一般的なプロファイル

石油精製は、原油を別々の炭化水素グループに蒸留または分留することから始まります。 結果として得られる製品は、処理される原油の特性に直接関係しています。 これらの蒸留生成物のほとんどは、分解、改質、およびその他の変換プロセスを通じて物理的および分子構造を変更することにより、より有用な製品にさらに変換されます。 これらの製品は、その後、最終製品を製造するために、抽出、水素化処理、甘味化などのさまざまな処理および分離プロセスにかけられます。 最も単純な製油所は通常、常圧および真空蒸留に限定されていますが、統合された製油所には、分別、変換、処理、および潤滑油、重質燃料、アスファルト製造との混合が組み込まれています。 石油化学処理も含まれる場合があります。

1861 年に開設された最初の製油所では、単純な常圧蒸留によって灯油を製造していました。 その副産物にはタールとナフサが含まれていました。 石油を真空下で蒸留することにより、高品質の潤滑油を製造できることがすぐに発見されました。 しかし、その後 30 年間、灯油は消費者が最も欲しがる製品でした。 この状況を変えた XNUMX つの最も重要なイベントは次のとおりです。

• 灯油の需要を減らした電灯の発明
• ディーゼル燃料とガソリン（ナフサ）の需要を生み出した内燃機関の発明。

 

大量生産と第一次世界大戦の到来により、ガソリン車の数が劇的に増加し、それに応じてガソリンの需要が増加しました。 しかし、常圧蒸留法や減圧蒸留法では、原油から一定量のガソリンしか得られませんでした。 最初の熱分解プロセスは 1913 年に開発されました。熱分解では、重質燃料を圧力と高熱の両方にさらし、大きな分子を物理的に小さな分子に分解して、追加のガソリンと留出燃料を生成します。 1930 年代後半に、より魅力的で価値のある製品を製造するために、洗練された形式の熱分解、ビスブレーキングが開発されました。

高圧縮ガソリンエンジンが開発されるにつれて、より優れたアンチノック特性を備えた高オクタン価ガソリンが求められました。 1930 年代半ばから後半にかけて接触分解と重合プロセスが導入され、ガソリンの収率が向上し、オクタン価が高くなり、この需要が満たされました。 別の触媒プロセスであるアルキル化は、爆発物や合成ゴムの出発原料である、より高オクタン価の航空ガソリンおよび石油化学原料を製造するために、1940 年代初頭に開発されました。 その後、触媒異性化が開発され、炭化水素を変換してアルキル化原料の量を増やしました。

第二次世界大戦後、さまざまな改質プロセスが導入され、ガソリンの品質と収率が向上し、より高品質の製品が製造されました。 これらのいくつかは、触媒や水素を使用して分子を変化させ、硫黄を除去するものでした。 1960 年代を通じて、改良された触媒、および水素化分解や改質などの処理方法が開発され、ガソリンの収率が向上し、アンチノック特性が改善されました。 これらの触媒プロセスは、現代の石油化学産業の基礎を形成する二重結合 (アルケン) を持つ分子も生成しました。

最新の製油所で使用されるさまざまなプロセスの数と種類は、主に原油原料の性質と最終製品の要件によって異なります。 プロセスは、原油コスト、製品価値、ユーティリティの利用可能性、輸送などの経済的要因の影響も受けます。 さまざまなプロセスの導入の年表を表 1 に示します。

表1 精製加工の歴史のまとめ

 

基本的な精製プロセスと操作

石油精製プロセスと操作は、次の基本的な領域に分類できます。分離、変換、処理、配合と混合、補助精製操作、および精製非プロセス操作です。 簡略化されたフローチャートについては、図 1 を参照してください。

図 1. 製油所のプロセス チャート

分離. 原油は、常圧および減圧蒸留塔での分留によって物理的に分離され、「フラクション」または「カット」と呼ばれるさまざまな沸点範囲を持つ炭化水素分子のグループに分けられます。

変換. 炭化水素分子のサイズおよび/または構造を変更するために使用される変換プロセスには、次のものがあります。

• 水力分解、熱分解、接触分解、コーキング、ビスブレーキングによる分解（分割）
• アルキル化と重合による統一（結合）
• 異性化および接触改質による変質（再配置）
• 治療。

 

精製の開始以来、最終製品の性能特性に悪影響を及ぼしたり、変換プロセスの効率を低下させたりする非炭化水素、不純物、およびその他の成分を除去するために、さまざまな処理方法が使用されてきました。 処理には、溶解、吸収、沈殿などの化学反応と物理的分離の両方が含まれ、さまざまなプロセスと組み合わせが行われます。 処理方法には、芳香族およびナフテンの除去または分離、ならびに不純物および望ましくない汚染物質の除去が含まれます。 加工前の原油の脱硫、および加工中および加工後の製品の処理には、甘味料化合物と酸が使用されます。 他の処理方法には、粗脱塩、化学甘味、酸処理、粘土接触、水素化脱硫、溶媒精製、苛性洗浄、水素化処理、乾燥、溶媒抽出および溶媒脱ろうが含まれる。

調合・配合 炭化水素フラクション、添加剤、およびその他の成分を混合および組み合わせて、特定の望ましい性能特性を備えた最終製品を製造するプロセスです。

補助精錬作業. 炭化水素処理をサポートするために必要なその他の製油所操作には、ライトエンドの回収が含まれます。 酸水ストリッピング; 固形廃棄物、廃水、プロセス水の処理と冷却。 水素生産; 硫黄回収; 酸およびテールガス処理。 その他のプロセス機能は、触媒、試薬、蒸気、空気、窒素、酸素、水素、および燃料ガスを提供しています。

製油所の非プロセス施設. すべての製油所には、炭化水素プロセス操作をサポートする多数の施設、機能、機器、およびシステムがあります。 典型的なサポート操作は、熱と発電です。 製品の動き; タンク保管; 送料および手数料; フレアと救援システム; 炉とヒーター; アラームとセンサー; サンプリング、テスト、検査。 非プロセス施設およびシステムには、消防、水および保護システム、騒音および公害防止、研究所、制御室、倉庫、保守および管理施設が含まれます。

原油精製の主な製品

石油精製は、より優れた異なる製品に対する消費者の需要の変化に対応して、継続的に進化してきました。 当初のプロセス要件は、鯨油よりも安価で優れた照明用燃料源として灯油を生産することでした。 内燃機関の開発は、ベンゼン、ガソリン、ディーゼル燃料の生産につながりました。 航空機の進化により、オクタン価の高い航空ガソリンとジェット燃料が必要になりました。これは、元の精製製品である灯油の洗練された形です。 現在の製油所では、さまざまな製品が製造されており、その多くは分解プロセスや潤滑油製造の原料として、また石油化学産業で使用されています。 これらの製品は、燃料、石油化学原料、溶剤、プロセス オイル、潤滑油、およびワックス、アスファルト、コークスなどの特殊製品に大別できます。 (表 2 を参照してください。)

表2 原油精製の主な製品

二酸化硫黄

高硫黄含有燃料の燃焼からの煙道ガスは、通常、高レベルの二酸化硫黄を含んでおり、通常は水洗浄によって除去されます。

コースティクス

酸を中和し、腐食を減らすために、脱塩水に苛性剤が追加されます。 塔のオーバーヘッド中の腐食性塩化物の量を減らすために、脱塩された原油に苛性剤も添加されます。 これらは、製油所の処理プロセスで使用され、炭化水素の流れから汚染物質を除去します。

窒素酸化物と一酸化炭素

煙道ガスには最大 200 ppm の一酸化窒素が含まれており、酸素とゆっくりと反応して二酸化窒素を形成します。 一酸化窒素は水洗浄では除去されず、二酸化窒素は水に溶解して亜硝酸と硝酸を形成します。 通常、燃焼排ガスには、異常燃焼がない限り、微量の一酸化炭素しか含まれていません。

硫化水素

硫化水素は、ほとんどの原油に自然に含まれており、処理中に不安定な硫黄化合物の分解によっても生成されます。 硫化水素は非常に有毒で無色の可燃性ガスで、空気より重く、水に溶けます。 腐った卵のようなにおいがあり、曝露限界の非常に低い濃度よりもはるかに低い濃度で識別できます。 この匂いは、曝露するとほとんど即座に鈍感になるため、適切な警告を提供するために信頼することはできません. 硫化水素の存在を作業者に警告するために特別な検出器が必要であり、ガスの存在下では適切な呼吸保護具を使用する必要があります。 低レベルの硫化水素にさらされると、刺激、めまい、頭痛を引き起こしますが、規定の限度を超えるレベルにさらされると、神経系の機能低下を引き起こし、最終的には死に至ります。

酸っぱい水

酸性水は、硫化水素、アンモニア、フェノール、炭化水素、低分子量硫黄化合物を含むプロセス水です。 サワー水は、蒸留中の炭化水素フラクションの蒸気ストリッピング、触媒の再生中、または水素化処理および水素仕上げ中の硫化水素の蒸気ストリッピングによって生成されます。 サワー水は、硫化水素やアンモニアを吸収するプロセスに水を追加することによっても生成されます。

硫酸とフッ化水素酸

硫酸とフッ化水素酸は、アルキル化プロセスの触媒として使用されます。 一部の処理工程では硫酸も使用されます。

固体触媒

精製工程では、ペレットから粒状ビーズ、ダストまで、さまざまな材質、組成のさまざまな形態や形状のさまざまな固体触媒が使用されています。 押出ペレット触媒は移動床および固定床ユニットで使用されますが、流動床プロセスでは微細な球状粒子触媒が使用されます。 硫黄を除去するプロセスで使用される触媒には、コバルト、ニッケル、またはモリブデンが含浸されています。 分解ユニットは、天然粘土、シリカアルミナ、合成ゼオライトなどの酸機能触媒を使用します。 白金などの貴金属を含浸させた酸機能触媒は、異性化や改質に使用されます。 使用済みの触媒は、金属、芳香油、発がん性の多環芳香族化合物、またはその他の危険物質を含んでいる可能性があり、自然発火性である可能性があるため、特別な取り扱いと曝露からの保護が必要です。

燃料

主な燃料製品は、液化石油ガス、ガソリン、灯油、ジェット燃料、ディーゼル燃料、灯油、および残留燃料油です。

液化石油ガス（LPG）は、プロパンやブタンなどのパラフィン系炭化水素とオレフィン系炭化水素の混合物で構成され、燃料として使用するために製造され、圧力下で液体として保管および処理されます。 LPG の沸点は、約 -74 °C から
+38 °C、無色で、蒸気は空気より重く、非常に可燃性です。 労働安全衛生の観点から見た LPG の重要な特性は、蒸気圧と汚染物質の制御です。

ガソリン. 最も重要な製油所製品は自動車用ガソリンです。これは、改質油、アルキレート、脂肪族ナフサ (軽質直留ナフサ)、芳香族ナフサ (熱および接触分解ナフサ) および添加剤を含む、比較的低沸点の炭化水素留分のブレンドです。 ガソリンブレンドストックの沸点は周囲温度から約 204 °C までで、引火点は -40 °C 未満です。 ガソリンの重要な品質は、オクタン価 (アンチノック)、揮発性 (始動およびベーパーロック)、蒸気圧 (環境制御) です。 添加剤は、ガソリンの性能を高め、酸化や錆の形成を防ぐために使用されます。 航空ガソリンは高オクタン価の製品であり、高地で良好に機能するように特別にブレンドされています。

テトラエチル鉛 (TEL) およびテトラメチル鉛 (TML) は、オクタン価とアンチノック性能を向上させるガソリン添加剤です。 自動車の排気ガス中の鉛を削減するために、これらの添加剤は航空ガソリン以外では一般的に使用されなくなりました。

エチル ターシャリー ブチル エーテル (ETBE)、メチル ターシャリー ブチル エーテル (MTBE)、ターシャリー アミル メチル エーテル (TAME) およびその他の含酸素化合物は、TEL および TML の代わりに使用され、無鉛ガソリンのアンチノック性能を向上させ、一酸化炭素の排出を削減します。

ジェット燃料と灯油. 灯油はパラフィンとナフテンの混合物で、芳香族は通常 20% 未満です。 引火点は 38 °C を超え、沸点範囲は 160 °C ～ 288 °C で、照明、暖房、溶剤、ディーゼル燃料への混合に使用されます。 ジェット燃料は、凝固点、引火点、発煙点が重要な品質の中間留出灯油製品です。 商用ジェット燃料の沸点範囲は約 191 °C ～ 274 °C、軍用ジェット燃料の沸点範囲は 55 °C ～ 288 °C です。

留出燃料. ディーゼル燃料と家庭用灯油は、パラフィン、ナフテン、および芳香族の明るい色の混合物であり、適度な量のオレフィンが含まれている場合があります。 留出燃料は引火点が 60 °C を超え、沸点範囲が約 163 °C ～ 371 °C であり、多くの場合、安定性を向上させるために水素化脱硫されます。 留出燃料は可燃性であり、加熱すると蒸気を放出し、空気との可燃性混合物を形成する可能性があります。 留出燃料に要求される望ましい品質には、制御された引火点と流動点、クリーンな燃焼、貯蔵タンク内での堆積物形成の防止、および良好な始動と燃焼のための適切なディーゼル燃料セタン評価が含まれます。

残留燃料. 多くの船舶および商業および産業施設は、電力、熱、および処理のために、残留燃料または残留燃料と留出燃料の組み合わせを使用します。 残留燃料は、121 °C を超える引火点と高沸点を持つ、大きな炭化水素分子の暗色の高粘性液体混合物です。 残留燃料の重要な仕様は、粘度と低硫黄含有量 (環境制御のため) です。

健康と安全に関する考慮事項

LPG とガソリンの主な安全上の問題は火災です。 低沸点生成物の高い揮発性と高い可燃性により、蒸気は空気中に容易に蒸発し、容易に着火できる可燃性混合物を形成します。 これは認識された危険であり、特定の保管、封じ込め、取り扱いの予防措置、および火災が発生しないように蒸気の放出と発火源を確実に制御するための安全対策が必要です。 灯油やディーゼル燃料などの揮発性の低い燃料は、可燃範囲で空気と混合すると蒸気も可燃性になるため、こぼれたり発火したりしないように注意して取り扱う必要があります。 燃料蒸気を含む雰囲気で作業する場合、空気中の揮発性の高い可燃性製品蒸気の濃度は、多くの場合、可燃性下限 (LFL) の 10% 以下に制限され、揮発性が低く可燃性の製品蒸気の濃度は 20% 以下に制限されます。発火のリスクを軽減するために、適用される会社および政府の規制に応じて、% LFL。

