavorazione dell'asfalto

                            Dopo le operazioni di distillazione primaria, l'asfalto è una porzione di materia residua che necessita di ulteriori lavorazioni per conferire le caratteristiche richieste dal suo utilizzo finale. L'asfalto per i materiali di copertura viene prodotto mediante soffiaggio d'aria. Il residuo viene riscaldato in un tubo ancora quasi fino al suo punto di infiammabilità e caricato in una torre di soffiaggio dove viene iniettata aria calda per un periodo di tempo prestabilito. La deidrogenazione dell'asfalto forma idrogeno solforato e l'ossidazione crea anidride solforosa. Il vapore viene utilizzato per ricoprire la parte superiore della torre per trascinare i contaminanti e viene fatto passare attraverso uno scrubber per condensare gli idrocarburi.

                            La distillazione sotto vuoto viene generalmente utilizzata per produrre asfalto catramato stradale. Il residuo viene riscaldato e caricato in una colonna dove viene applicato il vuoto per evitare la rottura.

                            Il vapore condensato dei vari processi di asfalto conterrà tracce di idrocarburi. Qualsiasi interruzione del vuoto può provocare l'ingresso di aria atmosferica e il conseguente incendio. Nella produzione di asfalto, l'innalzamento della temperatura del fondo della torre a vuoto per migliorare l'efficienza può generare metano mediante cracking termico. Questo crea vapori nei serbatoi di stoccaggio dell'asfalto che sono nella gamma infiammabile, ma non rilevabili dai test flash. Il soffio d'aria può creare alcuni aromatici polinucleari (cioè IPA). Anche il vapore condensato proveniente dal processo di soffiaggio dell'asfalto può contenere vari contaminanti.

                            Processi di addolcimento e trattamento degli idrocarburi

                            Molti prodotti, come le nafte termiche da visbreaking, coking o cracking termico e nafte e distillati ad alto contenuto di zolfo dalla distillazione del petrolio greggio, richiedono un trattamento per essere utilizzati nelle miscele di benzina e olio combustibile. I prodotti della distillazione, compreso il cherosene e altri distillati, possono contenere tracce di aromatici, mentre i nafteni e le basi per oli lubrificanti possono contenere cera. Questi indesiderabili vengono rimossi nelle fasi di raffinazione intermedie o appena prima dell'invio dei prodotti alla miscelazione e allo stoccaggio, mediante processi di raffinazione come l'estrazione con solvente e la deparaffinazione con solvente. Una varietà di prodotti intermedi e finiti, inclusi distillati medi, benzina, cherosene, jet fuel e gas acidi devono essere essiccati e addolciti.

                            Il trattamento viene eseguito in una fase intermedia del processo di raffinazione o poco prima di inviare i prodotti finiti alla miscelazione e allo stoccaggio. Il trattamento rimuove i contaminanti dall'olio, come composti organici contenenti zolfo, azoto e ossigeno, metalli disciolti, sali inorganici e sali solubili disciolti in acqua emulsionata. I materiali di trattamento includono acidi, solventi, alcali e agenti ossidanti e adsorbenti. I trattamenti acidi vengono utilizzati per migliorare l'odore, il colore e altre proprietà delle basi lubrificanti, per prevenire la corrosione e la contaminazione del catalizzatore e per migliorare la stabilità del prodotto. L'idrogeno solforato che viene rimosso dal gas acido "secco" mediante un agente assorbente (dietanolammina) viene bruciato in torcia, utilizzato come combustibile o convertito in zolfo. Il tipo di trattamento e gli agenti dipendono dalla materia prima grezza, dai processi intermedi e dalle specifiche del prodotto finale.

                            Processi di trattamento con solventi

                            Estrazione mediante solvente separa aromatici, nafteni e impurità dai flussi di prodotto mediante dissoluzione o precipitazione. L'estrazione con solvente previene la corrosione, protegge il catalizzatore nei processi successivi e migliora i prodotti finiti rimuovendo gli idrocarburi aromatici insaturi dai lubrificanti e dalle basi di grasso.

                            La materia prima viene essiccata e sottoposta a trattamento con solvente in controcorrente continuo. In un processo, la materia prima viene lavata con un liquido in cui le sostanze da rimuovere sono più solubili rispetto al prodotto risultante desiderato. In un altro processo, vengono aggiunti solventi selezionati, provocando la precipitazione delle impurità dal prodotto. Il solvente viene separato dalla corrente del prodotto mediante riscaldamento, evaporazione o frazionamento, con quantità residue in tracce successivamente rimosse dal raffinato mediante strippaggio con vapore o flashing sotto vuoto. La precipitazione elettrica può essere utilizzata per la separazione di composti inorganici. Il solvente viene quindi rigenerato per essere riutilizzato nel processo.

                            Le sostanze chimiche tipiche utilizzate nel processo di estrazione includono un'ampia varietà di acidi, alcali e solventi, inclusi fenolo e furfurolo, nonché agenti ossidanti e agenti di adsorbimento. Nel processo di adsorbimento, i materiali solidi altamente porosi raccolgono molecole liquide sulla loro superficie. La selezione di specifici processi e agenti chimici dipende dalla natura della materia prima da trattare, dai contaminanti presenti e dai requisiti del prodotto finito. (Vedi figura 19.)

                            Figura 19. Processo di estrazione con solvente

                            OLIO10F16

                            Deparaffinazione con solvente rimuove la cera dal distillato o dalle basi residue e può essere applicato in qualsiasi fase del processo di raffinazione. Nella deparaffinazione con solvente, le materie prime cerose vengono raffreddate mediante scambiatore di calore e refrigerazione e viene aggiunto solvente per favorire lo sviluppo di cristalli che vengono rimossi mediante filtrazione sotto vuoto. L'olio deparaffinato e il solvente vengono sottoposti a flashing e stripping e la cera passa attraverso un decantatore ad acqua, un frazionatore di solventi e una torre flash. (Vedi figura 20.)

                            Figura 20. Processo di deparaffinazione con solvente

                            OLIO10F17

                            Deasfaltazione a solvente separa le frazioni di olio pesante per produrre olio lubrificante pesante, materie prime per il cracking catalitico e asfalto. La materia prima e il propano liquido (o esano) vengono pompati in una torre di estrazione a miscele, temperature e pressioni controllate con precisione. La separazione avviene in un contattore a disco rotante, in base alle differenze di solubilità. I prodotti vengono quindi evaporati e sottoposti a stripping con vapore per recuperare il propano per il riciclo. La deasfaltazione con solvente rimuove anche composti di zolfo e azoto, metalli, residui carboniosi e paraffine dalla materia prima. (Vedi figura 21.)

                            Figura 21. Processo di deasfaltazione con solvente

                            OLIO10F18

                            Considerazioni sulla salute e la sicurezza.

                            Nella deparaffinazione con solvente, l'interruzione del vuoto creerà un potenziale rischio di incendio consentendo all'aria di entrare nell'unità. Esiste il potenziale per l'esposizione ai vapori di solvente deparaffinante, una miscela di MEK e toluene. Sebbene l'estrazione con solvente sia un processo chiuso, esiste una potenziale esposizione agli IPA cancerogeni negli oli di processo e ai solventi di estrazione come fenolo, furfurolo, glicole, MEK, ammine e altri prodotti chimici di processo durante la manipolazione e le operazioni.

                            La disasfalto richiede un controllo preciso della temperatura e della pressione per evitare ribaltamenti. Inoltre, l'umidità, l'eccesso di solvente o un abbassamento della temperatura di esercizio possono causare la formazione di schiuma che influisce sul controllo della temperatura del prodotto e può creare problemi. Il contatto con flussi di olio caldo provoca ustioni alla pelle. Esiste il rischio di esposizione a flussi di olio caldo contenenti composti aromatici policiclici cancerogeni, propano liquefatto e vapori di propano, idrogeno solforato e anidride solforosa.

                            Processi di idrotrattamento

                            L'idrotrattamento viene utilizzato per rimuovere circa il 90% dei contaminanti, inclusi azoto, zolfo, metalli e idrocarburi insaturi (olefine), dalle frazioni liquide del petrolio come la benzina di prima distillazione. L'idrotrattamento è simile all'idrocracking in quanto sia l'idrogeno che il catalizzatore vengono utilizzati per arricchire il contenuto di idrogeno della materia prima olefinica. Tuttavia, il grado di saturazione non è così elevato come quello raggiunto nell'idrocracking. Tipicamente, l'idrotrattamento viene eseguito prima di processi come il reforming catalitico, in modo che il catalizzatore non sia contaminato da materie prime non trattate. L'idrotrattamento viene utilizzato anche prima del cracking catalitico per ridurre lo zolfo e migliorare la resa del prodotto e per migliorare le frazioni di petrolio distillato medio in cherosene finito, gasolio e oli combustibili per riscaldamento.

                            I processi di hydrotreating differiscono a seconda delle materie prime e dei catalizzatori. L'idrodesolforazione rimuove lo zolfo dal cherosene, riduce gli aromatici e le caratteristiche di formazione di gomma e satura le eventuali olefine. L'idroformatura è un processo di deidrogenazione utilizzato per recuperare l'idrogeno in eccesso e produrre benzina ad alto numero di ottano. I prodotti idrotrattati vengono miscelati o utilizzati come materia prima per il reforming catalitico.

                            In idrodesolforazione catalitica, la materia prima viene disaerata, miscelata con idrogeno, preriscaldata e caricata ad alta pressione attraverso un reattore catalitico a letto fisso. L'idrogeno viene separato e riciclato e il prodotto stabilizzato in una colonna di stripping dove vengono rimosse le estremità leggere.

                            Durante questo processo, i composti di zolfo e azoto presenti nella materia prima vengono convertiti in idrogeno solforato (H2S) e ammoniaca (NH3). L'idrogeno solforato residuo e l'ammoniaca vengono rimossi mediante stripping con vapore, mediante un separatore combinato ad alta e bassa pressione o mediante lavaggio amminico che recupera l'idrogeno solforato in un flusso altamente concentrato adatto alla conversione in zolfo elementare. (Vedi figura 22 e figura 23.)