混合気中のガソリン蒸気レベルは、通常、安全のために LFL の 10% 未満に維持されますが、この濃度は、健康上の理由から観察される暴露限界を大幅に上回っています。 空気中の少量のガソリン蒸気を吸入すると、可燃性の下限をはるかに下回ると、刺激、頭痛、めまいを引き起こす可能性がありますが、それ以上の濃度を吸入すると、意識を失い、最終的には死に至る可能性があります。 長期的な健康への影響も考えられます。 ガソリンにはベンゼンが含まれています。たとえば、既知の発がん性物質であり、許容暴露限度はわずか数 ppm です。 したがって、10% LFL 未満のレベルのガソリン蒸気雰囲気で作業する場合でも、呼吸保護や局所排気装置などの適切な産業衛生上の予防措置が必要です。

過去には、多くのガソリンにテトラエチルまたはテトラメチルアルキル鉛アンチノック添加剤が含まれていました。これは有毒であり、皮膚との接触や吸入による深刻な鉛吸収の危険をもたらします。 使用中の任意の時点で有鉛ガソリンを含むタンクまたは容器は、排気し、完全に洗浄し、特別な「空気中の鉛」試験装置で試験し、無鉛であることが証明されて、労働者が自力でガソリンを使用せずに入ることができることを保証する必要があります。酸素レベルが正常であり、タンクに無鉛ガソリンまたはその他の製品が含まれている場合でも、呼吸用空気装置が含まれているか供給されています。

ガス状の石油留分およびより揮発性の高い燃料製品は、一般に分子量に反比例して、穏やかな麻酔効果があります。 ガソリンや灯油などの低沸点液体燃料は、吸入すると重度の化学性肺炎を引き起こすため、口から吸引したり、誤って摂取したりしないでください。 ガスや蒸気は、(空気中の) 酸素を通常の呼吸レベル以下に置き換えるのに十分な高濃度で存在する場合もあります。 蒸気濃度を暴露限界以下に維持し、通常の呼吸範囲で酸素レベルを維持することは、通常、パージまたは換気によって達成されます。

分解留出物には、少量の発がん性多環芳香族炭化水素 (PAH) が含まれています。 したがって、暴露を制限する必要があります。 皮膚炎は、皮膚を脱脂する傾向があるため、ガソリン、灯油、蒸留燃料への暴露からも発症する可能性があります. 予防は、個人用保護具の使用、バリア クリーム、接触の低減、およびガソリン、灯油、または溶剤で手を洗う代わりにぬるま湯と石鹸で洗うなどの適切な衛生習慣によって達成されます。 一部の人は、ガソリンやその他の留出物を着色するために使用される染料に皮膚過敏症を持っています.

残留燃料油には微量の金属が含まれており、非常に有毒な硫化水素が混入している可能性があります。 370 °C を超える高熱分解ストックを含む残留燃料には、発がん性 PAH が含まれています。 特にタンクや容器を開けるときは、硫化水素ガスが放出される可能性があるため、適切な個人保護なしで残留燃料に繰り返しさらされることは避ける必要があります。

石油化学原料

エチレン、プロピレン、ブタジエンなど、原油精製に由来する多くの製品は、製油所の分解プロセスに由来するオレフィン系炭化水素であり、石油化学産業でプラスチック、アンモニア、合成ゴム、グリコール、すぐ。

石油系溶剤

ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキサン、ヘプタンなど、沸点や炭化水素組成を厳密に管理した各種純化合物を製造し、溶媒として使用しています。 溶媒は、その組成に応じて、芳香族または非芳香族として分類できます。 シンナー、ドライクリーニング液、脱脂剤、工業用および殺虫剤の溶剤などとしてのそれらの使用は、一般に、-18 °C をはるかに下回るものから 60 °C を超えるものまでさまざまな引火点によって決定されます。

溶剤に関連する危険性は、引火点の低い溶剤が可燃性であり、その蒸気が可燃範囲で空気と混合すると引火性があるという点で、燃料の危険性と似ています。 芳香族溶媒は通常、非芳香族溶媒よりも毒性が高くなります。

プロセスオイル

プロセス油には、高沸点範囲の直留大気圧または真空留出物の流れ、および接触分解または熱分解によって生成されるものが含まれます。 これらの複雑な混合物は、15 個を超える炭素原子を持つ大きなパラフィン系、ナフテン系、および芳香族炭化水素分子を含み、クラッキングまたは潤滑油製造の原料として使用されます。 プロセスオイルは粘度がかなり高く、沸点は 260 °C から 538 °C で、引火点は 121 °C を超えます。

プロセスオイルは肌に刺激を与え、高濃度の PAH や硫黄、窒素、酸素化合物を含んでいます。 蒸気やミストの吸入は避けるべきであり、皮膚への露出は、個人用保護具と良好な衛生慣行を使用して制御する必要があります。

潤滑剤およびグリース

潤滑油ベースストックは、特定の消費者の要件を満たすために特別な精製プロセスによって製造されます。 潤滑ベースストックは、淡色から中色、低揮発性、中粘度から高粘度のパラフィン系、ナフテン系、および芳香族オイルの混合物で、沸点範囲は 371 °C ～ 538 °C です。 解乳化剤、酸化防止剤、粘度向上剤などの添加剤を潤滑油ベースストックにブレンドして、モーター油、タービン油、作動油、工業用グリース、潤滑油、ギア油、切削油に必要な特性を提供します。 潤滑油ベース ストックの最も重要な品質は、さまざまな温度下での粘度の変化を少なくする高粘度指数です。 この特性は、原油供給原料に存在するか、または粘度指数向上添加剤の使用によって達成される可能性があります。 洗浄剤は、油の使用中に形成されたスラッジを懸濁状態に保つために添加されます。

グリースは、潤滑油と金属石鹸の混合物であり、絶縁または潤滑性を提供するために、アスベスト、グラファイト、モリブデン、シリコーン、タルクなどの特殊用途の材料が追加されています。 切削油および金属加工油は、塩素、硫黄、脂肪酸添加剤などの特別な添加剤を含む潤滑油で、熱によって反応して切削工具に潤滑と保護を提供します。 水溶性切削油に乳化剤や防菌剤を配合。

潤滑油自体は刺激がなく、毒性もほとんどありませんが、添加剤によって危険が生じる場合があります。 ユーザーは、特定の添加剤、潤滑剤、切削油、およびグリースの危険性を判断するために、サプライヤーの材料安全データ情報を参照する必要があります。 潤滑剤の主な危険は皮膚炎であり、通常は個人用保護具と適切な衛生慣行を使用することで制御できます。 場合によっては、労働者が切削油や潤滑剤に過敏になり、接触が発生しない仕事への再割り当てが必要になることがあります。 ナフテン系の切削油や軽質スピンドル油からのミストへの発がん性暴露については、いくつかの懸念がありますが、これは代替、工学的制御、または個人保護によって制御できます。 グリースへの暴露の危険性は、潤滑油の危険性に類似しており、グリースの材料または添加剤によってもたらされる危険性が追加されています。 これらの危険のほとんどは、このドキュメントの他の場所で説明されています 百科事典.

特産品

ワックス 食品の保護に使用されます。 コーティング中; 化粧品や靴磨きなどの他の製品の成分として、キャンドルの原料として。

サルファー 石油精製の結果として生成されます。 密閉されたタンク内の加熱された溶融液体として、またはコンテナ内または屋外の固体として保管されます。

コーラ ほぼ純粋な炭素であり、コークス化プロセスから生じる物理的特性に応じて、電極から木炭ブリケットまでさまざまな用途があります。

アスファルト主に舗装道路や屋根材に使用される は、ほとんどの化学物質や気象条件に対して不活性でなければなりません。

ワックスとアスファルトは周囲温度で固体であり、保管、取り扱い、輸送には高温が必要であり、火傷の危険があります。 石油ワックスは高度に精製されているため、通常、危険性はありません。 皮膚がワックスに触れると毛穴が詰まる可能性がありますが、これは適切な衛生管理によって制御できます。 アスファルトおよび溶融硫黄タンクが開かれるときの硫化水素への暴露は、適切な工学的制御または呼吸保護具を使用することによって制御できます。 硫黄は高温でも容易に発火します。 アスファルトについては、 百科事典.

石油精製プロセス

炭化水素精製とは、化学薬品、触媒、熱、圧力を使用して、原油に自然に含まれる基本的な種類の炭化水素分子を分離し、類似した分子のグループに結合することです。 精製プロセスはまた、基本分子の構造と結合パターンを、より望ましい異なる炭化水素分子と化合物に再配置します。 存在する特定の化合物ではなく、炭化水素の種類 (パラフィン系、ナフテン系、または芳香族) が、精製プロセスにおける最も重要な要素です。

製油所全体で、操作手順、安全な作業慣行、および承認された呼吸保護具を含む適切な個人用保護服と機器の使用が、火災、化学物質、微粒子、熱、騒音への暴露、およびプロセス操作、サンプリング、検査、ターンアラウンドおよびプロセス中に必要です。メンテナンス活動。 ほとんどの製油所プロセスは連続的であり、プロセスの流れは密閉された容器と配管に含まれているため、曝露の可能性は限られています。 ただし、製油所の操作が閉鎖プロセスであっても、炭化水素の液体、蒸気、またはガスの漏れまたは放出が発生すると、プロセスユニット全体のヒーター、炉、および熱交換器が発火源になるため、火災の可能性が存在します。

原油前処理

脱塩

原油には、多くの場合、水、無機塩、懸濁物質、水溶性微量金属が含まれています。 精製プロセスの最初のステップは、脱塩（脱水）によってこれらの汚染物質を除去して、機器の腐食、目詰まり、ファウリングを減らし、処理ユニット内の触媒の被毒を防ぐことです。 化学的脱塩、静電分離、およびろ過は、原油の脱塩の XNUMX つの典型的な方法です。 化学的脱塩では、水と化学界面活性剤（抗乳化剤）を原油に加え、加熱して塩分やその他の不純物を水に溶解または付着させ、タンクに保持して沈殿させます。 電気的脱塩は、沈殿槽の底部に浮遊する水球を濃縮するために、高電圧の静電荷を適用します。 界面活性剤は、原油に浮遊物質が多い場合にのみ添加されます。 あまり一般的ではない XNUMX つ目のプロセスでは、珪藻土をろ過媒体として使用して、加熱した原油をろ過します。

化学的および静電的脱塩では、粗原料を 66 °C ～ 177 °C に加熱して粘度と表面張力を下げ、水の混合と分離を容易にします。 温度は、原油原料の蒸気圧によって制限されます。 脱塩の両方の方法は連続的です。 水洗液のpHを調整するために苛性アルカリまたは酸を添加し、腐食を抑えるためにアンモニアを添加することができます。 排水は、汚染物質とともに沈殿槽の底部から排水処理施設に排出されます。 脱塩された原油は、沈殿槽の上部から連続的に抜き出され、常圧原油蒸留（精留）塔に送られます。 (図 2 参照)

図2 脱塩（前処理）工程

不適切な脱塩は、すべての製油所プロセス ユニットのヒーター チューブと熱交換器の汚れを引き起こし、製品の流れと熱伝達を制限し、圧力と温度の上昇による故障を引き起こします。 脱塩ユニットに過度の圧力をかけると、故障の原因になります。

原油中の硫化水素、塩化水素、ナフテン酸 (有機) 酸およびその他の汚染物質の存在によって発生する腐食も、機器の故障の原因となります。 腐食は、中和された塩 (塩化アンモニウムと硫化アンモニウム) が凝縮水で湿ると発生します。 脱塩は閉鎖的なプロセスであるため、漏れや放出が発生しない限り、原油やプロセス化学物質にさらされる可能性はほとんどありません。 ヒーターの漏れにより、原油の低沸点成分が放出され、火災が発生する可能性があります。

脱塩中に、アンモニア、粉末解乳化剤、腐食剤、および/または酸にさらされる可能性があります。 酸っぱい原油を脱塩する際に高い操作温度が使用される場合、硫化水素が存在します。 粗原料と使用される処理化学物質に応じて、廃水にはさまざまな量の塩化物、硫化物、重炭酸塩、アンモニア、炭化水素、フェノール、および懸濁物質が含まれます。 珪藻土をろ過に使用する場合、珪藻土には非常に細かい粒子サイズのシリカが含まれている可能性があり、呼吸器に危険を及ぼす可能性があるため、曝露を最小限に抑えるか、制御する必要があります。

原油分離プロセス

石油精製の最初のステップは、常圧および減圧蒸留塔での原油の分留です。 加熱された原油は、物理的にさまざまな留分またはストレート ラン カットに分離され、特定の沸点範囲によって区別され、揮発性の低い順にガス、軽質留分、中間留分、軽油、残油に分類されます。 分別は、蒸留塔の底部から塔頂への温度勾配により、高沸点成分が最初に凝縮し、低沸点成分が凝縮する前に塔内で上昇するためです。 塔内では、上昇する蒸気と下降する液体 (還流) が、互いに平衡にある組成を持つレベルで混合されます。 特別なトレイがこれらのレベル (または段階) に配置され、各レベルで凝縮する液体の一部を取り除きます。 典型的な XNUMX 段階の原油ユニットでは、軽留分と留出物を生成する常圧塔の直後に、常圧残留物を処理する真空塔が続きます。 蒸留後、さらに加工せずに最終製品として使用できる炭化水素はごくわずかです。

常圧蒸留

常圧蒸留塔では、脱塩された原油供給原料は、回収されたプロセス熱を使用して予熱されます。 次に、直火式の原油充填ヒーターに流れ、大気圧よりわずかに高い圧力と 343 °C ～ 371 °C の温度で、底部のすぐ上の垂直蒸留塔に供給され、高温での望ましくない熱分解を回避します。 . より軽い（沸点の低い）留分は塔の上部に拡散し、継続的に抜き取られ、さらなる処理、処理、混合、および分配のために他のユニットに送られます。

燃料ガスや軽質ナフサなどの沸点が最も低い留分は、オーバーヘッド ラインによって塔の上部から蒸気として取り出されます。 ナフサ、またはストレートラン ガソリンは、塔の上部からオーバーヘッド ストリームとして取り出されます。 これらの製品は、石油化学および改質原料、ガソリン混合原料、溶剤、LPG として使用されます。

軽油、重質ナフサ、蒸留物などの中沸点範囲の留分は、塔の中間セクションから側流として取り出されます。 これらは、灯油、ディーゼル燃料、燃料油、ジェット燃料、接触分解原料、混合原料として使用するために仕上げ作業に送られます。 これらの液体留分の一部は、より軽い端部が取り除かれ、下降還流流として塔に戻されます。

タワーの底部で凝縮または残留する重質で高沸点の留分 (残油、残油、または塔頂原油と呼ばれる) は、燃料油、瀝青製造または原料の分解に使用されるか、またはヒーターに送られ、さらに分別するための減圧蒸留塔。 (図 3 および図 4 を参照してください。)

図 3. 常圧蒸留プロセス

図 4. 常圧蒸留プロセスの概略図

真空蒸留

真空蒸留塔は、常圧蒸留塔から高温で残油またはトッピングされた原油を蒸留する際に、熱分解を防ぐために必要な減圧を提供します。 一部の真空塔の内部設計は、トレイの代わりにランダム パッキングとデミスター パッドが使用されているという点で、常圧塔とは異なります。 速度を低く保つために、より大きな直径のタワーを使用することもできます。 典型的な第 XNUMX 段階の真空塔は、軽油、潤滑油ベース ストック、およびプロパン脱アスファルト用の重質残留物を生成する場合があります。 低真空で作動する第 XNUMX 段階の塔は、潤滑油原料処理に使用されない大気圧塔からの余剰残油と、脱アスファルトに使用されない第 XNUMX 真空塔からの余剰残油を蒸留します。

真空塔は通常、接触分解装置の原料を余剰残油から分離するために使用されます。 真空塔の塔底はコーカーに送られ、潤滑油やアスファルトストックとして使用されるか、脱硫されて低硫黄燃料油にブレンドされます。 (図 5 および図 6 を参照してください。)

図 5. 減圧蒸留プロセス

図 6. 減圧蒸留プロセスの概略図

蒸留塔

製油所内には、特定の独自の製品を分離するように設計されたカラムと呼ばれる他の多数の小さな蒸留塔があり、これらはすべて常圧塔と同じ原理で機能します。 たとえば、脱プロパン塔は、プロパンをイソブタンおよびより重い成分から分離するように設計された小さなカラムです。 別の大きなカラムを使用して、エチル ベンゼンとキシレンを分離します。 ストリッパーと呼ばれる小さな「バブラー」塔は、蒸気を使用して、重い製品の流れから微量の軽い製品 (ガソリン) を取り除きます。

蒸留塔内で熱分解が起こらないように、制御温度、圧力、および還流を操作パラメーター内に維持する必要があります。 自動制御装置が故障した場合、圧力、温度、または液体レベルの逸脱が発生する可能性があるため、リリーフ システムが提供されます。 原油が改質器チャージに入るのを防ぐために、操作が監視されます。 粗原料はかなりの量の水を懸濁状態で含んでいる可能性があり、これは始動時に分離し、蒸気パージによって塔に残った水とともに塔の底に沈みます。 この水は沸点まで加熱され、ユニット内のオイルと接触すると瞬間的な気化爆発を引き起こす可能性があります。

予熱交換器、予熱炉と塔底交換器、常圧塔と真空炉、真空塔とオーバーヘッドは、塩酸（HCl）、硫化水素（H₂S)、水、硫黄化合物、有機酸。 サワー原油を処理する場合、金属温度が 232 °C を超える大気圧塔と真空塔の両方、および炉管で深刻な腐食が発生する可能性があります。 ウェットH₂S はまた鋼の割れを引き起こします。 高窒素原油を処理する場合、水の存在下で低温に冷却すると鉄鋼を腐食する窒素酸化物が、炉の煙道ガス中に形成されます。

蒸留装置で発生する塩酸による腐食を抑えるために薬品を使用しています。 アンモニアは、初期凝縮の前に塔頂流に注入することができ、および／またはアルカリ溶液を熱い原油供給物に注意深く注入することができる。 十分な洗浄水が注入されないと、塩化アンモニウムの堆積物が形成され、深刻な腐食を引き起こす可能性があります。

常圧および真空蒸留は密閉されたプロセスであり、露出は最小限です。 サワー (高硫黄) 原油が処理される場合、予熱交換器と炉、塔のフラッシュ ゾーンとオーバーヘッド システム、真空炉と塔、および塔底熱交換器で硫化水素にさらされる可能性があります。 原油と蒸留生成物はすべて、発がん性 PAH を含む高沸点芳香族化合物を含んでいます。 高濃度のナフサ蒸気に短期間さらされると、頭痛、吐き気、めまいを引き起こし、長期間さらされると意識を失う可能性があります。 ベンゼンは芳香族ナフサに存在するため、曝露を制限する必要があります。 脱ヘキサン装置のオーバーヘッドには、神経系に影響を与える可能性のあるノルマルヘキサンが大量に含まれている可能性があります。 塩化水素は、予熱交換器、塔頂ゾーン、オーバーヘッドに存在する可能性があります。 廃水は、粗原料と処理化学物質に応じて、高濃度の水溶性硫化物と、アンモニア、塩化物、フェノール、メルカプタンなどの他の水溶性化合物を含む場合があります。

原油転換プロセス

クラッキング、結合、再配置などの変換プロセスは、炭化水素分子のサイズと構造を変更して、フラクションをより望ましい製品に変換します。 (表 3 を参照してください。)

表 3. 石油精製プロセスの概要

 

通常は原油には含まれないが、精製プロセスにとって重要な多くの炭化水素分子が変換の結果として生成されます。 オレフィン (アルケン、ジオレフィン、アルキン) は、少なくとも XNUMX つの二重結合を持つ不飽和の鎖状または環状の炭化水素分子です。 それらは通常、熱分解および接触分解によって形成され、未処理の原油で自然に発生することはめったにありません。

アルケン 式Cの直鎖分子です_nH_n 鎖に少なくとも 1,2 つの二重結合 (不飽和) リンケージを含む。 最も単純なアルケン分子は、二重結合で結合された 1,3 つの炭素原子と XNUMX つの水素原子を持つモノオレフィン エチレンです。 XNUMX-ブタジエンや XNUMX-ブタジエンなどのジオレフィン (XNUMX つの二重結合を含む)、およびアセチレンなどのアルキン (三重結合を含む) は C₅ ひび割れからのより軽い部分。 オレフィンは、パラフィンやナフテンよりも反応性が高く、水素、塩素、臭素などの他の元素と容易に結合します。

クラッキングプロセス

蒸留に続いて、後続の精製プロセスを使用して画分の分子構造を変更し、より望ましい製品を作成します。 これらのプロセスの XNUMX つであるクラッキングは、重質で高沸点の石油留分をガス状炭化水素、ガソリン混合油、軽油、燃料油などのより価値のある製品に分解します。 プロセス中に、分子の一部が結合 (重合) して、より大きな分子を形成します。 クラッキングの基本的なタイプは、熱クラッキング、接触クラッキング、およびハイドロクラッキングです。

熱分解プロセス

1913 年に開発された熱分解プロセスは、留出燃料と重油を圧力下で大型ドラム缶内で加熱し、より小さな分子に分解 (分割) して、ノック防止特性を向上させます。 大量の不要な固体コークスを生成したこの初期の方法は、ビスブレーキング、スチーム クラッキング、コークス化などの最新の熱分解プロセスに発展しました。

ビスブレーキング

ビスブレーキングは、熱分解の穏やかな形態であり、ワックス状の残留物の流動点を下げ、沸点範囲に影響を与えることなく原料の粘度を大幅に下げます。 常圧蒸留塔の残液を常圧のヒーターで軽く分解します。 その後、過分解を抑えるために冷軽油で急冷し、蒸留塔でフラッシュします。 分留塔の塔底に溜まる熱分解残渣タールは、ストリッパーで真空フラッシュし、留出液をリサイクルします。 (図 7 を参照してください。)

図 7. Visbreaking プロセス

スチームクラッキング

スチーム クラッキングでは、大気圧よりわずかに高い圧力と非常に高い温度で大きな炭化水素分子原料を熱分解することにより、オレフィンを生成します。 スチームクラッキングからの残留物は、重質燃料に混合されます。 スチーム クラッキングから生成されるナフサには通常、水素化処理の前に抽出されるベンゼンが含まれています。

料理

コークス化は、直留ガソリン (コーカー ナフサ) および接触分解原料として使用されるさまざまな中間留分を得るために使用される熱分解の厳しい形態です。 このプロセスは、炭化水素分子から水素を完全に還元するため、残留物はほぼ純粋な炭素と呼ばれる形になります。 コークス。 最も一般的な 8 つのコークス化プロセスは、遅延コークス化と連続 (接触または流動) コークス化です。これらは、反応メカニズム、時間、温度、および粗原料に応じて、スポンジ、ハニカム、ニードル コークスの XNUMX 種類のコークスを生成します。 (図 XNUMX を参照してください。)

図 8. コーキング プロセス

• 遅延コーキング。 ディレードコークス化では、原料は最初に精留塔に投入されて軽質炭化水素が分離され、次に重質リサイクル油と混合されます。 重質原料はコーカー炉に供給され、低圧で高温に加熱されて、ヒーター チューブ内での早期コーキングを防ぎ、部分的な気化と穏やかなクラッキングを生成します。 液体/蒸気の混合物は、ヒーターから 24 つまたは複数のコーカー ドラムにポンプで送られます。そこでは、高温の材料が低圧で約 XNUMX 時間 (遅延) 保持され、軽い製品に分解されます。 コークスが XNUMX つのドラムで所定のレベルに達した後、流れは別のドラムに迂回され、連続運転が維持されます。 ドラムからの蒸気は精留塔に戻され、ガス、ナフサ、軽油を分離し、より重い炭化水素を炉を通してリサイクルします。 一杯になったドラムは蒸気で分解されていない炭化水素を取り除き、水噴射によって冷却され、ドラムの底から上昇するオーガーによって機械的に、または回転カッターから噴出される高圧水でコークス床を破砕することによって水力でコークス除去されます。
• 連続コーキング。 連続 (接触または流動) コークス化は、ディレード コークス化よりも低い圧力と高い温度で動作する移動床プロセスです。 連続コークス化では、ラジアル ミキサー内の高温のリサイクル コークス粒子から原料に伝達される熱を使用して、熱分解が発生します。 原子炉. ガスと蒸気は反応器から取り出され、急冷されてそれ以上の反応を停止し、分別されます。 反応したコークスはサージドラムに入り、フィーダーと分級機に持ち上げられ、そこで大きなコークス粒子が除去されます。 残りのコークスは反応器の予熱器に投入され、原料と一緒にリサイクルされます。 このプロセスは自動化されており、コークスと原料が連続的に流れ、リアクターとサージ ドラムの両方でコーキングが発生します。

 

健康と安全に関する考慮事項

コークス化では、温度が高いとドラム缶から切り出すのが困難なコークスが生成されるため、温度制御は厳密な範囲内で行う必要があります。 逆に、温度が低すぎると、アスファルト含有量の高いスラリーになります。 コーキング温度が制御不能になると、発熱反応が発生する可能性があります。

サワー原油を処理する際の熱分解では、金属温度が 232 °C ～ 482 °C の場所で腐食が発生する可能性があります。 コークスは 482 °C 以上で金属上に保護層を形成するようです。 ただし、温度が 482 °C 以上に適切に制御されていないと、硫化水素による腐食が発生します。 塔の下部、高温熱交換器、加熱炉、浸漬ドラムは腐食しやすい。 継続的な熱変化により、コーク ドラム シェルが膨らみ、ひびが入ります。

遅延コーカー炉管内のコークスの蓄積を防ぐために、水または蒸気の注入が使用されます。 ホットコークスを再充填する際に爆発を起こさないように、コーカーから水を完全に排出する必要があります。 緊急時には、コークス ドラムの上にある作業プラットフォームから脱出するための代替手段が必要です。

高温のコークスを取り扱う際、蒸気ラインからの漏れが発生した場合の蒸気、またはコーカーを開く際に放出される可能性のある高温の水、高温のコークス、または高温のスラリーによって火傷が発生することがあります。 ベンゼン、硫化水素、一酸化炭素ガスを含む芳香族ナフサ、およびコーキング作業に関連する微量の発がん性 PAH への暴露の可能性があります。 廃酸水は高アルカリ性で、油、硫化物、アンモニア、フェノールを含んでいる可能性があります。 コークスがスラリーとして移動すると、湿った炭素が酸素を吸着するため、貯蔵サイロなどの限られたスペース内で酸素の枯渇が発生する可能性があります。

接触分解プロセス

接触分解は、複雑な炭化水素をより単純な分子に分解して、より軽量でより望ましい製品の質と量を増やし、残留物の量を減らします。 重質炭化水素は、化学反応を促進する触媒に高温低圧でさらされます。 このプロセスは分子構造を再編成し、重い炭化水素原料を灯油、ガソリン、LPG、灯油、石油化学原料などの軽い留分に変換します (図 9 および図 10 を参照)。 触媒の選択は、可能な最大の反応性と摩耗に対する最良の耐性の組み合わせに依存します。 製油所の分解ユニットで使用される触媒は、通常、粉末、ビーズ、ペレット、または押出物と呼ばれる成形材料の形をした固体材料 (ゼオライト、ハイドロシリケート アルミニウム、処理済みベントナイト クレー、フラー土、ボーキサイト、およびシリカ アルミナ) です。

図 9. 接触分解プロセス

図 10. 接触分解プロセスの概略図

すべての接触分解プロセスには、次の XNUMX つの基本機能があります。

• 反応 - 原料は触媒と反応し、さまざまな炭化水素に分解します。
• 再生 - 触媒は、コークスを燃焼させることによって再活性化されます。
• 分別 - 分解された炭化水素ストリームは、さまざまな製品に分離されます。

 

接触分解プロセスは非常に柔軟であり、変化する製品需要に合わせて操作パラメーターを調整できます。 接触分解プロセスの XNUMX つの基本的なタイプは次のとおりです。