                            Figura 22. Processo di idrodesolforazione

                            OLIO10F19

                            Figura 23. Schema del processo di idrodesolforazione

                            OLIO10F26

                            Nell'hydrotreating, il contenuto di idrogeno solforato della materia prima deve essere strettamente controllato al minimo per ridurre la corrosione. Il cloruro di idrogeno può formarsi e condensarsi come acido cloridrico nelle parti a temperatura più bassa dell'unità. L'idrosolfuro di ammonio può formarsi in unità ad alta temperatura e alta pressione. In caso di rilascio, esiste la possibilità di esposizione a vapori di nafta aromatica che contengono benzene, idrogeno solforato o idrogeno gassoso o ad ammoniaca in caso di fuoriuscita o fuoriuscita di acqua acida. Il fenolo può anche essere presente se vengono lavorate materie prime ad alto punto di ebollizione.

                            Un tempo di contatto e/o una temperatura eccessivi creeranno coke nell'unità. Devono essere prese precauzioni quando si scarica il catalizzatore coke dall'unità per evitare incendi di solfuro di ferro. Il catalizzatore cokizzato deve essere raffreddato a una temperatura inferiore a 49 °C prima della rimozione o scaricato in contenitori inertizzati con azoto dove può essere raffreddato prima di un'ulteriore manipolazione. Speciali additivi antischiuma possono essere usati per prevenire l'avvelenamento del catalizzatore dovuto al residuo di silicone nella materia prima del coker.

                            Altri processi di dolcificazione e trattamento

                            I processi di trattamento, essiccazione e addolcimento vengono utilizzati per rimuovere le impurità dagli stock di miscelazione. (Vedi figura 24.)

                            Figura 24. Processi di addolcimento e trattamento

                            OLIO10F20

                            I processi di addolcimento utilizzano aria o ossigeno. Se l'ossigeno in eccesso entra in questi processi, è possibile che si verifichi un incendio nel sedimentatore a causa della generazione di elettricità statica. Esiste la possibilità di esposizione a idrogeno solforato, anidride solforosa, sostanze caustiche (idrossido di sodio), sostanze caustiche esaurite, catalizzatore esaurito (Merox), polvere di catalizzatore e agenti dolcificanti (carbonato di sodio e bicarbonato di sodio).

                            Impianti di ammine (trattamento gas acidi).

                            Il gas acido (gas combustibile proveniente da processi come il cracking catalitico e l'idrotrattamento, che contiene idrogeno solforato e anidride carbonica) deve essere trattato prima di poter essere utilizzato come combustibile di raffineria. Gli impianti amminici rimuovono i contaminanti acidi dai gas acidi e dai flussi di idrocarburi. Negli impianti amminici, i flussi di idrocarburi gassosi e liquidi contenenti anidride carbonica e/o idrogeno solforato vengono caricati in una torre di assorbimento del gas o in un contattore liquido, dove i contaminanti acidi vengono assorbiti da soluzioni amminiche in controcorrente: monoetanolammina (MEA), dietanolammina (DEA) o metildietanolammina (MDEA). Il gas o il liquido strippato viene rimosso dall'alto e l'ammina viene inviata a un rigeneratore. Nel rigeneratore, i componenti acidi vengono rimossi dal calore e dall'azione di ribollitura e smaltiti, mentre l'ammina viene riciclata.

                            Per ridurre al minimo la corrosione, è necessario stabilire pratiche operative adeguate e controllare le temperature del fondo del rigeneratore e del ribollitore. L'ossigeno dovrebbe essere tenuto fuori dal sistema per prevenire l'ossidazione dell'ammina. Esiste la possibilità di esposizione a composti amminici (ad es. MEA, DEA, MDEA), idrogeno solforato e anidride carbonica.

                            Dolcificante ed essiccante

                            L'addolcimento (rimozione del mercaptano) tratta i composti dello zolfo (idrogeno solforato, tiofene e mercaptano) per migliorare il colore, l'odore e la stabilità all'ossidazione e riduce le concentrazioni di anidride carbonica nella benzina. Alcuni mercaptani vengono rimossi facendo entrare il prodotto in contatto con sostanze chimiche idrosolubili (p. es., acido solforico) che reagiscono con i mercaptani. Il liquido caustico (idrossido di sodio), i composti amminici (dietanolammina) o l'addolcimento del catalizzatore a letto fisso possono essere utilizzati per convertire i mercaptani in disolfuri meno discutibili.

                            L'essiccazione del prodotto (rimozione dell'acqua) si ottiene mediante assorbimento d'acqua, con o senza agenti adsorbenti. Alcuni processi essiccano e addolciscono contemporaneamente mediante adsorbimento su setacci molecolari.

                            Recupero dello zolfo

                            Il recupero dello zolfo rimuove l'idrogeno solforato dai gas acidi e dai flussi di idrocarburi. Il processo Clause converte l'idrogeno solforato in zolfo elementare attraverso l'uso di reazioni termiche e catalitiche. Dopo aver bruciato l'idrogeno solforato in condizioni controllate, i recipienti knockout rimuovono l'acqua e gli idrocarburi dai flussi di gas di alimentazione, che vengono quindi esposti a un catalizzatore per recuperare ulteriore zolfo. Il vapore di zolfo derivante dalla combustione e dalla conversione viene condensato e recuperato.

                            Trattamento dei gas di coda

                            Sia l'ossidazione che la riduzione sono utilizzate per trattare il gas di coda dalle unità di recupero dello zolfo, a seconda della composizione del gas e dell'economia della raffineria. I processi di ossidazione bruciano il gas di coda per convertire tutti i composti di zolfo in anidride solforosa, mentre i processi di riduzione convertono i composti di zolfo in idrogeno solforato.

                            Lavaggio con idrogeno solforato

                            Il lavaggio con idrogeno solforato è un processo primario di trattamento della materia prima di idrocarburi utilizzato per prevenire l'avvelenamento del catalizzatore. A seconda della materia prima e della natura dei contaminanti, i metodi di desolforazione varieranno dall'assorbimento di carbone attivo a temperatura ambiente all'idrogenazione catalitica ad alta temperatura seguita dal trattamento con ossido di zinco.

                            Impianti a gas sat e non sat

                            Le materie prime provenienti da varie unità di raffinazione vengono inviate agli impianti di trattamento del gas, dove butani e buteni vengono rimossi per essere utilizzati come materie prime per l'alchilazione, i componenti più pesanti vengono inviati alla miscelazione della benzina, il propano viene recuperato per il GPL e il propilene viene rimosso per l'uso nei prodotti petrolchimici.

                            Impianti a gas sat componenti separati dai gas di raffineria, inclusi butani per l'alchilazione, pentani per la miscelazione della benzina, GPL per carburanti ed etano per prodotti petrolchimici. Esistono due diversi processi di gas sat: assorbimento-frazionamento o frazionamento diretto. Nel frazionamento ad assorbimento, gas e liquidi provenienti da varie unità vengono alimentati ad un assorbitore/de-etanizzatore dove C2 e le frazioni più leggere vengono separate mediante assorbimento di olio povero e rimosse per l'uso come gas combustibile o alimentazione petrolchimica. Le rimanenti frazioni più pesanti vengono rimosse e inviate a un debutanizzatore, e l'olio magro viene riciclato nuovamente all'assorbitore/de-etanizzatore. C3/C4 viene separato dai pentani nel debutanizzatore, lavato per rimuovere l'idrogeno solforato e alimentato a uno splitter per separare propano e butano. La fase di assorbimento viene eliminata negli impianti di frazionamento. I processi del gas sat dipendono dalla materia prima e dalla domanda di prodotti.

                            La corrosione si verifica a causa della presenza di idrogeno solforato, anidride carbonica e altri composti come risultato di un precedente trattamento. I flussi contenenti ammoniaca devono essere asciugati prima della lavorazione. Gli additivi antivegetativi sono utilizzati nell'olio di assorbimento per proteggere gli scambiatori di calore. Gli inibitori di corrosione vengono utilizzati per controllare la corrosione nei sistemi sopraelevati. Esiste la possibilità che l'esposizione a idrogeno solforato, anidride carbonica, idrossido di sodio, MEA, DEA e MDEA venga trasferita dal trattamento precedente.

                            Impianti a gas non saturati recuperare gli idrocarburi leggeri dai flussi di gas umido dai cracker catalitici e dagli accumulatori di testa del coker ritardato o dai ricevitori di frazionamento. In un processo tipico, i gas umidi vengono compressi e trattati con ammina per rimuovere l'idrogeno solforato prima o dopo essere entrati in un assorbitore di frazionamento, dove si mescolano in un flusso simultaneo di benzina debutanizzata. Le frazioni leggere vengono separate a caldo in un ribollitore, con i gas di scarico inviati ad un assorbitore di spugne ei fondi inviati ad un debutanizzatore. Una parte dell'idrocarburo debutanizzato viene riciclata e il resto va a uno splitter per la separazione. I gas di testa vanno a un depropanizzatore per essere utilizzati come materia prima per l'unità di alchilazione. (Vedi figura 25.)

                            Figura 25. Processo dell'impianto a gas non saturato

                            OLIO10F21

                            La corrosione può verificarsi a causa dell'idrogeno solforato umido e dei cianuri negli impianti di gas insaturo che gestiscono materie prime FCC. La corrosione da acido solfidrico e depositi nelle sezioni ad alta pressione dei compressori di gas da composti di ammonio è possibile quando le materie prime provengono dal coker ritardato o dal TCC. Esiste il potenziale per l'esposizione all'idrogeno solforato e ai composti amminici come MEA, DEA e MDEA.