• 流動接触分解 (FCC)
• 移動床接触分解
• 接触分解（TCC）用のサーモ。

 

流動接触分解

流動床接触分解装置には、触媒セクション (ライザー、反応器、再生器) と分留セクションがあり、両方が統合された処理ユニットとして一緒に動作します。 FCC は、液体として機能する油蒸気またはガスに懸濁した微粉末触媒を使用します。 クラッキングは、触媒と炭化水素の混合物が反応器を通って流れる供給パイプ (ライザー) で発生します。

FCC プロセスでは、予熱された炭化水素充填物が反応器に通じるライザーに入るとき、高温の再生触媒と混合されます。 充填物はライザー内でリサイクル油と結合し、気化され、高温の触媒によって反応器温度まで上昇します。 混合物が反応器を上って移動すると、装入物は低圧で分解されます。 このクラッキングは、反応器サイクロン内で油蒸気が触媒から分離されるまで続きます。 得られた生成物ストリームはカラムに入り、そこでフラクションに分離され、重油の一部はリサイクル オイルとしてライザーに戻されます。

使用済み触媒は再生され、プロセス中に触媒上に蓄積するコークスが除去されます。 使用済みの触媒は、触媒ストリッパーを通って再生器に流れ、そこで予熱された空気と混合され、ほとんどのコークス堆積物が燃焼されます。 分解プロセスを最適化するために、新しい触媒が追加され、摩耗した触媒が除去されます。

移動床接触分解

移動床接触分解は、流動接触分解に似ています。 ただし、触媒は微粉末ではなくペレットの形をしています。 ペレットは、コンベヤまたは空気圧リフト チューブによってユニット上部の貯蔵ホッパーに連続的に移動し、重力によって反応器を通って再生器に流れます。 再生器とホッパーは、蒸気シールによって反応器から隔離されています。 分解された生成物は、リサイクルガス、油、清澄油、留出物、ナフサ、湿性ガスに分離されます。

サーモフォー接触分解

熱接触分解では、予熱された原料が重力によって触媒反応床を通過します。 蒸気は触媒から分離され、精留塔に送られます。 使用済み触媒は再生、冷却、リサイクルされ、再生からの煙道ガスは熱回収のために一酸化炭素ボイラーに送られます。

健康と安全に関する考慮事項

クラッキング プロセスが意図したとおりに機能し、プロセス ストリームに汚染物質が混入していないことを確認するために、原料、製品、およびリサイクル ストリームの定期的なサンプリングとテストを実施する必要があります。 原料中の腐食物や堆積物は、ガス圧縮機を汚す可能性があります。 サワークルードを処理する場合、温度が低い場所では腐食が予想される場合があります
482℃。 腐食は、液相と気相の両方が存在する場所、およびノズルやプラットフォーム サポートなどの局所冷却を受ける領域で発生します。 高窒素原料を処理する場合、アンモニアとシアン化物にさらされると、FCC オーバーヘッド システムの炭素鋼機器が腐食、亀裂、または水素ブリスターにさらされる可能性がありますが、これらは水洗浄または腐食防止剤によって最小限に抑えることができます。 水洗は、水硫化アンモニウムによるファウリングを受けるメインカラムのオーバーヘッドコンデンサーを保護するために使用できます。

ポンプ、コンプレッサー、炉、熱交換器などの重要な機器を検査する必要があります。 検査には、エキスパンダーでの触媒の蓄積、原料残留物からのオーバーヘッドフィーダーラインでのコーキング、およびその他の異常な動作条件など、侵食またはその他の誤動作による漏れのチェックが含まれる必要があります。

触媒中の液体炭化水素、または加熱された燃焼空気流に入る液体炭化水素は、発熱反応を引き起こす可能性があります。 一部のプロセスでは、再充填または廃棄中に爆発的な濃度の触媒粉塵が存在しないように注意する必要があります。 コーキングされた触媒を降ろすとき、硫化鉄が発火する可能性があります。 硫化鉄は空気に触れると自然発火するため、蒸気の発火源にならないように水で濡らす必要があります。 コークス化した触媒は、反応器から排出する前に 49 °C 未満に冷却するか、最初に不活性窒素でパージした容器に排出してから、さらに処理する前に冷却することができます。

プロセスのサンプリング中、または漏れや放出が発生した場合、非常に高温の炭化水素の液体または蒸気にさらされる可能性があります。 さらに、発がん性 PAH、芳香族ナフサ含有ベンゼン、サワーガス (硫化水素と二酸化炭素を含む接触分解や水素化処理などのプロセスからの燃料ガス)、硫化水素および/または一酸化炭素ガスへの暴露は、製品または蒸気。 ニッケル触媒を使用するクラッキング プロセスでは、非常に有毒なニッケル カルボニルが不注意に生成される可能性があり、その結果、危険な曝露が生じる可能性があります。

触媒の再生にはスチームストリッピングとデコーキングが含まれ、その結果、原料、原油、プロセスに応じて、さまざまな量の酸性水、炭化水素、フェノール、アンモニア、硫化水素、メルカプタン、およびその他の物質を含む流体廃棄物ストリームにさらされる可能性があります。 使用済み触媒の取り扱い、触媒の再充填、または漏れや放出が発生した場合は、安全な作業慣行と適切な個人用保護具 (PPE) の使用が必要です。

水素化分解プロセス

水素化分解は、接触分解と水素化を組み合わせた XNUMX 段階のプロセスであり、蒸留留分を水素と特殊な触媒の存在下で分解して、より望ましい製品を生成します。 水素化分解は、事前の脱硫なしで高硫黄原料を処理できるという点で、接触分解よりも優れています。 このプロセスでは、非常に高い圧力とかなりの高温下で、重質の芳香族原料が軽質の製品に変換されます。 原料のパラフィン含有量が高い場合、水素は PAH の形成を防ぎ、タールの形成を減らし、触媒上にコークスが蓄積するのを防ぎます。 水素化分解は、アルキル化原料用の比較的大量のイソブタンを生成し、高品質のジェット燃料にとって重要な流動点制御と煙点制御のための異性化も引き起こします。

第 XNUMX 段階では、原料はリサイクルされた水素と混合され、加熱されて一次反応器に送られ、そこで大量の原料が中間留分に変換されます。 硫黄と窒素化合物は、一次反応器で触媒によって硫化水素とアンモニアに変換されます。 残留物は加熱されて高圧分離器に送られ、そこで水素に富むガスが除去され、リサイクルされます。 残りの炭化水素は、硫化水素、アンモニア、軽質ガスを除去するためにストリッピングまたは精製され、アキュムレーターに集められ、サワーガスからガソリンが分離されます。

一次反応器からストリッピングされた液体炭化水素は、水素と混合されて第 11 段階の反応器に送られ、そこで分解されて高品質のガソリン、ジェット燃料、留出混合ストックになります。 これらの製品は一連の高圧および低圧分離器を通過してガスを除去し、リサイクルされます。 液体炭化水素は安定化、分解、ストリッピングされ、水素化分解装置からの軽質ナフサ生成物はガソリンのブレンドに使用され、重質ナフサはリサイクルされるか、接触改質ユニットに送られます。 (図 XNUMX を参照してください。)

図 11. 水素化分解プロセス

健康と安全に関する考慮事項

このプロセスでは非常に高い圧力がかかるため、安全リリーフ装置の検査とテストは重要です。 反応床の詰まりを防ぐには、適切なプロセス制御が必要です。 動作温度と水素の存在により、深刻な腐食の可能性を減らすために、原料の硫化水素含有量を厳密に最小限に抑える必要があります。 凝縮領域での湿った二酸化炭素による腐食も考慮する必要があります。 高窒素原料を処理する場合、アンモニアと硫化水素は水硫化アンモニウムを形成し、水の露点以下の温度で深刻な腐食を引き起こします。 硫化水素アンモニウムは、サワー水のストリッピングにも存在します。 水素化分解装置は非常に高い圧力と温度で作動するため、炭化水素の漏れと水素の放出の両方を制御することが、火災を防ぐために重要です。

これは閉じたプロセスであるため、通常の操作条件下では曝露は最小限です。 高圧漏れの結果として、ベンゼンを含む脂肪族ナフサ、発がん性 PAH、炭化水素ガスおよび蒸気の放出、水素に富むガスおよび硫化水素ガスにさらされる可能性があります。 触媒の再生および切り替え中に、大量の一酸化炭素が放出される可能性があります。 触媒蒸気のストリッピングと再生により、酸っぱい水とアンモニアを含む廃棄物の流れが生じます。 使用済み触媒を取り扱う際には、安全な作業慣行と適切な個人用保護具が必要です。 一部のプロセスでは、再充電中に爆発的な濃度の触媒粉塵が形成されないように注意する必要があります。 コーキングされた触媒の荷降ろしには、硫化鉄による火災を防ぐために特別な注意が必要です。 コークス化した触媒は、投棄する前に 49 °C 未満に冷却するか、冷却するまで窒素不活性化容器に入れる必要があります。

プロセスの結合

XNUMXつの結合プロセス、 重合 と アルキル化、と呼ばれる小さな水素欠乏分子を結合するために使用されます オレフィン、 より望ましいガソリンブレンドストックを作成するために、熱分解および接触分解から回収されます。

重合

重合とは、12 つ以上の不飽和有機分子 (オレフィン) を組み合わせて、元の分子と同じ割合で同じ元素を含む単一のより重い分子を形成するプロセスです。 熱および流体分解ユニットによって変換されたエチレン、プロピレン、ブチレンなどのガス状オレフィンを、ナフサや石油化学原料を含む、より重く、より複雑な、オクタン価の高い分子に変換します。 オレフィン供給原料は、硫黄化合物およびその他の望ましくない物質を除去するために前処理され、その後リン触媒、通常は固体触媒または液体リン酸を通過し、そこで発熱ポリマー反応が起こります。 これには、さまざまな圧力で温度を制御するために、冷却水の使用と原子炉への冷たい原料の注入が必要です。 液体中の酸​​は苛性洗浄によって除去され、液体は分別され、酸触媒はリサイクルされます。 蒸気は分留されてブタンが除去され、中和されて微量の酸が除去されます。 (図 XNUMX を参照してください。)

図 12. 重合プロセス

停止時の水洗時など、水がリン酸に接触すると、機器の故障につながる深刻な腐食が発生します。 腐食は、配管マニホールド、リボイラー、交換器、および酸が沈降する可能性のあるその他の場所でも発生する可能性があります。 苛性洗浄液 (水酸化ナトリウム)、プロセスで使用されるリン酸、またはターンアラウンド中に洗い流されるリン酸、および触媒粉塵にさらされる可能性があります。 冷却水が失われると、制御不能な発熱反応が発生する可能性があります。

アルキル化

アルキル化は、接触分解から生成されたオレフィンの分子をイソパラフィンの分子と組み合わせて、ガソリンブレンドの体積とオクタン価を増加させます。 オレフィンは、非常に活性な触媒、通常は硫酸またはフッ化水素酸 (または塩化アルミニウム) の存在下でイソパラフィンと反応して、長分岐鎖パラフィン分子を生成します。 アルキレート (イソオクタン)、優れたアンチノック品質。 次にアルキレートを分離し、分別する。 硫酸の場合は 10 ～ 16 °C、フッ化水素酸 (HF) の場合は 27 ～ 0 °C、塩化アルミニウムの場合は 0 ° C という比較的低い反応温度が、冷却によって制御および維持されます。 (図 13 を参照してください。)

図 13. アルキル化プロセス

硫酸アルキル化。 カスケード型硫酸アルキル化ユニットでは、プロピレン、ブチレン、アミレン、新鮮なイソブタンなどの供給原料が反応器に入り、そこで硫酸触媒と接触します。 反応器はゾーンに分割され、オレフィンは分配器を通して各ゾーンに供給され、硫酸とイソブタンはバッフル上をゾーンからゾーンへと流れる。 反応熱はイソブタンの蒸発により除去される。 イソブタンガスは反応器の頂部から取り出され、冷却され、再循環され、一部は脱プロパン塔に向けられる。 反応器からの残留物は沈殿し、硫酸は容器の底から除去され、再循環される。 苛性および/または水スクラバーを使用して、プロセス ストリームから少量の酸を除去し、脱イソブタン塔に送ります。 脱ブタン化イソブタンオーバーヘッドはリサイクルされ、残りの炭化水素はリランタワーで分離されるか、および/またはブレンディングに送られます。

フッ化水素酸アルキル化。 フッ化水素酸アルキル化プロセスには、フィリップスと UOP の XNUMX 種類があります。 Phillips プロセスでは、オレフィンとイソブタンの原料が乾燥され、反応器とセトラーの組み合わせユニットに供給されます。 沈降ゾーンからの炭化水素は、メイン精留塔に供給されます。 主なフラクショネーターのオーバーヘッドは、脱プロパン装置に送られます。 微量のフッ化水素酸 (HF) を含むプロパンは、HF ストリッパーに送られ、触媒作用で脱フッ素処理され、貯蔵庫に送られます。 イソブタンは主精留塔から抜き出されて反応器/セトラーに再循環され、主精留塔の底部からのアルキレートはスプリッターに送られます。

UOP プロセスでは、別々のセトラーを備えた XNUMX つの反応器を使用します。 乾燥した原料の半分は、再循環および補給イソブタンとともに最初の反応器に投入され、次にセトラーに投入されます。そこで酸は再循環され、炭化水素は XNUMX 番目の反応器に投入されます。 原料の残りの半分は XNUMX 番目の反応器に送られ、セトラー酸は再利用され、炭化水素はメインの精留塔に供給されます。 その後の処理は、主精留塔からのオーバーヘッドが脱プロパン塔に送られ、イソブタンがリサイクルされ、アルキレートがスプリッターに送られるという点で Phillips と似ています。

健康と安全に関する考慮事項

硫酸やフッ化水素酸は危険な薬品であり、酸の搬入出時には注意が必要です。 良好な操作と腐食を最小限に抑えるために、硫酸濃度を 85 ～ 95% に維持する必要があります。 フッ化水素酸による腐食を防ぐには、プロセス ユニット内の酸濃度を 65% 以上、湿度を 4% 以下に維持する必要があります。 硫酸ユニットの腐食やファウリングは、硫酸エステルの分解、または中和のために苛性アルカリが添加された場所で発生します。 これらのエステルは、フレッシュ酸処理および熱水洗浄によって除去することができます。

プロセス温度を維持するために必要な冷却水が失われると、アップセットが発生する可能性があります。 交換器の冷却水と蒸気側の圧力は、水の汚染を防ぐために、酸サービス側の最小圧力より低く保つ必要があります。 放出前にフッ化水素ガスまたはフッ化水素酸蒸気を中和するために、通気孔をソーダ灰スクラバーに接続することができます。 下水システムに放流する前に排水を中和できるように、プロセスユニット封じ込め用の縁石、排水、および隔離を提供することができます。

フッ化水素酸ユニットは、フッ化鉄とフッ化水素酸の痕跡をすべて除去するために、ターンアラウンドとエントリーの前に完全に排水し、化学的に洗浄する必要があります。 シャットダウン後、水を使用した場合は、フッ化水素酸を導入する前にユニットを完全に乾燥させる必要があります。 フッ化水素酸、またはフッ化水素酸を含む炭化水素を含む漏れ、こぼれ、または放出は、非常に危険です。 酸と接触した機器や材料は慎重に取り扱われ、プロセスエリアや製油所を離れる前に完全に洗浄されるようにするための予防措置が必要です。 浸漬洗浄槽は、フッ化水素酸と接触した機器を中和するために提供されることがよくあります。

漏れ、こぼれ、または放出が発生した場合、重大な危険および有毒な暴露の可能性があります。 硫酸またはフッ化水素酸に直接接触すると、重度の皮膚および眼の損傷を引き起こし、酸性ミストまたは酸を含む炭化水素蒸気を吸入すると、呼吸器系に重度の刺激および損傷を引き起こします。 特別な予防的緊急事態準備手段を使用し、潜在的な危険と影響を受ける可能性のある地域に適した保護を提供する必要があります。 ゲージの読み取り、検査、プロセスサンプリングなどの通常の操作中、および緊急対応、メンテナンス、およびターンアラウンド活動中に、フッ化水素酸および硫酸への潜在的な暴露が存在する場合、安全な作業慣行と適切な皮膚および呼吸用個人用保護具が必要です。 化学防護服、頭と靴の覆い、手袋、顔と目の保護具、呼吸保護具を含む、硫酸またはフッ化水素酸の活動で着用される保護具と衣類は、再発行の前に完全に洗浄され、除染されることを保証するための手順が整っている必要があります。

プロセスの再配置

接触改質 と 異性化 炭化水素分子を再配列して、異なる特性を持つ製品を生成するプロセスです。 クラッキング後、一部のガソリン ストリームは、正しい分子サイズであっても、オクタン価や硫黄含有量などの一部の品質が不足しているため、性能を向上させるためにさらに処理する必要があります。 水素（水蒸気）改質では、水素化処理で使用する追加の水素が生成されます。

接触改質

接触改質プロセスは、低オクタン価のヘビーナフサを、石油化学原料および高オクタン価ガソリン成分用の芳香族炭化水素に変換します。 改革派、 分子の再配列または脱水素による。 原料と触媒に応じて、非常に高濃度のトルエン、ベンゼン、キシレン、およびガソリン混合や石油化学処理に有用なその他の芳香族化合物を含む改質物を生成できます。 重要な副産物である水素は、リサイクルのために改質油から分離され、他のプロセスで使用されます。 得られる生成物は、反応器の温度と圧力、使用する触媒、および水素のリサイクル率に依存します。 低圧で作動する触媒改質装置もあれば、高圧で作動する触媒改質装置もあります。 触媒を連続的に再生する触媒改質システムもあれば、ターンアラウンド中にすべての反応器を再生する施設もあれば、触媒再生のために一度に XNUMX つの反応器をオフストリームにするものもあります。

接触改質では、ナフサ原料を水素で前処理して、触媒を汚染する可能性のある塩素、硫黄、窒素化合物などの汚染物質を除去します。 製品は、残りの汚染物質とガスが除去される塔でフラッシュされ、分留されます。 脱硫されたナフサ原料は接触改質器に送られ、そこで加熱されて蒸気になり、少量の白金、モリブデン、レニウム、またはその他の貴金属を含むバイメタルまたは金属触媒の固定床を備えた反応器を通過します。 発生する XNUMX つの主要な反応は、原料分子から水素を除去することによる高オクタン価の芳香族化合物の生成と、ノルマル パラフィンから分岐鎖またはイソパラフィンへの変換です。

別の接触改質プロセスであるプラットフォーミングでは、水素化脱硫されていない原料がリサイクルガスと結合され、最初に安価な触媒を通過します。 残留不純物は硫化水素とアンモニアに変換され、流れが白金触媒を通過する前に除去されます。 触媒を汚染する可能性のある反応を抑制するために、水素に富む蒸気が再循環されます。 反応器の出力は、ストリッピング塔に送られる液体改質油と、圧縮されて再利用されるガスに分離されます。 (図 14 を参照してください。)

図 14. 接触改質プロセス

起動時のホット スポットを制御するには、操作手順が必要です。 小さな微粒子が改質器のスクリーンを詰まらせるので、ベッドをロードするときに触媒を壊したり押しつぶしたりしないように注意する必要があります。 触媒の再生・交換の際は粉塵対策が必要です。 触媒の再生中に一酸化炭素と硫化水素が少量排出される場合があります。

塩化アンモニウムと鉄塩の形成により改質装置でスタビライザーの汚れが発生した場合は、水洗を検討する必要があります。 塩化アンモニウムは、前処理交換器で形成され、腐食やファウリングを引き起こす可能性があります。 塩素化合物の水素化による塩化水素は、酸または塩化アンモニウム塩を形成することがあります。 脂肪族および芳香族ナフサ、水素に富むプロセスガス、硫化水素、およびベンゼンに暴露または漏洩する可能性があります。

異性化

異性化は変換します n-ブタン、 n-ペンタンと n-ヘキサンをそれぞれのイソパラフィンに。 軽質直留ナフサの通常の直鎖パラフィン成分の一部はオクタン価が低い。 これらは、原子の数や種類を変えずに、原子間の結合を再配置することにより、オクタン価の高い分岐鎖異性体に変換できます。 異性化は、炭化水素分子が再配列されるという点で接触改質に似ていますが、接触改質とは異なり、異性化はノルマル パラフィンをイソパラフィンに変換するだけです。 異性化は、接触改質とは異なる触媒を使用します。

XNUMX つの異なる異性化プロセスは、ブタン (C₄) およびペンタン/ヘキサン。 (C₅/C₆).

ブタン (C₄) 異性化により、アルキル化の原料が生成されます。 低温プロセスでは、加熱ヒーターを使用せずに活性の高い塩化アルミニウムまたは塩化水素触媒を使用して異性化します。 n-ブタン。 処理され、予熱された供給原料は、再循環ストリームに加えられ、HCl と混合され、反応器を通過します (図 15 を参照)。

図 15. C4 異性化

ペンタン/ヘキサン異性化は、変換によってオクタン価を上げるために使用されます。 n-ペンタンと n-ヘキサン。 典型的なペンタン/ヘキサン異性化プロセスでは、乾燥および脱硫された供給原料は、少量の有機塩化物およびリサイクルされた水素と混合され、反応器温度まで加熱されます。 次に、ベンゼンとオレフィンが水素化される最初の反応器で、担持された金属触媒上を通過します。 供給物は次に異性化反応器に送られ、そこでパラフィンはイソパラフィンに触媒的に異性化され、冷却され、分離器に送られます。 セパレーターガスと水素は、補給水素とともにリサイクルされます。 液体はアルカリ性物質で中和され、ストリッパー塔に送られ、そこで塩化水素が回収され、リサイクルされます。 (図 16 を参照してください。)

図 16. 異性化プロセス

原料が完全に乾燥および脱硫されていない場合、酸が形成される可能性があり、触媒中毒や金属腐食につながります。 塩化水素が存在する場所に水や蒸気を入れないでください。 HCl が下水道や排水溝に流れ込まないように注意する必要があります。 イソペンタンおよび脂肪族ナフサの蒸気および液体、ならびに水素に富むプロセスガス、塩酸および塩化水素、および固体触媒を使用する場合の粉塵にさらされる可能性があります。

水素製造（水蒸気改質）

水素化脱硫、水素化、水素化分解、石油化学プロセスには高純度水素 (95 ～ 99%) が必要です。 製油所プロセスの副産物として生成される水素が、製油所の総需要を満たすのに十分でない場合、追加の水素の製造が必要になります。

水素水蒸気改質では、脱硫ガスが過熱水蒸気と混合され、ニッケルベースの触媒を含むチューブ内で改質されます。 水蒸気、水素、一酸化炭素、二酸化炭素からなる改質ガスは冷却され、一酸化炭素が水蒸気と反応して水素と二酸化炭素を生成する変換器を通過します。 二酸化炭素はアミン溶液で洗浄され、溶液が加熱によって再活性化されるときに大気に放出されます。 生成物の流れに残っている一酸化炭素はメタンに変換されます。 (図 17 を参照してください。)

図 17. 水蒸気改質プロセス

水素中の汚染物質によるバルブの故障の可能性がある場合は、検査とテストを実施する必要があります。 予熱器の腐食を防止するための苛性スクラバーからのキャリーオーバーを制御し、原料または蒸気システムからの塩化物が改質管に入り、触媒を汚染するのを防止する必要があります。 ばく露は、苛性剤やアミン化合物などのプロセス材料による凝縮液の汚染、および過剰な水素、一酸化炭素、二酸化炭素が原因で発生する可能性があります。 放出が発生した場合、高温ガスおよび過熱蒸気による火傷の可能性が存在します。

その他の製油所プロセス

潤滑剤ベースストックとワックスプロセス

潤滑油とワックスは、常圧および真空蒸留のさまざまな留分から精製されます。 真空蒸留の発明により、ワックス状の残留物が、当時使用されていたどの動物性脂肪よりも優れた潤滑剤を作ることが発見されました。高品質の潤滑剤を製造するために、残留フラクションからアスファルト、スルホン化芳香族、パラフィン系およびイソパラフィン系ワックスなどを生成します。 これは、脱アスファルト、溶媒抽出、分離、および脱ワックスやハイドロフィニッシングなどの処理プロセスを含む一連のプロセスによって行われます。 (図 18 参照)

図 18. 潤滑油とワックスの製造プロセス

抽出処理では、真空ユニットからの還元原油をプロパンで脱アスファルトし、直留潤滑油原料と混合し、予熱して溶媒抽出し、ラフィネートと呼ばれる原料を生成します。 フェノールを溶媒として使用する典型的な抽出プロセスでは、原料は処理セクションで 204 °C 未満の温度でフェノールと混合されます。 その後、フェノールはラフィネートから分離され、リサイクルされます。 次に、ラフィネートは、フルフラールを使用して非芳香族炭化水素から芳香族化合物を分離する別の抽出プロセスにかけられ、粘度指数と酸化および熱安定性が改善された、より明るい色のラフィネートが生成されます。

脱ろうされたラフィネートは、ベースストックの品質を向上させるためにさらに処理することもできます。 粘土吸着剤は、潤滑油ベースストックから暗色の不安定な分子を除去するために使用されます。 別のプロセスである潤滑油水素化仕上げでは、高温の脱ろうラフィネートと水素を触媒に通し、分子構造をわずかに変化させることで、特性が改善されたより明るい色のオイルが得られます。 処理された潤滑油ベースストックは、モーターオイル、工業用潤滑油、および金属加工油の必要な物理的および化学的特性を満たすために、添加剤と混合および/または配合されます。

原油由来のワックスには、留出油から製造されるパラフィンワックスと、残留油から製造されるマイクロクリスタリンワックスの XNUMX 種類があります。 抽出ユニットからのラフィネートにはかなりの量のワックスが含まれていますが、これは溶媒抽出と結晶化によって除去できます。 ラフィネートは、プロパン、メチル エチル ケトン (MEK) とトルエンの混合物、またはメチル イソブチル ケトン (MIBK) などの溶媒と混合され、熱交換器で予冷されます。 結晶化温度は、チラーおよびフィルター供給タンク内のプロパンの蒸発によって達成されます。 ワックスはフィルターによって連続的に除去され、冷溶剤で洗浄されて保持されたオイルが回収されます。 溶媒は、フラッシングおよび蒸気ストリッピングによって脱ロウされたラフィネートから回収され、リサイクルされます。

ワックスは熱い溶剤で加熱され、冷やされ、ろ過され、最終的に洗浄されて油の痕跡がすべて取り除かれます。 ワックスを使用する前に、ワックスを食品加工に使用できるように、臭気を改善し、芳香族の痕跡をすべて除去するためにハイドロ仕上げすることができます。 少量のパラフィン、ナフテン、および一部の芳香族を含む脱ろうラフィネートは、潤滑油ベースストックとして使用するためにさらに処理することができます。

フェノールによる腐食を防ぐには、処理装置の温度管理が重要です。 ワックスは下水道や油排水システムを詰まらせ、廃水処理を妨げる可能性があります。 フェノール、プロパン、メチル エチル ケトンとトルエンの混合物、またはメチル イソブチル ケトンなどのプロセス溶媒にさらされる可能性があります。 炭化水素ガスおよび蒸気、ベンゼンを含む芳香族ナフサ、硫化水素、および水素を多く含むプロセスガスの吸入は危険です。

アスファルト処理

一次蒸留操作後のアスファルトは、最終用途に必要な特性を付与するためにさらに処理する必要がある残留物の一部です。 屋根材用アスファルトは空気吹き込みで製造されます。 残留物はパイプ内で引火点近くまで加熱され、熱風が一定時間吹き込まれる吹き込み塔に送られます。 アスファルトの脱水素により硫化水素が生成され、酸化により二酸化硫黄が生成されます。 蒸気を使用して塔の上部を覆って汚染物質を同伴させ、スクラバーを通過させて炭化水素を凝縮させます。

ロードタールアスファルトの製造には、一般に真空蒸留が使用されます。 残留物は加熱され、カラムに充填されます。カラムでは、クラッキングを防ぐために真空が適用されます。