                            Processi di miscelazione di benzina, combustibili distillati e lubrificanti

                            La miscelazione è la miscela fisica di un numero di diverse frazioni di idrocarburi liquidi per produrre prodotti finiti con specifiche caratteristiche desiderate. I prodotti possono essere miscelati in linea attraverso un sistema a collettore o miscelati in lotti in serbatoi e recipienti. La miscelazione in linea di benzina, distillati, carburanti per aerei e basi di lubrificanti viene eseguita iniettando quantità proporzionate di ciascun componente nel flusso principale dove la turbolenza favorisce una miscelazione completa.

                              • Le benzine sono miscele di prodotti riformati, alchilati, benzina di prima distillazione, benzine da cracking termico e catalitico, benzina da coker, butano e additivi appropriati.
                              • L'olio combustibile e il gasolio sono miscele di distillati e oli da ciclo e il carburante per aerei può essere distillato di prima distillazione o miscelato con nafta.
                              • Gli oli lubrificanti sono miscele di basi raffinate
                              • L'asfalto viene miscelato da vari stock residui a seconda dell'uso previsto.

                                     

                                    Gli additivi vengono spesso miscelati nella benzina e nei carburanti durante o dopo la miscelazione per fornire proprietà specifiche non inerenti agli idrocarburi del petrolio. Questi additivi includono potenziatori di ottano, agenti antidetonanti, antiossidanti, inibitori di gomma, inibitori di schiuma, inibitori di ruggine, detergenti per carburatori (carbonio), detergenti per la pulizia degli iniettori, profumatori diesel, coloranti, distillati antistatici, ossidanti per benzina come metanolo, etanolo e metil-terz-butil etere, disattivatori di metalli e altri.

                                    Le operazioni di miscelazione batch e in linea richiedono controlli rigorosi per mantenere la qualità del prodotto desiderata. Le fuoriuscite devono essere pulite e le perdite riparate per evitare scivolamenti e cadute. Gli additivi in ​​fusti e sacchi devono essere maneggiati correttamente per evitare sforzi ed esposizione. Esiste la possibilità di contatto con additivi pericolosi, prodotti chimici, benzene e altri materiali durante la miscelazione e sono necessari controlli tecnici appropriati, dispositivi di protezione individuale e un'adeguata igiene per ridurre al minimo le esposizioni.

                                    Operazioni ausiliarie di raffineria

                                    Le operazioni ausiliarie a supporto dei processi di raffinazione includono quelle che forniscono calore e raffreddamento di processo; fornire sollievo dalla pressione; controllare le emissioni in aria; raccogliere e trattare le acque reflue; fornire utenze come elettricità, vapore, aria e gas di impianto; e pompare, immagazzinare, trattare e raffreddare l'acqua di processo.

                                    Trattamento delle acque reflue

                                    Le acque reflue di raffineria comprendono vapore condensato, acqua di strippaggio, soluzioni caustiche esauste, spurgo di torri di raffreddamento e caldaie, acque di lavaggio, acque di neutralizzazione dei rifiuti alcalini e acidi e altre acque associate al processo. Le acque reflue contengono tipicamente idrocarburi, materiali disciolti, solidi sospesi, fenoli, ammoniaca, solfuri e altri composti. Il trattamento delle acque reflue viene utilizzato per l'acqua di processo, l'acqua di ruscellamento e l'acqua di fognatura prima del loro scarico. Questi trattamenti possono richiedere permessi o ci deve essere il riciclaggio.

                                    Esiste il rischio di incendio nel caso in cui i vapori delle acque reflue contenenti idrocarburi raggiungano una fonte di ignizione durante il processo di trattamento. Esiste il potenziale per l'esposizione a varie sostanze chimiche e prodotti di scarto durante il campionamento del processo, l'ispezione, la manutenzione e i turnaround.

                                    Pretrattamento

                                    Il pretrattamento è la separazione iniziale di idrocarburi e solidi dalle acque reflue. I separatori API, le piastre intercettrici e i bacini di decantazione vengono utilizzati per rimuovere idrocarburi sospesi, fanghi oleosi e solidi mediante separazione per gravità, scrematura e filtrazione. Le acque reflue acide vengono neutralizzate con ammoniaca, calce o carbonato di sodio. Le acque reflue alcaline vengono trattate con acido solforico, acido cloridrico, fumi ricchi di anidride carbonica o zolfo. Alcune emulsioni olio in acqua vengono prima riscaldate per aiutare a separare l'olio e l'acqua. La separazione per gravità dipende dai diversi pesi specifici dell'acqua e dei globuli di olio immiscibili, che consente di rimuovere l'olio libero dalla superficie delle acque reflue.

                                    Stripping con acqua acida

                                    L'acqua contenente solfuri, chiamata acqua acida, viene prodotta nei processi di cracking catalitico e hydro-treating, e ogni volta che il vapore viene condensato in presenza di gas contenenti idrogeno solforato.

                                    Lo stripping viene utilizzato su acque reflue contenenti solfuri e/o ammoniaca e l'estrazione con solvente viene utilizzata per rimuovere i fenoli dalle acque reflue. Le acque reflue che devono essere riciclate possono richiedere il raffreddamento per rimuovere il calore e/o l'ossidazione mediante spruzzatura o strippaggio dell'aria per rimuovere eventuali residui di fenoli, nitrati e ammoniaca.

                                    Trattamento secondario

                                    Dopo il pretrattamento, i solidi sospesi vengono rimossi mediante sedimentazione o flottazione ad aria. Le acque reflue con bassi livelli di solidi vengono vagliate o filtrate e possono essere aggiunti agenti flocculanti per favorire la separazione. I materiali con elevate caratteristiche di adsorbimento vengono utilizzati nei filtri a letto fisso o aggiunti alle acque reflue per formare un impasto liquido che viene rimosso mediante sedimentazione o filtrazione. I processi di trattamento secondario degradano biologicamente e ossidano la materia organica solubile mediante l'uso di fanghi attivi, lagune non aerate o aerate, metodi di filtrazione percolante o trattamenti anaerobici. Ulteriori metodi di trattamento vengono utilizzati per rimuovere oli e sostanze chimiche dalle acque reflue.

                                    Trattamento terziario

                                    I trattamenti terziari rimuovono inquinanti specifici al fine di soddisfare i requisiti normativi di scarico. Questi trattamenti includono clorazione, ozonizzazione, scambio ionico, osmosi inversa, adsorbimento di carbone attivo e altri. L'ossigeno compresso può essere diffuso nei flussi di acque reflue per ossidare determinate sostanze chimiche o per soddisfare i requisiti normativi sul contenuto di ossigeno.

                                    Torri di raffreddamento

                                    Le torri di raffreddamento rimuovono il calore dall'acqua di processo mediante evaporazione e trasferimento di calore latente tra acqua calda e aria. I due tipi di torri sono controcorrente e a flusso incrociato.

                                      • Nel raffreddamento controcorrente, l'acqua di processo calda viene pompata nel plenum superiore e lasciata cadere attraverso la torre. Numerose lamelle, o ugelli spruzzatori, sono posizionate lungo tutta la lunghezza della torre per disperdere il flusso d'acqua e favorire il raffreddamento. Contemporaneamente, l'aria entra nella parte inferiore della torre, creando un flusso d'aria simultaneo contro l'acqua. Le torri a tiraggio indotto hanno i ventilatori all'uscita dell'aria. Le torri a tiraggio forzato hanno ventilatori o soffianti all'ingresso dell'aria.
                                      • Le torri a flusso incrociato introducono il flusso d'aria ad angolo retto rispetto al flusso d'acqua in tutta la struttura.

                                         

                                        L'acqua di raffreddamento ricircolata deve essere trattata per rimuovere le impurità e gli eventuali idrocarburi disciolti. Le impurità nell'acqua di raffreddamento possono corrodere e sporcare le tubazioni e gli scambiatori di calore, le incrostazioni dei sali disciolti possono depositarsi sui tubi e le torri di raffreddamento in legno possono essere danneggiate dai microrganismi.

                                        L'acqua della torre di raffreddamento può essere contaminata da materiali di processo e sottoprodotti, tra cui anidride solforosa, idrogeno solforato e anidride carbonica, con conseguenti esposizioni. Esiste la possibilità di esposizione a sostanze chimiche per il trattamento dell'acqua o all'idrogeno solforato quando le acque reflue vengono trattate insieme a torri di raffreddamento. Poiché l'acqua è satura di ossigeno per il raffreddamento con l'aria, le possibilità di corrosione aumentano. Un mezzo per prevenire la corrosione è l'aggiunta di un materiale all'acqua di raffreddamento che forma una pellicola protettiva su tubi e altre superfici metalliche.

                                        Quando l'acqua di raffreddamento è contaminata da idrocarburi, i vapori infiammabili possono evaporare nell'aria di scarico. Se è presente una fonte di ignizione o un fulmine, possono scoppiare incendi. Esistono rischi di incendio quando ci sono aree relativamente asciutte nelle torri di raffreddamento a tiraggio indotto di costruzione combustibile. La perdita di alimentazione ai ventilatori delle torri di raffreddamento o alle pompe dell'acqua può creare gravi conseguenze nelle operazioni di processo.

                                        Generazione di vapore

                                        Il vapore viene prodotto attraverso le operazioni di riscaldamento e caldaia negli impianti centrali di generazione del vapore e in varie unità di processo, utilizzando il calore dei gas di combustione o altre fonti. I sistemi di generazione del vapore includono:

                                          • riscaldatori (fornaci), con i loro bruciatori e un sistema di aria comburente
                                          • sistemi di tiraggio o pressione per rimuovere i fumi dal forno, soffiatori di fuliggine e sistemi ad aria compressa che sigillano le aperture per impedire la fuoriuscita dei fumi
                                          • caldaie, costituite da una serie di tubi che trasportano la miscela acqua/vapore attraverso il focolare garantendo il massimo trasferimento di calore (questi tubi corrono tra i tamburi di distribuzione del vapore nella parte superiore della caldaia e i tamburi di raccolta dell'acqua nella parte inferiore della caldaia)
                                          • cilindri di vapore per raccogliere il vapore e indirizzarlo al surriscaldatore prima che entri nel sistema di distribuzione del vapore.

                                                 

                                                L'operazione potenzialmente più pericolosa nella generazione di vapore è l'avvio del riscaldatore. Una miscela infiammabile di gas e aria può accumularsi a causa della perdita di fiamma in uno o più bruciatori durante lo spegnimento. Per ogni diverso tipo di unità sono richieste procedure di avviamento specifiche, incluso lo spurgo prima dello spegnimento e le procedure di emergenza in caso di mancata accensione o perdita di fiamma del bruciatore. Se l'acqua di alimentazione è bassa e le caldaie sono asciutte, i tubi si surriscaldano e si guastano. L'acqua in eccesso verrà trasportata nel sistema di distribuzione del vapore, causando danni alle turbine. Le caldaie dovrebbero avere sistemi di spurgo continui o intermittenti per rimuovere l'acqua dai corpi cilindrici del vapore e per limitare l'accumulo di incrostazioni sulle pale delle turbine e sui tubi del surriscaldatore. Bisogna fare attenzione a non surriscaldare il surriscaldatore durante l'avvio e lo spegnimento. Fonti di combustibile alternative dovrebbero essere fornite in caso di perdita di gas combustibile a causa dell'arresto o dell'emergenza dell'unità di raffineria.

                                                Combustibile del riscaldatore

                                                Nei riscaldatori può essere utilizzato uno qualsiasi o qualsiasi combinazione di combustibili, inclusi gas di raffineria, gas naturale, olio combustibile e carbone in polvere. Il gas di scarico della raffineria viene raccolto dalle unità di processo e combinato con gas naturale e GPL in un fusto di bilanciamento del gas combustibile. Il tamburo di bilanciamento fornisce una pressione costante del sistema, un contenuto di BTU (energia) abbastanza stabile e la separazione automatica dei liquidi sospesi nei vapori gassosi e impedisce il trascinamento di grosse quantità di condensa nel sistema di distribuzione.

                                                L'olio combustibile è tipicamente una miscela di greggio di raffineria e residui di prima distillazione e crackizzati, miscelati con altri prodotti. Il sistema dell'olio combustibile fornisce combustibile agli aerotermi e ai generatori di vapore alle temperature e pressioni richieste. L'olio combustibile viene riscaldato alla temperatura di pompaggio, aspirato attraverso un filtro di aspirazione grossolano, pompato in un riscaldatore di controllo della temperatura e quindi attraverso un filtro a maglia fine prima di essere bruciato. I recipienti di sfondamento, forniti nelle unità di processo, vengono utilizzati per rimuovere i liquidi dal gas combustibile prima della combustione.

                                                In un esempio di generazione di calore dell'unità di processo, le caldaie a monossido di carbonio (CO) recuperano il calore nelle unità di cracking catalitico mentre il monossido di carbonio nei gas di combustione viene bruciato per completare la combustione. In altri processi, le unità di recupero del calore residuo utilizzano il calore dei fumi per produrre vapore.

                                                Distribuzione del vapore

                                                Il vapore viene tipicamente generato da riscaldatori e caldaie combinati in un'unica unità. Il vapore esce dalle caldaie alla massima pressione richiesta dalle unità di processo o dal generatore elettrico. La pressione del vapore viene quindi ridotta nelle turbine che azionano pompe di processo e compressori. Quando il vapore di raffineria viene utilizzato anche per azionare i generatori a turbina a vapore per produrre elettricità, il vapore deve essere prodotto a una pressione molto più elevata di quella richiesta per il vapore di processo. Il sistema di distribuzione del vapore è costituito da valvole, raccordi, tubazioni e raccordi adeguati alla pressione del vapore trasportato. La maggior parte del vapore utilizzato nella raffineria viene condensato in acqua negli scambiatori di calore e riutilizzato come acqua di alimentazione della caldaia o scaricato nel trattamento delle acque reflue.

                                                Acqua di alimentazione del vapore

                                                La fornitura di acqua di alimentazione è una parte importante della generazione di vapore. Devono esserci sempre tante libbre d'acqua che entrano nel sistema di generazione del vapore quante sono le libbre di vapore che ne escono. L'acqua utilizzata nella generazione del vapore deve essere priva di contaminanti, inclusi minerali e impurità disciolte, che possono danneggiare il sistema o comprometterne il funzionamento. I materiali in sospensione come limo, liquami e olio, che formano incrostazioni e fanghi, vengono coagulati o filtrati dall'acqua. I gas disciolti, in particolare l'anidride carbonica e l'ossigeno che causano la corrosione della caldaia, vengono rimossi mediante disaerazione e trattamento. I minerali disciolti come sali metallici, calcio e carbonati, che causano depositi di incrostazioni, corrosione e pale delle turbine, vengono trattati con calce o carbonato di sodio per farli precipitare fuori dall'acqua. A seconda delle sue caratteristiche, l'acqua grezza di alimentazione della caldaia può essere trattata mediante chiarificazione, sedimentazione, filtrazione, scambio ionico, disaerazione e trattamento interno. Anche l'acqua di raffreddamento ricircolata deve essere trattata per rimuovere idrocarburi e altri contaminanti.

                                                Riscaldatori di processo, scambiatori di calore e raffreddatori

                                                I riscaldatori di processo e gli scambiatori di calore preriscaldano le materie prime nelle torri di distillazione e nei processi di raffinazione alle temperature di reazione. La maggior parte del calore fornito alle unità di processo proviene da riscaldatori a fuoco presenti su unità di preriscaldamento del greggio e di reforming, riscaldatori di coker e ribollitori a grande colonna, che sono alimentati da raffineria o gas naturale, distillati e oli residui. I riscaldatori sono generalmente progettati per operazioni di processo specifiche e la maggior parte sono cilindrici verticali o a scatola. Gli scambiatori di calore utilizzano vapore o idrocarburi caldi, trasferiti da qualche altra sezione del processo, per l'apporto di calore.

                                                Il calore viene inoltre rimosso da alcuni processi mediante scambiatori di aria e acqua, ventole ad alette, raffreddatori di gas e liquidi e condensatori aerei o trasferendo il calore ad altri sistemi. Il sistema di refrigerazione meccanico a compressione di vapore di base è progettato per servire una o più unità di processo e comprende un evaporatore, un compressore, un condensatore, controlli e tubazioni. I refrigeranti comuni sono acqua, miscela di alcool/acqua o varie soluzioni di glicole.

                                                È necessario un mezzo per fornire un adeguato tiraggio o spurgo del vapore per ridurre la possibilità di esplosioni quando si accendono fuochi nei forni di riscaldamento. Per ogni tipologia di unità sono richieste specifiche procedure di avviamento e di emergenza. Se il fuoco colpisce i ventilatori delle alette, potrebbe verificarsi un guasto a causa del surriscaldamento. Se un prodotto infiammabile fuoriesce da uno scambiatore di calore o da un refrigeratore a causa di una perdita, potrebbe verificarsi un incendio.

                                                È necessario prestare attenzione per garantire che tutta la pressione venga rimossa dai tubi del riscaldatore prima di rimuovere qualsiasi collettore o tappo di montaggio. Si dovrebbe prendere in considerazione la possibilità di prevedere uno scarico della pressione nei sistemi di tubazioni dello scambiatore di calore nel caso in cui siano bloccati mentre sono pieni di liquido. Se i controlli falliscono, potrebbero verificarsi variazioni di temperatura e pressione su entrambi i lati dello scambiatore di calore. Se i tubi dello scambiatore di calore si guastano e la pressione di processo è maggiore della pressione del riscaldatore, il prodotto potrebbe entrare nel riscaldatore con conseguenze a valle. Se la pressione è inferiore, il flusso del riscaldatore potrebbe entrare nel flusso del fluido di processo. Se si verifica una perdita di circolazione nei refrigeratori di liquido o gas, l'aumento della temperatura del prodotto potrebbe influire sulle operazioni a valle, richiedendo uno scarico della pressione.

                                                A seconda del combustibile, del funzionamento del processo e della progettazione dell'unità, esiste la possibilità di esposizione a idrogeno solforato, monossido di carbonio, idrocarburi, fanghi dell'acqua di alimentazione delle caldaie a vapore e sostanze chimiche per il trattamento delle acque. Evitare il contatto della pelle con lo scarico della caldaia che può contenere composti fenolici. È possibile l'esposizione a calore radiante, vapore surriscaldato e idrocarburi caldi.

                                                Sistemi di scarico della pressione e svasatura

                                                I controlli tecnici incorporati nei processi includono la riduzione delle concentrazioni di vapori infiammabili mediante ventilazione, diluizione e inertizzazione. La pressurizzazione viene utilizzata per mantenere le sale di controllo al di sopra della pressione atmosferica al fine di ridurre la possibilità di ingresso di vapori. I sistemi di scarico della pressione sono forniti per controllare vapori e liquidi che vengono rilasciati da dispositivi di scarico della pressione e scarichi. Lo scarico della pressione è un rilascio automatico e pianificato quando la pressione di esercizio raggiunge un livello predeterminato. Lo scarico di solito si riferisce al rilascio intenzionale di materiale, come gli scarichi dall'avvio dell'unità di processo, gli scarichi del forno, gli arresti e le emergenze. La depressurizzazione del vapore è la rapida rimozione dei vapori dai recipienti a pressione in caso di emergenza. Ciò può essere ottenuto mediante l'uso di un disco di rottura, solitamente regolato a una pressione maggiore rispetto alla valvola di sicurezza.