さまざまなアスファルト プロセスからの凝縮蒸気には、微量の炭化水素が含まれます。 真空が乱れると、大気が入り込み、火災が発生する可能性があります。 アスファルト製造において、真空塔塔底温度を上げて効率を上げると、熱分解によりメタンが発生することがあります。 これにより、可燃範囲にあるアスファルト貯蔵タンクに蒸気が発生しますが、フラッシュテストでは検出できません。 空気を吹き込むと、多核芳香族化合物 (つまり、PAH) が生成される場合があります。 空気吹き込みアスファルト プロセスからの凝縮蒸気にも、さまざまな汚染物質が含まれている可能性があります。

炭化水素の甘味および処理プロセス

ビスブレーキング、コークス化、または熱分解からのサーマル ナフサ、および原油蒸留からの高硫黄ナフサおよび留出物などの多くの製品は、ガソリンおよび燃料油ブレンドで使用するために処理を必要とします。 灯油やその他の蒸留物を含む蒸留生成物には、微量の芳香族が含まれる場合があり、ナフテンおよび潤滑油のベースストックにはワックスが含まれる場合があります。 これらの望ましくない物質は、中間精製段階で、または製品をブレンドおよび貯蔵に送る直前に、溶媒抽出および溶媒脱ろうなどの精製プロセスによって除去されます。 中間留分、ガソリン、灯油、ジェット燃料、サワーガスなど、さまざまな中間製品と最終製品を乾燥させて甘くする必要があります。

処理は、精製プロセスの中間段階、または最終製品をブレンドおよび保管に送る直前のいずれかで実行されます。 処理により、硫黄、窒素、酸素を含む有機化合物、溶解金属、無機塩、乳化水に溶解した可溶性塩などの汚染物質が油から除去されます。 処理材料には、酸、溶剤、アルカリ、酸化剤、吸着剤などがあります。 酸処理は、潤滑油基材の臭気、色、その他の特性を改善し、腐食や触媒汚染を防ぎ、製品の安定性を向上させるために使用されます。 吸収剤 (ジエタノールアミン) によって「乾燥した」サワーガスから除去された硫化水素は、燃焼され、燃料として使用されるか、硫黄に変換されます。 処理および薬剤のタイプは、粗原料、中間プロセス、および最終製品の仕様によって異なります。

溶剤処理工程

溶媒抽出 溶解または沈殿により、製品の流れから芳香族、ナフテン、および不純物を分離します。 溶媒抽出は、腐食を防ぎ、その後のプロセスで触媒を保護し、潤滑油やグリースのベースストックから不飽和の芳香族炭化水素を除去することで最終製品を改善します。

供給原料を乾燥させ、連続向流溶媒処理にかける。 １つのプロセスでは、原料は、除去されるべき物質が所望の結果として得られる生成物よりも可溶性である液体で洗浄される。 別のプロセスでは、選択した溶媒を加えて、生成物から不純物を沈殿させます。 溶媒は、加熱、蒸発、または分別によって生成物流から分離され、その後、蒸気ストリッピングまたは真空フラッシングによって残留微量がラフィネートから除去されます。 無機化合物の分離には、電気沈降法を用いることができる。 その後、溶媒は再生され、プロセスで再び使用されます。

抽出工程で使用される代表的な薬品には、フェノールやフルフラールなどの多種多様な酸、アルカリ、溶剤、酸化剤、吸着剤などがあります。 吸着プロセスでは、高度に多孔性の固体材料が液体分子を表面に集めます。 特定のプロセスと化学薬品の選択は、処理される原料の性質、存在する汚染物質、および最終製品の要件によって異なります。 (図 19 を参照してください。)

図 19. 溶媒抽出プロセス

溶剤脱ろう 蒸留物または残留ベースストックからワックスを除去し、精製プロセスのどの段階でも適用できます。 溶剤脱ワックスでは、ワックス状の原料が熱交換器と冷凍によって冷やされ、真空濾過によって除去される結晶の成長を助けるために溶剤が追加されます。 脱ワックスされた油と溶剤はフラッシュされてストリッピングされ、ワックスは水セトラー、溶剤分留塔、フラッシュ塔を通過します。 (図 20 を参照してください。)

図 20. 溶剤脱ロウ プロセス

溶剤脱アスファルト 重油留分を分離して、重質潤滑油、接触分解原料、アスファルトを生成します。 原料と液体プロパン (またはヘキサン) は、正確に制御された混合物、温度、圧力で抽出塔にポンプで送られます。 分離は、溶解度の違いに基づいて、回転ディスク接触器で発生します。 次に、生成物を蒸発させ、蒸気でストリッピングして、リサイクル用のプロパンを回収します。 溶剤脱アスファルトは、原料から硫黄および窒素化合物、金属、炭素残留物、パラフィンも除去します。 (図 21 を参照してください。)

図 21. 溶剤脱アスファルト プロセス

健康と安全に関する考慮事項。

溶剤脱ワックスでは、真空の中断により空気がユニットに入る可能性があり、潜在的な火災の危険が生じます。 MEK とトルエンの混合物である脱ろう溶剤の蒸気にさらされる可能性があります。 溶媒抽出はクローズド プロセスですが、プロセス オイル中の発がん性 PAH や、フェノール、フルフラール、グリコール、MEK、アミン、その他のプロセス化学物質などの抽出溶媒に、取り扱いや操作中に暴露される可能性があります。

脱アスファルトでは、動揺を避けるために正確な温度と圧力の制御が必要です。 さらに、湿気、過剰な溶媒、または操作温度の低下は、製品の温度制御に影響を与え、混乱を引き起こす可能性がある発泡を引き起こす可能性があります. 高温の油の流れに触れると、皮膚のやけどを引き起こす可能性があります。 発がん性多環芳香族化合物、液化プロパンおよびプロパン蒸気、硫化水素、二酸化硫黄を含む高温の油流にさらされる可能性があります。

水素化処理プロセス

水素化処理は、窒素、硫黄、金属、不飽和炭化水素 (オレフィン) などの汚染物質の約 90% を直留ガソリンなどの液体石油留分から除去するために使用されます。 水素化処理は、水素と触媒の両方を使用してオレフィン原料の水素含有量を高めるという点で、水素化分解と似ています。 しかし、飽和度は、水素化分解で達成されるほど大きくはありません。 通常、触媒が未処理の原料によって汚染されないように、接触改質などのプロセスの前に水素化処理が行われます。 水素化処理は、接触分解の前にも使用され、硫黄を減らし、製品の収率を向上させ、中間留出石油留分を完成した灯油、ディーゼル燃料、暖房用燃料油にアップグレードします。

水素化処理プロセスは、原料と触媒によって異なります。 水素化脱硫は、灯油から硫黄を除去し、芳香族とガム形成特性を減らし、オレフィンを飽和させます。 ハイドロフォーミングは、過剰な水素を回収して高オクタン価ガソリンを生成するために使用される脱水素プロセスです。 水素化処理された製品は、接触改質原料としてブレンドまたは使用されます。

In 接触水素化脱硫、原料は脱気され、水素と混合され、予熱され、固定床触媒反応器を通して高圧下で充填されます。 水素は分離されてリサイクルされ、生成物は軽質成分が除去されるストリッパーカラムで安定化されます。

このプロセス中に、原料中に存在する硫黄および窒素化合物が硫化水素 (H₂S) とアンモニア (NH₃）。 残留硫化水素とアンモニアは、蒸気ストリッピング、高圧および低圧分離器の組み合わせ、または硫化水素を元素硫黄への変換に適した高濃度ストリームで回収するアミン洗浄によって除去されます。 (図 22 および図 23 を参照してください。)

図 22. 水素化脱硫プロセス

図 23. 水素化脱硫プロセスの概略図

水素化処理では、腐食を減らすために、原料の硫化水素含有量を最小限に厳密に制御する必要があります。 塩化水素が発生し、ユニットの低温部分で塩酸として凝縮することがあります。 硫化水素アンモニウムは、高温、高圧のユニットで生成される場合があります。 放出の場合、ベンゼン、硫化水素または水素ガスを含む芳香族ナフサの蒸気、または酸性水の漏れやこぼれが発生した場合のアンモニアにさらされる可能性があります。 高沸点原料を処理する場合、フェノールも存在する可能性があります。

過度の接触時間および/または温度は、ユニット内でコークスを生成します。 硫化鉄火災を防ぐために、装置からコークス化した触媒を降ろすときは注意が必要です。 コークス化した触媒は、除去する前に 49 °C 未満に冷却するか、窒素で不活性化された容器に捨てて、さらに処理する前に冷却する必要があります。 特殊な消泡添加剤を使用して、コーカー原料中のシリコンのキャリーオーバーによる触媒の被毒を防ぐことができます。

その他の加糖および処理プロセス

調合、乾燥、加糖の工程を経て、ブレンド原料から不純物を取り除きます。 (図 24 を参照してください。)

図 24. 加糖と処理のプロセス

甘くするプロセスは、空気または酸素を使用します。 これらの過程に過剰な酸素が入ると、静電気の発生によりセトラー内で火災が発生する可能性があります。 硫化水素、二酸化硫黄、苛性アルカリ (水酸化ナトリウム)、使用済み苛性アルカリ、使用済み触媒 (Merox)、触媒粉塵、および甘味剤 (炭酸ナトリウムおよび重炭酸ナトリウム) への曝露の可能性があります。

アミン（酸性ガス処理）プラント

サワーガス (硫化水素と二酸化炭素を含む、接触分解や水素化処理などのプロセスからの燃料ガス) は、精製燃料として使用する前に処理する必要があります。 アミン プラントは、サワー ガスや炭化水素の流れから酸性汚染物質を除去します。 アミンプラントでは、二酸化炭素および/または硫化水素を含むガスおよび液体炭化水素ストリームがガス吸収塔または液体接触器に供給され、そこで酸性汚染物質が向流アミン溶液 (モノエタノールアミン (MEA)、ジエタノールアミン (DEA) またはメチルジエタノールアミン) によって吸収されます。 (MDEA)。 ストリッピングされたガスまたは液体は頭上で除去され、アミンは再生器に送られます。 再生器では、酸性成分は熱と再沸騰作用によってストリッピングされ、廃棄されますが、アミンはリサイクルされます。

腐食を最小限に抑えるために、適切な操作手順を確立し、再生器の底部とリボイラーの温度を制御する必要があります。 酸素は、アミンの酸化を防ぐためにシステムから遠ざける必要があります。 アミン化合物 (すなわち、MEA、DEA、MDEA)、硫化水素、および二酸化炭素への暴露の可能性があります。

加糖と乾燥

甘味料（メルカプタン除去）は、硫黄化合物（硫化水素、チオフェン、メルカプタン）を処理して色、臭い、酸化安定性を改善し、ガソリン中の二酸化炭素濃度を低減します。 一部のメルカプタンは、製品をメルカプタンと反応する水溶性化学物質（硫酸など）と接触させることによって除去されます。 苛性液体 (水酸化ナトリウム)、アミン化合物 (ジエタノールアミン)、または固定床触媒甘味料を使用して、メルカプタンをより好ましくないジスルフィドに変換することができます。

製品の乾燥 (水分除去) は、吸着剤の有無にかかわらず、吸水によって行われます。 一部のプロセスでは、モレキュラーシーブへの吸着によって乾燥と甘味が同時に生じます。

硫黄回収

硫黄回収は、酸性ガスおよび炭化水素の流れから硫化水素を除去します。 Clause プロセスは、熱反応と触媒反応を使用して硫化水素を元素硫黄に変換します。 制御された条件下で硫化水素を燃焼させた後、ノックアウト ポットが原料ガスの流れから水と炭化水素を除去し、触媒にさらして追加の硫黄を回収します。 燃焼および転換からの硫黄蒸気は、凝縮されて回収される。

テールガス処理

酸化と還元の両方が、ガスの組成と製油所の経済性に応じて、硫黄回収ユニットからの排ガスを処理するために使用されます。 酸化プロセスでは排ガスを燃焼させてすべての硫黄化合物を二酸化硫黄に変換し、還元プロセスでは硫黄化合物を硫化水素に変換します。

硫化水素スクラビ​​ング

硫化水素スクラビ​​ングは、触媒の被毒を防ぐために使用される主要な炭化水素原料処理プロセスです。 原料と汚染物質の性質に応じて、脱硫方法は、周囲温度活性炭吸収から、高温接触水素化とそれに続く酸化亜鉛処理までさまざまです。

飽和および未飽和ガスプラント

さまざまな製油所からの原料はガス処理プラントに送られ、そこでブタンとブテンは除去されてアルキル化原料として使用され、より重い成分はガソリン混合に送られ、プロパンは LPG 用に回収され、プロピレンは石油化学製品用に除去されます。

土ガスプラント アルキル化用のブタン、ガソリン混合用のペンタン、燃料用の LPG、石油化学製品用のエタンなど、精製ガスから成分を分離します。 XNUMX つの異なる飽和ガス プロセスがあります: 吸収分別または直接分別です。 吸収分別では、さまざまなユニットからの気体と液体が吸収器/脱エタン塔に供給され、ここで C₂ より軽い留分は、希薄油吸収によって分離され、燃料ガスまたは石油化学原料として使用するために取り出されます。 残りのより重い画分はストリッピングされ、脱エタン装置に送られ、希薄な油は吸収装置/脱エタン装置に戻されます。 ハ₃/C₄ デブタン化装置でペンタンから分離され、スクラビングされて硫化水素が除去され、プロパンとブタンを分離するためにスプリッターに供給されます。 分別プラントでは、吸収段階が排除されます。 飽和ガス プロセスは、原料と製品の需要に依存します。

腐食は、前処理の結果として硫化水素、二酸化炭素、およびその他の化合物が存在することで発生します。 アンモニアを含むストリームは、処理前に乾燥させる必要があります。 防汚添加剤は、熱交換器を保護するために吸収油に使用されます。 腐食防止剤は、オーバーヘッド システムの腐食を制御するために使用されます。 硫化水素、二酸化炭素、水酸化ナトリウム、MEA、DEA、および MDEA への暴露は、前の処理から引き継がれる可能性があります。

未飽和ガスプラント 接触分解装置および遅延コーカーオーバーヘッドアキュムレーターまたは分留レシーバーからの湿ったガスストリームから軽質炭化水素を回収します。 典型的なプロセスでは、湿ったガスを圧縮し、アミンで処理して硫化水素を除去し、分留吸収器に入る前または後に、脱ブタン化ガソリンの同時流に混合します。 軽い留分はリボイラーで熱によって分離され、オフガスはスポンジ吸収器に送られ、底部は脱ブタン装置に送られます。 脱ブタン化炭化水素の一部はリサイクルされ、残りは分離のためにスプリッターに送られます。 オーバーヘッドガスは脱プロパン装置に送られ、アルキル化ユニットの原料として使用されます。 (図 25 を参照してください。)