                                                Valvole di sicurezza

                                                Le valvole di sicurezza, utilizzate per controllare le pressioni di aria, vapore, gas e vapori di idrocarburi e liquidi, si aprono in proporzione all'aumento della pressione rispetto alla normale pressione di esercizio. Le valvole di sicurezza, progettate principalmente per rilasciare elevati volumi di vapore, di solito si aprono a piena capacità. La sovrapressione necessaria per aprire le valvole di scarico del liquido, dove non è richiesto lo scarico di grandi volumi, aumenta quando la valvola si solleva a causa della maggiore resistenza della molla. Le valvole di rilascio di sicurezza pilotate, con una capacità fino a sei volte superiore alle normali valvole di sfioro, vengono utilizzate dove sono richieste una tenuta più stretta e scarichi di volume maggiore. I liquidi non volatili vengono solitamente pompati ai sistemi di separazione e recupero olio/acqua, mentre i liquidi volatili vengono inviati alle unità che operano a pressione inferiore.

                                                Razzi

                                                Un tipico sistema chiuso di scarico della pressione e torcia comprende valvole di sfiato e linee dalle unità di processo per la raccolta degli scarichi, fusti di abbattimento per separare vapori e liquidi, guarnizioni e/o gas di spurgo per la protezione dal ritorno di fiamma e un sistema di torcia e accenditore, che brucia i vapori se lo scarico diretto nell'atmosfera non è consentito. Il vapore può essere iniettato nella punta svasata per ridurre il fumo visibile.

                                                I liquidi non devono essere scaricati in un sistema di smaltimento dei vapori. I tamburi e le torce di svasatura devono essere sufficientemente grandi da gestire gli scarichi di emergenza e i tamburi richiedono uno scarico in caso di sovrapressione. Fornire valvole limitatrici di pressione laddove esista la possibilità di sovrapressione nei processi di raffineria, ad esempio a causa delle seguenti cause:

                                                  • perdita di acqua di raffreddamento, con possibile conseguente aumento della caduta di pressione nei condensatori, che a sua volta aumenta la pressione nell'unità di processo
                                                  • rapida vaporizzazione e aumento della pressione dall'iniezione di un liquido con punto di ebollizione inferiore, compresa l'acqua, in un recipiente di processo operante a temperature più elevate
                                                  • espansione del vapore e conseguente sovrapressione dovuta a vapore di processo surriscaldato, riscaldatori malfunzionanti o incendio
                                                  • guasto dei comandi automatici, bocchette chiuse, guasto dello scambiatore di calore, ecc.
                                                  • esplosione interna, reazione chimica, espansione termica, gas accumulati, ecc.
                                                  • perdita di riflusso, provocando un aumento della pressione nelle torri di distillazione.

                                                            Poiché la quantità di riflusso influisce sul volume dei vapori che escono dalla torre di distillazione, la perdita di volume provoca una caduta di pressione nei condensatori e un aumento di pressione nelle torri di distillazione.

                                                            La manutenzione è importante perché le valvole devono funzionare correttamente. I problemi comuni di funzionamento della valvola includono:

                                                              • mancata apertura alla pressione impostata a causa dell'ostruzione dell'ingresso o dell'uscita della valvola o per corrosione, impedendo il corretto funzionamento del portadisco e delle guide
                                                              • mancato riposizionamento dopo l'apertura a causa di incrostazioni, corrosione o depositi sulla sede o sulle parti in movimento, oppure a causa di solidi nel flusso di gas che tagliano il disco della valvola
                                                              • vibrazioni e apertura anticipata, dovute alla pressione di esercizio troppo vicina al set point della valvola.

                                                                   

                                                                  Utilità

                                                                  Acqua. A seconda della posizione e delle risorse della comunità, le raffinerie possono attingere alle forniture idriche pubbliche per l'acqua potabile e di processo o possono dover pompare e trattare la propria acqua potabile. Il trattamento può includere un'ampia gamma di requisiti, dalla dissalazione alla filtrazione, alla clorazione e ai test.

                                                                  Liquame. Inoltre, a seconda della disponibilità di impianti di trattamento fuori sede comunitari o privati, le raffinerie potrebbero dover provvedere all'autorizzazione, alla raccolta, al trattamento e allo scarico dei loro rifiuti sanitari.

                                                                  energia elettrica. Le raffinerie ricevono elettricità da fonti esterne o la producono in proprio, utilizzando generatori elettrici azionati da turbine a vapore o motori a gas. Le aree sono classificate in base al tipo di protezione elettrica richiesta per evitare che una scintilla inneschi vapori o contenga un'esplosione all'interno di apparecchiature elettriche. Le sottostazioni elettriche, che sono normalmente ubicate in aree non classificate, lontano da fonti di vapori di idrocarburi infiammabili o spruzzi d'acqua di torri di raffreddamento, contengono trasformatori, interruttori e interruttori di alimentazione. Le sottostazioni forniscono energia alle stazioni di distribuzione all'interno delle aree delle unità di processo. Le stazioni di distribuzione possono essere ubicate in aree classificate, a condizione che siano soddisfatti i requisiti di classificazione elettrica. Le stazioni di distribuzione utilizzano tipicamente un trasformatore a riempimento di liquido dotato di un dispositivo di disconnessione a riempimento d'olio o in aria.

                                                                  Le normali precauzioni di sicurezza elettrica, tra cui piedi asciutti, segnali di avvertimento di "alta tensione" e protezioni dovrebbero essere implementate per proteggersi dalla folgorazione. I dipendenti devono avere familiarità con le procedure di lavoro sicure dal punto di vista elettrico della raffineria. Lockout/tagout e altre pratiche di lavoro sicure appropriate dovrebbero essere implementate per prevenire l'eccitazione mentre si lavora su apparecchiature elettriche ad alta tensione. Possono verificarsi esposizioni pericolose quando si lavora intorno a trasformatori e interruttori che contengono un fluido dielettrico che richiede speciali precauzioni di manipolazione. Questi argomenti sono discussi più ampiamente altrove in questo Enciclopedia.

                                                                  Operazioni con turbine, gas e compressori d'aria

                                                                  Compressori aria e gas

                                                                  I sistemi di ventilazione di scarico delle raffinerie e di alimentazione dell'aria sono progettati per catturare o diluire gas, fumi, polveri e vapori che possono contaminare gli spazi di lavoro o l'atmosfera esterna. I contaminanti catturati vengono recuperati, se possibile, o indirizzati ai sistemi di smaltimento dopo essere stati puliti o bruciati. I sistemi di alimentazione dell'aria includono compressori, refrigeratori, serbatoi d'aria, essiccatori d'aria, controlli e tubazioni di distribuzione. I soffiatori vengono utilizzati anche per fornire aria a determinati processi. L'aria dell'impianto è fornita per il funzionamento di utensili pneumatici, rigenerazione del catalizzatore, riscaldatori di processo, decoking aria-vapore, ossidazione dell'acqua acida, addolcimento della benzina, soffiaggio dell'asfalto e altri usi. L'aria strumenti viene fornita per l'uso in strumenti e controlli pneumatici, motori pneumatici e connessioni di spurgo. Il gas vegetale, come l'azoto, viene fornito per l'inertizzazione dei recipienti e per altri usi. Entrambi i compressori alternativi e centrifughi sono utilizzati per gas e aria compressa.

                                                                  I compressori d'aria devono essere posizionati in modo che l'aspirazione non assorba vapori infiammabili o gas corrosivi. Esiste il rischio di incendio in caso di perdita nei compressori del gas. I tamburi knockout sono necessari per evitare che i picchi di liquido entrino nei compressori di gas. Se i gas sono contaminati da materiali solidi, sono necessari filtri. Il guasto dei controlli automatici del compressore influirà sui processi. Se la pressione massima potrebbe potenzialmente essere superiore alla pressione di progetto del compressore o dell'apparecchiatura di processo, è necessario prevedere uno scarico della pressione. La protezione è necessaria per le parti mobili esposte sui compressori. Gli edifici dei compressori devono essere opportunamente classificati elettricamente e predisposti per un'adeguata ventilazione.

                                                                  Quando l'aria dell'impianto viene utilizzata come riserva per l'aria degli strumenti, le interconnessioni devono essere a monte del sistema di essiccamento dell'aria degli strumenti per evitare la contaminazione degli strumenti con l'umidità. Potrebbero essere necessarie fonti alternative di alimentazione dell'aria strumenti, come l'uso di azoto, in caso di interruzioni di corrente o guasto del compressore. Applicare adeguate misure di sicurezza in modo che il gas, l'aria dell'impianto e l'aria strumentale non vengano utilizzati come fonte per respirare o per pressurizzare i sistemi di acqua potabile.

                                                                  Turbine

                                                                  Le turbine sono generalmente alimentate a gas o vapore e sono utilizzate per azionare pompe, compressori, soffianti e altre apparecchiature di processo di raffineria. Il vapore entra nelle turbine ad alte temperature e pressioni, espandendosi e guidando le pale rotanti mentre è diretto da pale fisse.

                                                                  Le turbine a vapore utilizzate per lo scarico funzionanti sotto vuoto necessitano di una valvola di sicurezza sul lato di scarico per la protezione e per mantenere il vapore in caso di mancanza di vuoto. Laddove la pressione massima di esercizio potrebbe essere maggiore della pressione di progetto, le turbine a vapore necessitano di dispositivi di sfogo. Dovrebbe essere presa in considerazione la possibilità di fornire regolatori e dispositivi di controllo della velocità eccessiva sulle turbine.

                                                                  Pompe, tubazioni e valvole

                                                                  Le pompe centrifughe e volumetriche (alternative) vengono utilizzate per movimentare idrocarburi, acqua di processo, acqua antincendio e acque reflue all'interno della raffineria. Le pompe sono azionate da motori elettrici, turbine a vapore o motori a combustione interna.

                                                                  I sistemi di tubazioni di processo e di servizio distribuiscono idrocarburi, vapore, acqua e altri prodotti in tutta la struttura. Sono dimensionati e costruiti con materiali dipendenti dal tipo di servizio, pressione, temperatura e natura dei prodotti. Sono presenti connessioni di sfiato, scarico e campionamento sulle tubazioni, nonché disposizioni per la chiusura. Vengono utilizzati diversi tipi di valvole, comprese valvole a saracinesca, valvole di bypass, valvole a globo ea sfera, valvole a maschio, valvole di blocco e sfiato e valvole di ritegno, a seconda del loro scopo operativo. Queste valvole possono essere azionate manualmente o automaticamente.

                                                                  Le valvole e la strumentazione che richiedono manutenzione o altri lavori devono essere accessibili a livello di livello o da una piattaforma operativa. Valvole telecomandate, valvole antincendio e valvole di intercettazione possono essere utilizzate per limitare la perdita di prodotto nelle linee di aspirazione della pompa in caso di perdite o incendio. Le connessioni di sfiato e drenaggio possono essere dotate di valvole a doppio blocco o di una valvola di blocco e tappo o flangia cieca per la protezione contro i rilasci. A seconda del prodotto e del servizio, potrebbe essere necessaria la prevenzione del riflusso dalla linea di scarico. Possono essere presi provvedimenti per l'espansione della tubazione, il movimento e le variazioni di temperatura per evitare la rottura. Le pompe azionate con portata ridotta o assente possono surriscaldarsi e rompersi. Il guasto dei controlli automatici della pompa potrebbe causare una deviazione della pressione e della temperatura del processo. Lo scarico della pressione nella tubazione di scarico dovrebbe essere fornito dove le pompe possono essere sovrapressurizzate.

                                                                  Stoccaggio in cisterna

                                                                  Serbatoi atmosferici e serbatoi in pressione sono utilizzati in tutta la raffineria per lo stoccaggio di greggi, idrocarburi intermedi (quelli utilizzati per la lavorazione) e prodotti finiti, sia liquidi che gassosi. Sono inoltre previsti serbatoi per acqua antincendio, acque di processo e trattamento, acidi, aria e idrogeno, additivi e altri prodotti chimici. Il tipo, la costruzione, la capacità e l'ubicazione dei serbatoi dipende dal loro utilizzo e dalla natura, tensione di vapore, punti di infiammabilità e punti di scorrimento dei materiali stoccati. Nelle raffinerie vengono utilizzati molti tipi di serbatoi, i più semplici sono i serbatoi fuori terra a tetto conico per lo stoccaggio di liquidi combustibili (non volatili) come gasolio, oli combustibili e oli lubrificanti. Serbatoi con tetto galleggiante aperto e coperto (interno), che immagazzinano liquidi infiammabili (volatili) come benzina e petrolio greggio, limitano la quantità di spazio tra la parte superiore del prodotto e il tetto del serbatoio al fine di mantenere un ambiente ricco di vapore atmosfera per impedire l'accensione.

                                                                  Esiste il rischio di incendio se i serbatoi di stoccaggio degli idrocarburi sono riempiti eccessivamente o sviluppano perdite che consentono la fuoriuscita di liquidi e vapori e raggiungono fonti di ignizione. Le raffinerie dovrebbero stabilire procedure manuali di misurazione e ricezione del prodotto per controllare i traboccamenti o fornire sistemi automatici di controllo e segnalazione di traboccamento sui serbatoi. I serbatoi possono essere dotati di sistemi antincendio schiuma-acqua fissi o semifissi. Valvole telecomandate, valvole di intercettazione e valvole antincendio possono essere fornite ai serbatoi per lo svuotamento o la chiusura in caso di incendio all'interno del serbatoio o nell'argine del serbatoio o nell'area di stoccaggio. I programmi di sfiato, pulizia e ingresso in spazi ristretti dei serbatoi vengono utilizzati per controllare il lavoro all'interno dei serbatoi, mentre i sistemi di autorizzazione al lavoro a caldo vengono utilizzati per controllare le fonti di ignizione all'interno e intorno ai serbatoi di stoccaggio.

                                                                  Movimentazione, spedizione e trasporto

                                                                  Il caricamento di gas e idrocarburi liquidi in oleodotti, vagoni cisterna, autocisterne e navi marittime e chiatte per il trasporto ai terminali e ai consumatori è l'operazione finale della raffineria. Le caratteristiche del prodotto, le esigenze di distribuzione, i requisiti di spedizione, la prevenzione degli incendi, la protezione ambientale e i criteri operativi sono importanti nella progettazione di banchine marittime, scaffalature di carico e collettori di tubazioni. Le procedure operative devono essere stabilite e accettate dal mittente e dal destinatario e le comunicazioni devono essere mantenute durante il trasferimento del prodotto. I camion cisterna e i vagoni cisterna ferroviari possono essere caricati dall'alto o dal basso. Il carico e lo scarico del gas di petrolio liquefatto (GPL) richiede considerazioni speciali oltre a quelle per gli idrocarburi liquidi. Ove richiesto, i sistemi di recupero dei vapori devono essere forniti presso le scaffalature di carico e le banchine marittime.

                                                                  Pratiche di lavoro sicure e adeguati dispositivi di protezione individuale possono essere necessari durante il carico o lo scarico, la pulizia di fuoriuscite o perdite, o durante la misurazione, l'ispezione, il campionamento o l'esecuzione di attività di manutenzione sulle strutture di carico o sui sistemi di recupero dei vapori. La consegna deve essere interrotta o deviata in caso di emergenza come un camion cisterna o un riempimento eccessivo del compartimento di un vagone cisterna.

                                                                  Nelle raffinerie vengono utilizzate diverse sostanze chimiche pericolose e tossiche, che variano da piccole quantità di reagenti di prova utilizzati nei laboratori a grandi quantità di acido solforico e acido fluoridrico utilizzati nella lavorazione alcalina. Queste sostanze chimiche devono essere ricevute, conservate e maneggiate correttamente. I produttori di sostanze chimiche forniscono informazioni sulla sicurezza dei materiali che possono essere utilizzate dalle raffinerie per sviluppare procedure di sicurezza, controlli tecnici, requisiti di protezione personale e procedure di risposta alle emergenze per la manipolazione di sostanze chimiche.

                                                                  La natura del pericolo nelle strutture di carico e scarico dipende dai prodotti che vengono caricati e dai prodotti precedentemente trasportati nel vagone cisterna, nell'autocisterna o nella nave. L'incollaggio equalizza la carica elettrica tra la rastrelliera di carico e l'autocisterna o il vagone cisterna. La messa a terra impedisce il flusso di correnti vaganti nelle strutture di carico di camion e rotaie. Le flange isolanti vengono utilizzate sui collegamenti delle tubazioni del bacino marittimo per prevenire l'accumulo e le scariche di elettricità statica. I rompifiamma sono installati nel rack di carico e nelle linee di recupero dei vapori marini per prevenire il ritorno di fiamma. Laddove è consentito il carico dell'interruttore, devono essere stabilite e seguite procedure sicure.

                                                                  I sistemi di intercettazione automatici o manuali alle testate di alimentazione dovrebbero essere forniti nei rack di caricamento dall'alto e dal basso e nei bacini marini in caso di perdite o traboccamenti. Potrebbe essere necessaria una protezione anticaduta, come i corrimano, per banchine e scaffalature con caricamento dall'alto. I sistemi di drenaggio e recupero possono essere forniti alle scaffalature di carico per il drenaggio delle tempeste, alle banchine e per gestire fuoriuscite e perdite. Sono necessarie precauzioni negli impianti di caricamento del GPL per non sovraccaricare o sovrapressurizzare autocisterne e autocarri.

                                                                  Attività e strutture di supporto alla raffineria

                                                                  Per supportare i processi di raffinazione sono necessari diversi impianti, attività e programmi, ognuno dei quali ha i propri specifici requisiti di sicurezza e salute, a seconda dell'ubicazione della raffineria e delle risorse disponibili.

                                                                  Attività amministrative

                                                                  Per garantire il funzionamento continuo di una raffineria è necessaria un'ampia varietà di attività di supporto amministrativo, a seconda della filosofia dell'azienda di raffinazione e della disponibilità di servizi alla comunità. La funzione che controlla i movimenti del petrolio in entrata, all'interno e in uscita dalla raffineria è esclusiva delle raffinerie. Le funzioni amministrative possono essere suddivise come segue. Il funzionamento quotidiano delle unità di processo è la funzione operativa. Un'altra funzione è responsabile di assicurare che siano stati presi accordi per una fornitura continua di greggio. Altre attività funzionali includono servizi medici (sia di emergenza che di assistenza sanitaria continua), servizi di ristorazione, servizi di ingegneria, servizi di pulizie e funzioni amministrative e gestionali di routine comuni alla maggior parte dei settori, come contabilità, acquisti, relazioni umane e così via. La funzione di formazione della raffineria è responsabile della formazione professionale e delle competenze dei supervisori e dei dipendenti, compresa la formazione iniziale, di aggiornamento e correttiva, nonché dell'orientamento e della formazione dei dipendenti e degli appaltatori nella risposta alle emergenze e nelle pratiche e procedure di lavoro sicure.

                                                                  Costruzione e manutenzione

                                                                  Il continuo funzionamento sicuro delle raffinerie dipende dall'istituzione e dall'attuazione di programmi e procedure per la manutenzione regolare e preventiva e per garantire la sostituzione quando necessario. Turnaround, in cui l'intera raffineria o intere unità di processo verranno arrestate per l'intera attrezzatura e la sostituzione in una sola volta, è un tipo di programma di manutenzione preventiva unico per l'industria di processo. Le attività di integrità meccanica, come l'ispezione, la riparazione, il collaudo e la certificazione di valvole e dispositivi di sicurezza, che fanno parte del programma di gestione della sicurezza dei processi, sono importanti per il continuo funzionamento sicuro di una raffineria, così come gli ordini di lavoro di manutenzione per la continua efficacia di il programma di “gestione del cambiamento” di raffineria. I programmi di permesso di lavoro controllano il lavoro a caldo e il lavoro sicuro, come l'isolamento e il blocco e l'ingresso in spazi ristretti. Le officine di manutenzione e strumentazione hanno scopi che includono:

                                                                    • lavoro delicato e preciso per testare, mantenere e calibrare controlli, strumenti e computer di processo di raffineria
                                                                    • saldatura
                                                                    • riparazione e revisione di attrezzature
                                                                    • manutenzione veicolo
                                                                    • falegnameria e così via.