図 25. Unsat ガス プラント プロセス

腐食は、FCC 原料を扱う不飽和ガス プラント内の湿った硫化水素とシアン化物から発生する可能性があります。 供給原料が遅延コーカーまたは TCC からのものである場合、硫化水素による腐食およびアンモニウム化合物によるガス圧縮機の高圧セクションの堆積物が発生する可能性があります。 硫化水素や、MEA、DEA、MDEA などのアミン化合物に暴露する可能性があります。

ガソリン、留出燃料、潤滑油ベースストックの混合プロセス

ブレンディングとは、多くの異なる液体炭化水素フラクションを物理的に混合して、特定の望ましい特性を備えた最終製品を製造することです。 製品は、マニホールド システムを介してインラインでブレンドすることも、タンクや容器でバッチ ブレンドすることもできます。 ガソリン、留出物、ジェット燃料、および潤滑油ベースストックのインライン混合は、乱流が完全な混合を促進する主流に各成分を比例した量で注入することによって達成されます。

• ガソリンは、改質油、アルキレート、直留ガソリン、熱分解ガソリン、接触分解ガソリン、コーカーガソリン、ブタン、および適切な添加剤の混合物です。
• 燃料油とディーゼル燃料は留出油と循環油のブレンドであり、ジェット燃料は直留留出油またはナフサとブレンドされている場合があります。
• 潤滑油は、精製されたベースストックのブレンドです
• アスファルトは、用途に応じてさまざまな残材からブレンドされます。

 

添加剤は、石油炭化水素に固有ではない特定の特性を提供するために、混合中または混合後にガソリンおよび自動車燃料に混合されることがよくあります。 これらの添加剤には、オクタン価向上剤、アンチノック剤、抗酸化剤、ガム抑制剤、泡抑制剤、防錆剤、キャブレター (カーボン) クリーナー、インジェクター洗浄用洗剤、ディーゼル消臭剤、着色染料、留出物帯電防止剤、ガソリン酸化剤などがあります。メタノール、エタノール、メチル ターシャリー ブチル エーテル、金属不活性化剤など。

バッチおよびインライン混合操作では、製品の品質を維持するために厳密な管理が必要です。 こぼれたものは掃除し、漏れは修理して、滑ったり転んだりしないようにする必要があります。 ドラム缶や袋に入った添加物は、負担や露出を避けるために適切に取り扱う必要があります。 混合中に危険な添加物、化学薬品、ベンゼン、その他の物質に接触する可能性があり、暴露を最小限に抑えるために、適切な工学的管理、個人用保護具、および適切な衛生が必要です。

補助精製所の運営

製油所プロセスをサポートする補助操作には、プロセスの加熱と冷却を提供する操作が含まれます。 圧力解放を提供します。 大気放出を制御します。 廃水の収集と処理。 電力、蒸気、空気、プラントガスなどのユーティリティを提供します。 プロセス水を汲み上げ、貯蔵し、処理し、冷却します。

廃水処理

製油所の廃水には、凝縮蒸気、ストリッピング水、使用済み苛性溶液、冷却塔およびボイラーのブローダウン、洗浄水、アルカリおよび酸廃棄物の中和水、およびその他のプロセス関連水が含まれます。 廃水には通常、炭化水素、溶解物質、懸濁物質、フェノール、アンモニア、硫化物、その他の化合物が含まれています。 廃水処理は、処理水、流出水、下水を排出する前に使用されます。 これらの処理には許可が必要な場合や、リサイクルが必要な場合があります。

炭化水素を含む廃水からの蒸気が処理プロセス中に発火源に達すると、火災が発生する可能性があります。 プロセスのサンプリング、検査、メンテナンス、およびターンアラウンド中に、さまざまな化学物質や廃棄物にさらされる可能性があります。

前処理

前処理とは、廃水から炭化水素と固形物を最初に分離することです。 API セパレーター、インターセプター プレート、沈降池を使用して、浮遊炭化水素、油性スラッジ、固形物を重力分離、スキミング、ろ過によって除去します。 酸性廃水は、アンモニア、石灰またはソーダ灰で中和されます。 アルカリ性廃水は、硫酸、塩酸、二酸化炭素が豊富な煙道ガス、または硫黄で処理されます。 一部の水中油エマルジョンは、油と水を分離するために最初に加熱されます。 重力分離は、水と混和しない油球の比重の違いに依存します。これにより、廃水の表面から遊離油をすくい取ることができます。

酸水ストリッピング

酸性水と呼ばれる硫化物を含む水は、接触分解および水素化処理プロセスで生成され、硫化水素を含むガスの存在下で蒸気が凝縮されるたびに生成されます。

硫化物やアンモニアを含む廃水にはストリッピングが使用され、廃水からフェノールを除去するために溶媒抽出が使用されます。 再利用される廃水は、残っているフェノール、硝酸塩、およびアンモニアを除去するために、スプレーまたはエアストリッピングによって熱および/または酸化を除去するために冷却する必要がある場合があります。

二次処理

前処理の後、懸濁物質は沈降または空気浮遊によって除去されます。 低レベルの固形物を含む廃水は選別またはろ過され、分離を助けるために凝集剤が添加される場合があります。 吸着特性の高い材料を固定床フィルターで使用するか、廃水に添加してスラリーを形成し、沈殿または濾過によって除去します。 二次処理プロセスでは、活性汚泥、未曝気または曝気ラグーン、細流ろ過法、または嫌気性処理を使用して、可溶性有機物を生物学的に分解および酸化します。 廃水から油や化学物質を除去するために、追加の処理方法が使用されます。

三次治療

三次処理は、規制排出要件を満たすために特定の汚染物質を除去します。 これらの処理には、塩素処理、オゾン処理、イオン交換、逆浸透、活性炭吸着などが含まれます。 圧縮された酸素は、特定の化学物質を酸化するため、または酸素含有量の規制要件を満たすために、廃水の流れに拡散される場合があります。

冷却塔

冷却塔は、熱水と空気の間の蒸発と潜熱伝達によってプロセス水から熱を取り除きます。 タワーには向流と直交流の XNUMX 種類があります。

• 向流冷却では、高温のプロセス水が最上部のプレナムにポンプで送られ、塔を通過します。 多数のスラットまたはスプレー ノズルがタワーの全長にわたって配置され、水の流れを分散させて冷却を助けます。 同時に、塔の底部から空気が入り、水に対して同時に空気の流れを作り出します。 誘導ドラフトタワーには、空気出口にファンがあります。 強制通風タワーには、吸気口にファンまたは送風機があります。
• クロスフロー タワーは、構造全体の水流に対して直角に気流を導入します。

 

再循環された冷却水は、不純物と溶解した炭化水素を除去するために処理する必要があります。 冷却水に不純物が含まれていると、配管や熱交換器が腐食して汚れたり、溶解した塩からのスケールが配管に付着したり、木製の冷却塔が微生物によって損傷を受ける可能性があります。

冷却塔の水は、二酸化硫黄、硫化水素、二酸化炭素などのプロセス材料や副産物によって汚染され、結果として暴露される可能性があります。 廃水が冷却塔と一緒に処理される場合、水処理薬品または硫化水素にさらされる可能性があります。 水は空気で冷却された酸素で飽和しているため、腐食の可能性が高まります。 腐食防止の XNUMX つの手段は、パイプやその他の金属表面に保護膜を形成する材料を冷却水に添加することです。

冷却水が炭化水素で汚染されていると、可燃性蒸気が排気中に蒸発する可能性があります。 発火源や落雷があると、火災が発生する可能性があります。 可燃構造の誘導通風冷却塔に比較的乾燥した領域がある場合、火災の危険性が存在します。 冷却塔のファンやウォーターポンプの電源が失われると、プロセス操作に重大な結果が生じる可能性があります。

蒸気発生

蒸気は、煙道ガスまたはその他の熱源からの熱を使用して、中央蒸気発生プラントおよびさまざまなプロセス ユニットでのヒーターおよびボイラー操作によって生成されます。 蒸気発生システムには以下が含まれます：

• バーナーと燃焼空気システムを備えたヒーター（炉）
• 炉から煙道ガスを除去するための通風または圧力システム、すすブロワー、および煙道ガスが逃げるのを防ぐために開口部を密閉する圧縮空気システム
• ボイラー、最大の熱伝達を提供する炉を通して水/蒸気混合物を運ぶ多数のチューブで構成されています (これらのチューブは、ボイラーの上部にある蒸気分配ドラムと、ボイラーの下部にある集水ドラムの間を走っています)
• 蒸気を収集し、蒸気分配システムに入る前に過熱器に向けるための蒸気ドラム。

 

蒸気発生で最も潜在的に危険な操作は、ヒーターの起動です。 ガスと空気の可燃性混合物は、着火中に XNUMX つまたは複数のバーナーで火炎が失われた結果、蓄積する可能性があります。 着火前のパージや、失火やバーナーの炎が失われた場合の緊急手順など、ユニットの種類ごとに特定の起動手順が必要です。 給水が少なくなり、ボイラーが乾燥すると、チューブが過熱して故障します。 余分な水は蒸気分配システムに運ばれ、タービンに損傷を与えます。 ボイラーには、スチーム ドラムから水を除去し、タービン ブレードや過熱器チューブへのスケールの蓄積を制限するために、連続的または断続的なブローダウン システムが必要です。 始動時および停止時に過熱器を過熱しないように注意する必要があります。 精製装置の停止または緊急事態により燃料ガスが失われた場合に備えて、代替燃料源を用意する必要があります。

ヒーター燃料

精製ガス、天然ガス、燃料油、および粉末炭を含む燃料の任意の XNUMX つまたは任意の組み合わせをヒーターで使用することができます。 製油所のオフガスは、プロセス ユニットから収集され、燃料ガス バランス ドラムで天然ガスと LPG と混合されます。 バランス ドラムは、一定のシステム圧力、かなり安定した BTU (エネルギー) 含有量の燃料、ガス蒸気中の懸濁液体の自動分離を提供し、凝縮液の大きなスラグが分配システムに持ち込まれるのを防ぎます。

燃料油は通常、製油所の原油と直留および分解された残留物を他の製品と混合した混合物です。 燃料油システムは、必要な温度と圧力で燃料をプロセス ユニットのヒーターと蒸気発生器に供給します。 燃料油は汲み上げ温度まで加熱され、粗い吸引ストレーナを通して吸い込まれ、温度制御ヒーターに汲み上げられ、次に細かいメッシュのストレーナを通して燃焼されます。 プロセスユニットに設けられたノックアウトポットは、燃焼前に燃料ガスから液体を除去するために使用されます。

プロセスユニットの発熱の一例では、煙道ガス中の一酸化炭素が燃焼して完全燃焼するので、一酸化炭素（CO）ボイラーが接触分解ユニットで熱を回収します。 他のプロセスでは、廃熱回収ユニットが煙道ガスからの熱を使用して蒸気を作ります。

蒸気分配

蒸気は通常、XNUMX つのユニットに結合されたヒーターとボイラーによって生成されます。 蒸気は、プロセス ユニットまたは発電機に必要な最高圧力でボイラーから出ます。 次に、プロセス ポンプと圧縮機を駆動するタービンで蒸気圧が低下します。 製油所の蒸気を蒸気タービン発電機の駆動にも使用して電力を生成する場合、プロセス蒸気に必要な圧力よりもはるかに高い圧力で蒸気を生成する必要があります。 蒸気分配システムは、輸送される蒸気の圧力に適したバルブ、継手、配管、および接続部で構成されています。 製油所で使用される蒸気のほとんどは、熱交換器で水に凝縮され、ボイラー給水として再利用されるか、廃水処理に排出されます。

蒸気給水

給水供給は、蒸気発生の重要な部分です。 蒸気発生システムから出る蒸気の数ポンドと同じ数の水が常に蒸気発生システムに入る必要があります。 蒸気発生に使用される水には、システムに損傷を与えたり操作に影響を与える可能性のあるミネラルや溶存不純物などの汚染物質があってはなりません。 スケールやスラッジを形成するシルト、下水、油などの浮遊物質は、凝集またはろ過されて水から除去されます。 溶存ガス、特にボイラーの腐食の原因となる二酸化炭素と酸素は、脱気と処理によって除去されます。 金属塩、カルシウム、炭酸塩などの溶解ミネラルは、スケール、腐食、タービン ブレードの堆積物の原因となりますが、これらを石灰またはソーダ灰で処理して水から沈殿させます。 未処理のボイラー給水は、その特性に応じて、浄化、沈殿、ろ過、イオン交換、脱気、および内部処理によって処理される場合があります。 再循環冷却水も処理して、炭化水素やその他の汚染物質を除去する必要があります。

プロセスヒーター、熱交換器、クーラー

プロセス ヒーターおよび熱交換器は、蒸留塔および精製プロセスの原料を反応温度に予熱します。 プロセス ユニットに供給される熱の大部分は、原油および改質器の予熱器ユニット、コーカー ヒーター、大型塔リボイラーに見られる燃焼ヒーターから得られ、これらは製油所または天然ガス、留出油および残油を燃料としています。 ヒーターは通常、特定のプロセス操作用に設計されており、ほとんどが円筒形の垂直またはボックス型の設計です。 熱交換器は、プロセスの他のセクションから移動した蒸気または高温の炭化水素を熱入力に使用します。

一部のプロセスでは、空気交換器、水交換器、フィン ファン、ガス冷却器、液体冷却器、オーバーヘッド コンデンサーによって、または他のシステムに熱を伝達することによって、熱も除去されます。 基本的な機械式蒸気圧縮冷凍システムは、XNUMX つまたは複数のプロセス ユニットに対応するように設計されており、蒸発器、圧縮機、凝縮器、制御装置、および配管が含まれています。 一般的なクーラントは、水、アルコール/水の混合物、またはさまざまなグリコール溶液です。

加熱炉で火をつけるときの爆発の可能性を減らすために、適切な通風または蒸気パージを提供する手段が必要です。 ユニットの種類ごとに、特定の起動および緊急手順が必要です。 フィンファンに火が入ると、過熱による故障の原因となります。 漏れにより熱交換器や冷却器から可燃物が漏れると、火災の原因となります。