                                                                             

                                                                            La sicurezza e la salute della costruzione e della manutenzione si basano su alcuni dei seguenti programmi.

                                                                            Isolamento

                                                                            La manutenzione, la riparazione e la sostituzione in sicurezza delle apparecchiature all'interno delle unità di processo spesso richiedono l'isolamento di serbatoi, recipienti e linee per impedire la possibilità che liquidi o vapori infiammabili entrino in un'area in cui vengono eseguiti lavori a caldo. L'isolamento si ottiene normalmente scollegando e chiudendo tutte le tubazioni che portano da o verso una nave; accecare o sopprimere il tubo in corrispondenza di una connessione vicino al serbatoio o al recipiente; oppure chiudendo una doppia serie di valvole di blocco sulla tubazione, se prevista, e aprendo una valvola di sfiato tra le due valvole chiuse.

                                                                            Blocco/etichettatura

                                                                            I programmi di lockout e tagout impediscono l'attivazione involontaria di apparecchiature elettriche, meccaniche, idrauliche o pneumatiche durante la riparazione o la manutenzione. Tutte le apparecchiature alimentate elettricamente devono avere l'interruttore automatico o l'interruttore principale bloccato o contrassegnato e testato per garantire la non operatività, prima di iniziare il lavoro. Le apparecchiature meccaniche, idrauliche e pneumatiche devono essere diseccitate e avere la fonte di alimentazione bloccata o contrassegnata prima di iniziare il lavoro. Anche le linee di chiusura delle valvole su cui si sta lavorando o che sono isolate devono essere bloccate o contrassegnate per impedire l'apertura non autorizzata.

                                                                            Metallurgia

                                                                            La metallurgia viene utilizzata per garantire la resistenza e l'integrità continue di linee, recipienti, serbatoi e reattori soggetti a corrosione da acidi, corrosivi, acqua acida e gas e altri prodotti chimici creati e utilizzati nella lavorazione del petrolio greggio. In tutta la raffineria vengono impiegati metodi di prova non distruttivi per rilevare l'eccessiva corrosione e l'usura prima che si verifichino guasti. Sono necessarie adeguate precauzioni di sicurezza per evitare esposizioni eccessive ai lavoratori che maneggiano o sono esposti ad apparecchiature per test radioattivi, coloranti e sostanze chimiche.

                                                                            Magazzini

                                                                            I magazzini immagazzinano non solo le parti, i materiali e le attrezzature necessarie per le continue operazioni di raffinazione, ma immagazzinano anche prodotti chimici confezionati e additivi che vengono utilizzati nella manutenzione, nella lavorazione e nella miscelazione. I magazzini possono anche mantenere scorte di indumenti e dispositivi di protezione individuale richiesti, inclusi elmetti, guanti, grembiuli, protezioni per occhi e viso, protezioni respiratorie, calzature di sicurezza e impermeabili, indumenti ignifughi e indumenti protettivi contro gli acidi. È necessario un corretto stoccaggio e separazione di liquidi infiammabili e combustibili e di sostanze chimiche pericolose per prevenire fuoriuscite, incendi e miscelazione di prodotti incompatibili.

                                                                            Laboratori

                                                                            I laboratori sono responsabili della determinazione dei valori e della consistenza dei greggi prima della lavorazione, nonché dell'esecuzione dei test necessari per il controllo della qualità del prodotto finito. Il personale di laboratorio dovrebbe essere addestrato a riconoscere i pericoli inerenti alla manipolazione e alla miscelazione di sostanze chimiche tossiche e liquidi infiammabili e fornire protezione a se stesso e agli altri.

                                                                            Sicurezza e igiene ambientale e del lavoro

                                                                            Altre importanti attività di supporto alla raffineria sono la sicurezza, la prevenzione e protezione incendi, la tutela dell'ambiente e l'igiene industriale. Queste possono essere fornite come funzioni separate o integrate nelle operazioni di raffineria. Le attività di sicurezza, preparazione e risposta alle emergenze, prevenzione e protezione dagli incendi sono spesso di competenza della stessa funzione all'interno di una raffineria.

                                                                            La funzione di sicurezza partecipa ai programmi di gestione della sicurezza dei processi nell'ambito dei team di revisione del progetto, revisione pre-costruzione e costruzione e revisione pre-avviamento. La sicurezza spesso assiste nel processo di qualificazione degli appaltatori, rivede le attività degli appaltatori e indaga sugli incidenti che coinvolgono dipendenti e appaltatori. Il personale addetto alla sicurezza può essere responsabile della supervisione delle attività soggette a autorizzazione, come l'ingresso in spazi confinati e il lavoro a caldo, e del controllo della disponibilità e prontezza di estintori portatili, strutture di decontaminazione, docce di sicurezza, postazioni per il lavaggio oculare, dispositivi di rilevamento e allarmi fissi e dispositivi di emergenza autorespiratore collocato in posizioni strategiche in caso di rilascio di gas tossico.

                                                                            Programmi di sicurezza. La funzione di sicurezza della raffineria di solito ha la responsabilità dello sviluppo e dell'amministrazione di vari programmi di sicurezza e prevenzione degli incidenti, inclusi, ma non limitati a, i seguenti:

                                                                              • progettazione, costruzione e revisione della sicurezza pre-avviamento
                                                                              • indagini e rapporti su incidenti, inconvenienti e mancati incidenti
                                                                              • piani di preparazione alle emergenze e programmi di risposta
                                                                              • programma di sicurezza dell'appaltatore
                                                                              • pratiche e procedure di lavoro sicure
                                                                              • blocco/tagout
                                                                              • ingresso in spazi confinati e inerti
                                                                              • impalcatura
                                                                              • sicurezza elettrica, messa a terra delle apparecchiature e programma di protezione dai guasti
                                                                              • protezione della macchina
                                                                              • segnaletica e avvisi di sicurezza
                                                                              • lavoro a caldo, lavoro sicuro e sistemi di permessi di ingresso.

                                                                                                     

                                                                                                    Vigili del fuoco. I vigili del fuoco della raffineria e i soccorritori possono essere membri dei vigili a tempo pieno; dipendenti di raffineria designati, come operatori e personale di manutenzione che sono addestrati e assegnati a rispondere in aggiunta ai loro normali compiti; o una combinazione di entrambi. Oltre agli incendi, le brigate rispondono tradizionalmente ad altri incidenti di raffineria come il rilascio di acido o gas, il salvataggio da navi o cisterne, sversamenti e così via. La funzione di protezione antincendio può essere responsabile dell'ispezione e del collaudo di rilevatori e segnali antincendio e di sistemi e attrezzature antincendio fissi e portatili, inclusi autopompe, pompe antincendio, linee idriche antincendio, idranti, manichette e ugelli.

                                                                                                    Lo spegnimento degli incendi di raffineria differisce dal normale spegnimento degli incendi perché, piuttosto che estinguere, è spesso preferibile consentire a determinati incendi di continuare a bruciare. Inoltre, ogni tipo di idrocarburo liquido, gas e vapore ha caratteristiche chimiche del fuoco uniche che devono essere comprese a fondo per controllarne al meglio gli incendi. Ad esempio, l'estinzione di un incendio di vapori di idrocarburi senza prima arrestare il rilascio di vapore, creerebbe solo una nuvola di gas vapore continua con la probabilità di riaccensione ed esplosione. Gli incendi in serbatoi contenenti greggio e residui pesanti devono essere gestiti con specifiche tecniche antincendio per evitare la possibilità di un'esplosione o di un traboccamento del serbatoio.

                                                                                                    Gli incendi di idrocarburi vengono spesso estinti arrestando il flusso del prodotto e consentendo al fuoco di spegnersi mentre si applica acqua di raffreddamento per proteggere le apparecchiature, i serbatoi e i recipienti adiacenti dall'esposizione al calore. Molti sistemi antincendio fissi sono progettati con questo scopo specifico. La lotta contro gli incendi nelle unità di processo sotto pressione richiede particolare attenzione e formazione, in particolare quando sono coinvolti catalizzatori come l'acido fluoridrico. Per estinguere gli incendi di idrocarburi e controllare le emissioni di vapore possono essere utilizzati speciali prodotti chimici antincendio, come polvere secca e soluzioni acqua-schiuma.

                                                                                                    Preparazione alle emergenze. Le raffinerie devono sviluppare e attuare piani di risposta alle emergenze per una serie di diverse situazioni potenziali, tra cui esplosioni, incendi, rilasci e salvataggi. I piani di emergenza dovrebbero includere l'uso di assistenza esterna, inclusi appaltatori, aiuti governativi e reciproci, nonché la disponibilità di forniture e attrezzature speciali, come schiuma antincendio e materiali di contenimento e adsorbimento delle fuoriuscite.

                                                                                                    Test di gas e vapori

                                                                                                    Il monitoraggio, il campionamento e i test di gas, particolato e vapore nelle raffinerie vengono condotti per garantire che il lavoro possa essere svolto in sicurezza e che i processi possano essere eseguiti senza esposizioni tossiche o pericolose, esplosioni o incendi. I test atmosferici vengono condotti utilizzando una varietà di strumenti e tecniche per misurare il contenuto di ossigeno, i vapori e i gas di idrocarburi e per determinare i livelli di esposizione pericolosi e tossici. Gli strumenti devono essere adeguatamente calibrati e regolati prima dell'uso, da parte di personale qualificato, per garantire misurazioni affidabili e accurate. A seconda del luogo di lavoro, dei potenziali pericoli e del tipo di lavoro svolto, i test, il campionamento e il monitoraggio possono essere condotti prima dell'inizio del lavoro, o a intervalli specificati durante il lavoro, o continuamente durante il corso del lavoro.

                                                                                                    Quando si stabiliscono le procedure di raffinazione per il campionamento e l'analisi di atmosfere infiammabili, inerti e tossiche, si dovrebbe prendere in considerazione l'uso di dispositivi di protezione individuale, compresa un'adeguata protezione respiratoria. Va notato che i respiratori a canestro non sono adatti per atmosfere carenti di ossigeno. I requisiti di prova dovrebbero dipendere dal grado di rischio che sarebbe presente in caso di guasto dello strumento.

                                                                                                    I test delle seguenti sostanze possono essere eseguiti utilizzando apparecchiature portatili o strumentazione fissa:

                                                                                                    Oxygen. I contatori di gas combustibili funzionano bruciando un minuscolo campione dell'atmosfera sottoposta a test. Per ottenere una lettura accurata del gas combustibile, nell'atmosfera deve essere presente un minimo del 10% e un massimo del 25% di ossigeno. La quantità di ossigeno presente nell'atmosfera viene determinata utilizzando un misuratore di ossigeno prima o contemporaneamente all'utilizzo del misuratore di gas combustibile. Il test per l'ossigeno è essenziale quando si lavora in spazi ristretti o chiusi, poiché l'ingresso senza protezione respiratoria (a condizione che non vi siano esposizioni tossiche) richiede normali concentrazioni di ossigeno nell'aria respirabile di circa il 21%. I misuratori di ossigeno vengono utilizzati anche per misurare la quantità di ossigeno presente negli spazi inertizzati, per garantire che non ce ne sia abbastanza presente per supportare la combustione durante il lavoro a caldo o altre operazioni.

                                                                                                    Vapori e gas di idrocarburi. Il "lavoro a caldo" è un lavoro che crea una fonte di ignizione, come la saldatura, il taglio, la molatura, la pulizia con sabbiatura, l'azionamento di un motore a combustione interna e così via, in un'area in cui esiste il potenziale di esposizione a vapori e gas infiammabili. Per eseguire lavori a caldo in sicurezza, vengono utilizzati strumenti noti come misuratori di gas combustibili per testare l'atmosfera per i vapori di idrocarburi. I vapori oi gas di idrocarburi bruciano solo se miscelati con aria (ossigeno) in determinate proporzioni e accesi. Se non c'è abbastanza vapore nell'aria, si dice che la miscela è "troppo magra per bruciare", e se c'è troppo vapore (troppo poco ossigeno), la miscela è "troppo ricca per bruciare". Le proporzioni limite sono chiamate "limiti di infiammabilità superiore e inferiore" e sono espresse come percentuale del volume di vapore nell'aria. Ciascuna molecola o miscela di idrocarburi ha diversi limiti di infiammabilità, tipicamente compresi tra circa l'1 e il 10% di vapore nell'aria. Il vapore di benzina, ad esempio, ha un limite di infiammabilità inferiore dell'1.4% e un limite di infiammabilità superiore del 7.6%.

                                                                                                    Atmosfere tossiche. Appositi strumenti vengono utilizzati per misurare i livelli di gas, vapori e particolato tossici e pericolosi che possono essere presenti nell'atmosfera in cui le persone lavorano. Queste misurazioni sono utilizzate per determinare il livello e il tipo di protezione necessaria, che può variare dalla completa ventilazione e sostituzione dell'atmosfera all'uso di dispositivi di protezione individuale e respiratoria da parte delle persone che lavorano nell'area. Esempi di esposizioni pericolose e tossiche che si possono trovare nelle raffinerie includono amianto, benzene, idrogeno solforato, cloro, anidride carbonica, acido solforico e fluoridrico, ammine, fenolo e altri.

                                                                                                    Programmi di salute e sicurezza

                                                                                                    La base per l'igiene industriale della raffineria è un programma di controlli amministrativi e ingegneristici che copre l'esposizione dell'impianto a sostanze chimiche tossiche e pericolose, la sicurezza e l'igiene del laboratorio, l'ergonomia e la sorveglianza medica.

                                                                                                    Le agenzie e le aziende di regolamentazione stabiliscono limiti di esposizione per varie sostanze chimiche tossiche e pericolose. La funzione di igiene del lavoro conduce il monitoraggio e il campionamento per misurare l'esposizione dei dipendenti a sostanze chimiche e sostanze pericolose e tossiche. Gli igienisti industriali possono sviluppare o raccomandare controlli tecnici, pratiche di lavoro preventive, sostituzione del prodotto, indumenti e dispositivi di protezione individuale o misure alternative di protezione o riduzione dell'esposizione.

                                                                                                    Programmi medici. Le raffinerie in genere richiedono esami medici preliminari e periodici per determinare la capacità del dipendente di eseguire inizialmente e successivamente il lavoro e garantire che i requisiti di lavoro continuato e le esposizioni non mettano in pericolo la salute o la sicurezza del dipendente.

                                                                                                    Protezione personale. I programmi di protezione personale dovrebbero coprire le esposizioni tipiche delle raffinerie, come il rumore, l'amianto, l'isolamento, i rifiuti pericolosi, l'idrogeno solforato, il benzene e le sostanze chimiche di processo comprese le sostanze caustiche, l'acido fluoridrico, l'acido solforico e così via. L'igiene industriale può designare i dispositivi di protezione individuale appropriati da utilizzare per varie esposizioni, tra cui pressione negativa e respiratori ad aria e protezione dell'udito, degli occhi e della pelle.

                                                                                                    La sicurezza dei prodotti. La consapevolezza della sicurezza del prodotto riguarda la conoscenza dei pericoli delle sostanze chimiche e dei materiali a cui esiste il potenziale di esposizione sul posto di lavoro e quali azioni intraprendere in caso di esposizione per ingestione, inalazione o contatto con la pelle. Vengono condotti studi tossicologici su petrolio greggio, flussi di raffineria, prodotti chimici di processo, prodotti finiti e nuovi prodotti proposti per determinare i potenziali effetti dell'esposizione sia sui dipendenti che sui consumatori. I dati vengono utilizzati per sviluppare informazioni sulla salute relative ai limiti di esposizione consentiti o alle quantità accettabili di materiali pericolosi nei prodotti. Queste informazioni sono in genere distribuite da schede di dati sulla sicurezza dei materiali (MSDS) o documenti simili e i dipendenti sono formati o istruiti sui pericoli dei materiali sul posto di lavoro.

                                                                                                    Protezione Ambientale

                                                                                                    La protezione dell'ambiente è una considerazione importante nelle operazioni di raffinazione a causa dei requisiti di conformità normativa e della necessità di conservazione man mano che i prezzi e i costi del petrolio aumentano. Le raffinerie di petrolio producono un'ampia gamma di emissioni nell'aria e nell'acqua che possono essere pericolose per l'ambiente. Alcuni di questi sono contaminanti nel greggio originale, mentre altri sono il risultato di processi e operazioni di raffinazione. Le emissioni atmosferiche includono idrogeno solforato, anidride solforosa, ossidi di azoto e monossido di carbonio (vedi tabella 2). Le acque reflue contengono tipicamente idrocarburi, materiali disciolti, solidi sospesi, fenoli, ammoniaca, solfuri, acidi, alcali e altri contaminanti. Esiste anche il rischio di fuoriuscite e perdite accidentali di un'ampia gamma di sostanze chimiche infiammabili e/o tossiche.

                                                                                                    I controlli stabiliti per contenere i rilasci di liquidi e vapori e ridurre i costi operativi includono quanto segue:

                                                                                                      • Conservazione dell'energia. I controlli includono il controllo delle perdite di vapore e i programmi di recupero della condensa per risparmiare energia e aumentare l'efficienza.
                                                                                                      • Inquinamento dell'acqua. I controlli includono il trattamento delle acque reflue nei separatori API e nei successivi impianti di trattamento, la raccolta, il contenimento e il trattamento delle acque meteoriche e i programmi di contenimento e controllo per la prevenzione delle fuoriuscite.
                                                                                                      • Inquinamento dell'aria. Poiché le raffinerie operano ininterrottamente, il rilevamento delle perdite, in particolare nelle valvole e nei collegamenti dei tubi, è importante. I controlli includono la riduzione delle emissioni e dei rilasci di vapori di idrocarburi nell'atmosfera, programmi di tenuta di valvole e raccordi di raffineria, guarnizioni di serbatoi a tetto galleggiante e programmi di contenimento del vapore e recupero del vapore per le strutture di carico e scarico e per lo sfiato di serbatoi e recipienti.
                                                                                                      • Inquinamento del suolo. La prevenzione della fuoriuscita di petrolio dall'inquinamento del suolo e dalla contaminazione delle acque sotterranee si ottiene mediante l'uso di argini e la fornitura di drenaggio a specifiche aree di contenimento protette. La contaminazione da sversamento all'interno delle aree degli argini può essere prevenuta mediante l'uso di misure di contenimento secondarie, come rivestimenti impermeabili in plastica o in argilla.
                                                                                                      • Risposta alla fuoriuscita. Le raffinerie dovrebbero sviluppare e attuare programmi per rispondere alle fuoriuscite di petrolio greggio, prodotti chimici e prodotti finiti, sia sulla terraferma che in acqua. Questi programmi possono contare su dipendenti qualificati o agenzie e appaltatori esterni per rispondere all'emergenza. Il tipo, la quantità necessaria e la disponibilità di forniture e attrezzature per la pulizia e il ripristino delle fuoriuscite, sia in loco che su chiamata, dovrebbero essere inclusi nel piano di preparazione.

                                                                                                       

                                                                                                              Di ritorno

                                                                                                              " DISCLAIMER: L'ILO non si assume alcuna responsabilità per i contenuti presentati su questo portale Web presentati in una lingua diversa dall'inglese, che è la lingua utilizzata per la produzione iniziale e la revisione tra pari del contenuto originale. Alcune statistiche non sono state aggiornate da allora la produzione della 4a edizione dell'Enciclopedia (1998)."

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