ヘッダーまたはフィッティング プラグを取り外す前に、ヒーター チューブからすべての圧力が除去されていることを確認するように注意する必要があります。 液体が充満している間に熱交換器の配管システムが遮断された場合に備えて、熱交換器の配管システムの圧力を解放することを考慮する必要があります。 制御が失敗すると、熱交換器の両側で温度と圧力の変動が発生する可能性があります。 熱交換チューブが故障し、プロセス圧力がヒーター圧力よりも高い場合、製品がヒーターに入り、下流に影響を与える可能性があります。 圧力が低い場合、ヒーターの流れがプロセス流体の流れに入る可能性があります。 液体冷却器またはガス冷却器で循環が失われると、製品温度の上昇が下流の操作に影響を与える可能性があり、圧力解放が必要になります。

燃料、プロセス操作、ユニットの設計によっては、硫化水素、一酸化炭素、炭化水素、蒸気ボイラーの給水スラッジ、水処理薬品にさらされる可能性があります。 フェノール化合物を含む可能性のあるボイラーのブローダウンとの皮膚接触は避ける必要があります。 輻射熱、過熱蒸気、高温の炭化水素にさらされる可能性があります。

圧力リリーフおよびフレアシステム

プロセスに組み込まれた工学的管理には、換気、希釈、および不活性化による可燃性蒸気濃度の低減が含まれます。 加圧は、蒸気が入る可能性を減らすために、制御室を大気圧より高く維持するために使用されます。 圧力リリーフ システムは、圧力リリーフ デバイスおよびブローダウンによって放出される蒸気および液体を制御するために提供されます。 圧力リリーフは、動作圧力が所定のレベルに達したときに自動的に計画的にリリースされます。 ブローダウンとは、通常、プロセス ユニットの起動、炉のブローダウン、シャットダウン、および緊急事態によるブローダウンなど、材料の意図的な放出を指します。 蒸気減圧とは、緊急時に圧力容器から蒸気を迅速に除去することです。 これは、通常、リリーフバルブよりも高い圧力に設定されたラプチャーディスクを使用することで達成できます。

安全リリーフバルブ

安全リリーフ弁は、空気、蒸気、ガス、炭化水素の蒸気および液体の圧力を制御するために使用され、通常の動作圧力を超える圧力の上昇に比例して開きます。 安全弁は、主に大量の蒸気を放出するように設計されており、通常は全開になるまで開きます。 大量の排出が不要な液体リリーフバルブを開くために必要な過圧は、スプリング抵抗の増加によりバルブが持ち上げられるにつれて増加します。 通常のリリーフバルブの最大 XNUMX 倍の容量を持つパイロット操作の安全リリースバルブは、より密閉性が高く、大量の排出が必要な場合に使用されます。 不揮発性液体は通常、油/水分離および回収システムにポンプで送られ、揮発性液体は低圧で作動する装置に送られます。

フレア

典型的な閉じた圧力解放およびフレア システムには、排出物を収集するためのプロセス ユニットからのリリーフ バルブおよびライン、蒸気と液体を分離するためのノックアウト ドラム、フラッシュバック保護のためのシールおよび/またはパージ ガス、および次の場合に蒸気を燃焼させるフレアおよび点火システムが含まれます。大気への直接排出は認められません。 目に見える煙を減らすために、フレア先端に蒸気を注入することができます。

蒸気処理システムに液体を排出してはなりません。 フレア ノックアウト ドラムとフレアは、緊急のブローダウンを処理するのに十分な大きさである必要があり、ドラムは過圧が発生した場合に逃がす必要があります。 次のような原因により、製油所プロセスで過剰圧力が発生する可能性がある場合は、圧力リリーフ バルブを提供します。

• 冷却水の損失により、凝縮器の圧力降下が大幅に増加し、プロセス ユニットの圧力が上昇する可能性があります。
• 水を含む沸点の低い液体を、高温で動作するプロセス容器に注入することによる急速な気化と圧力上昇
• プロセス蒸気の過熱、ヒーターの故障、または火災による蒸気の膨張とその結果の過圧
• 自動制御の故障、アウトレットの閉鎖、熱交換器の故障など。
• 内部爆発、化学反応、熱膨張、蓄積ガスなど
• 還流の損失、蒸留塔の圧力上昇を引き起こします。

還流の量は蒸留塔を出る蒸気の量に影響するため、体積の損失は凝縮器の圧力低下と蒸留塔の圧力上昇を引き起こします。

バルブが正常に機能するためにはメンテナンスが重要です。 一般的なバルブ操作の問題は次のとおりです。

• バルブの入口または出口の詰まり、または腐食により、設定された圧力で開くことができず、ディスク ホルダーとガイドの適切な動作が妨げられる
• シートや可動部品の汚れ、腐食、堆積物、またはガス流中の固形物がバルブディスクを切断することによる、ポップオープン後の再装着の失敗
• 動作圧力がバルブの設定値に近すぎるため、チャタリングや早期開放が発生します。

 

ユーティリティ

水. 場所やコミュニティのリソースによっては、製油所は飲料水や処理水のために公共の水供給を利用する場合もあれば、独自の飲料水を汲み上げて処理する必要がある場合もあります。 処理には、脱塩からろ過、塩素処理、試験まで、幅広い要件が含まれる場合があります。

下水. また、コミュニティまたは民間のオフサイト処理プラントの利用可能性に応じて、製油所は衛生廃棄物の許可、収集、処理、および排出を提供する必要がある場合があります。

電力. 製油所は、蒸気タービンまたはガスエンジンによって駆動される発電機を使用して、外部ソースから電力を受け取るか、独自に生成します。 エリアは、火花が蒸気に点火するのを防止したり、電気機器内で爆発を封じ込めたりするのを防ぐために必要な電気的保護のタイプに関して分類されています。 通常、可燃性炭化水素蒸気または冷却塔の水スプレーの発生源から離れた、分類されていないエリアにある変電所には、変圧器、回路遮断器、および給電回路スイッチが含まれています。 変電所は、プロセス ユニット エリア内の配電所に電力を供給します。 配電所は、電気分類要件が満たされていれば、分類されたエリアに配置できます。 配電所では通常、油充填またはエアブレーク切断装置を備えた液体充填変圧器を使用します。

感電死から保護するために、乾いた足場、「高電圧」警告標識、ガードなど、通常の電気安全対策を実施する必要があります。 従業員は製油所の電気安全作業手順に精通している必要があります。 高電圧電気機器の作業中に通電を防止するために、ロックアウト/タグアウトおよびその他の適切な安全作業手順を実施する必要があります。 取り扱いに特別な注意が必要な誘電性流体を含む変圧器やスイッチの周りで作業する場合、危険な露出が発生する可能性があります。 これらの主題については、本書の別の場所で詳しく説明します 百科事典.

タービン、ガス、空気圧縮機の操作

空気およびガス圧縮機

製油所の排気換気および空気供給システムは、作業スペースまたは外気を汚染する可能性のあるガス、煙、粉塵および蒸気を捕捉または希釈するように設計されています。 捕捉された汚染物質は、可能であれば回収されるか、洗浄または燃焼後に廃棄システムに送られます。 空気供給システムには、コンプレッサー、クーラー、空気レシーバー、空気乾燥機、制御装置、分配配管が含まれます。 送風機は、特定のプロセスに空気を供給するためにも使用されます。 工場の空気は、空気駆動ツールの操作、触媒再生、プロセス ヒーター、蒸気空気のデコーキング、酸水の酸化、ガソリンの甘味、アスファルトの吹き込み、およびその他の用途に提供されます。 計装用空気は、空気圧機器および制御、エアモーター、およびパージ接続で使用するために提供されています。 窒素などのプラントガスは、容器の不活性化やその他の用途に使用されます。 往復圧縮機と遠心圧縮機の両方が、ガスと圧縮空気に使用されます。

空気圧縮機は、吸引が可燃性蒸気または腐食性ガスを取り込まないように配置する必要があります。 ガス圧縮機で漏れが発生した場合、火災の可能性があります。 ノックアウト ドラムは、液体サージがガス コンプレッサに入るのを防ぐために必要です。 ガスが固形物で汚染されている場合は、ストレーナが必要です。 自動圧縮機制御の失敗は、プロセスに影響を与えます。 最大圧力が圧縮機またはプロセス機器の設計圧力を超える可能性がある場合は、圧力リリーフを提供する必要があります。 コンプレッサの露出した可動部品にはガードが必要です。 コンプレッサーの建物は適切に電気的に分類され、適切な換気のための準備が整っている必要があります。

工場の空気が計器用空気のバックアップとして使用される場合、相互接続は計器用空気乾燥システムの上流に配置して、計器が湿気で汚染されるのを防ぐ必要があります。 停電やコンプレッサーの故障の際には、窒素の使用など、計器用空気供給の代替ソースが必要になる場合があります。 適切な保護手段を適用して、ガス、プラントの空気、および器具の空気が呼吸源または飲料水システムの加圧源として使用されないようにします。

タービン

タービンは通常、ガスまたは蒸気で駆動され、ポンプ、コンプレッサー、送風機、およびその他の製油所プロセス機器を駆動するために使用されます。 蒸気は高温高圧でタービンに入り、固定ブレードによって導かれながら、回転ブレード全体に広がり、回転ブレードを駆動します。

真空下で動作する排気に使用される蒸気タービンは、保護のため、および真空が故障した場合に蒸気を維持するために、放出側に安全逃がし弁が必要です。 最大運転圧力が設計圧力を超える可能性がある場合、蒸気タービンにはリリーフ装置が必要です。 タービンに調速機と過速度制御装置を設置することを検討する必要があります。

ポンプ、配管、バルブ

遠心ポンプと容積式 (往復) ポンプは、製油所全体で炭化水素、プロセス水、消火用水、廃水を移動させるために使用されます。 ポンプは、電気モーター、蒸気タービン、または内燃エンジンによって駆動されます。

プロセスおよびユーティリティ配管システムは、炭化水素、蒸気、水、およびその他の製品を施設全体に分配します。 それらは、サービスの種類、圧力、温度、および製品の性質に応じて、サイズと材料で構成されています。 配管には通気口、排水口、サンプル接続部があり、ブランクも用意されています。 ゲートバルブ、バイパスバルブ、グローブバルブとボールバルブ、プラグバルブ、ブロックバルブとブリードバルブ、チェックバルブなど、操作目的に応じてさまざまなタイプのバルブが使用されます。 これらのバルブは、手動または自動で操作できます。

修理やその他の作業が必要なバルブや計器は、地上または操作プラットフォームからアクセスできる必要があります。 漏れや火災が発生した場合に、ポンプの吸引ラインでの製品の損失を制限するために、遠隔制御弁、消火弁、遮断弁を使用することができます。 操作ベントとドレンの接続には、ダブル ブロック バルブ、またはブロック バルブとプラグまたはブラインド フランジを設けて、放出に対する保護を行うことができます。 製品・サービスによっては、排出ラインからの逆流防止が必要な場合があります。 破裂を避けるために、パイプラインの拡張、移動、および温度変化に備えることができます。 流量を減らして、または流量をゼロにして運転するポンプは、過熱して破裂する可能性があります。 自動ポンプ制御の失敗は、プロセス圧力と温度の偏差を引き起こす可能性があります。 ポンプが過圧になる可能性がある場合は、排出配管の圧力を解放する必要があります。

タンク保管

常圧貯蔵タンクと圧力貯蔵タンクは、原油、中間炭化水素 (処理に使用されるもの)、最終製品 (液体と気体の両方) の貯蔵のために製油所全体で使用されます。 消防用水、プロセスおよび処理水、酸、空気および水素、添加剤およびその他の化学物質用のタンクも用意されています。 タンクのタイプ、構造、容量、および場所は、その用途と、貯蔵されている材料の性質、蒸気圧、引火点、流動点によって異なります。 製油所では多くの種類のタンクが使用されていますが、最も単純なものは、ディーゼル燃料、燃料油、潤滑油などの可燃性 (不揮発性) 液体を貯蔵するための地上のコーンルーフ タンクです。 ガソリンや原油などの可燃性 (揮発性) 液体を貯蔵するオープントップおよびカバー付き (内部) フローティングルーフ タンクは、蒸気が豊富な状態を維持するために、製品の上部とタンクの屋根の間のスペースを制限します。発火を防ぐ雰囲気。

炭化水素貯蔵タンクが過充填されたり、液体や蒸気が漏れて着火源に到達するような漏れが発生したりすると、火災の可能性があります。 製油所は、過剰充填を制御するため、またはタンクの自動オーバーフロー制御および信号システムを提供するために、手動の計量および製品受領手順を確立する必要があります。 タンクには、固定式または半固定式の泡水防火システムが装備されている場合があります。 タンク内またはタンクの堤防または貯蔵エリアで火災が発生した場合にポンプで排出または閉鎖するために、遠隔制御弁、隔離弁、および消火弁をタンクに設けることができます。 タンク内の作業を管理するために、タンクの通気、洗浄、密閉空間への立ち入りプログラムが使用され、貯蔵タンク内およびその周辺の着火源を管理するために高温作業許可システムが使用されます。

取り扱い、発送、輸送

ガスと液体炭化水素をパイプライン、タンク車、タンクローリー、船舶、バージに積み込み、ターミナルや消費者に輸送することは、製油所の最終操作です。 製品特性、流通ニーズ、出荷要件、防火、環境保護、運用基準は、マリン ドック、積み込みラック、パイプライン マニホールドを設計する際に重要です。 運用手順を確立し、荷送人と荷受人が同意する必要があり、製品の移送中は通信が維持されます。 タンクローリーとレールタンク車は、上からでも下からでも積載できます。 液化石油ガス (LPG) の積み降ろしには、液体炭化水素の場合に加えて、特別な考慮が必要です。 必要に応じて、荷積みラックやマリンドックに蒸気回収システムを設置する必要があります。

荷積みや荷降ろし、こぼれや漏れの清掃、または荷積み施設や蒸気回収システムの計測、検査、サンプリング、メンテナンス活動の実施時には、安全な作業慣行と適切な個人用保護具が必要になる場合があります。 タンクローリーやタンク車のコンパートメントの過充填などの緊急事態が発生した場合は、配送を停止または迂回する必要があります。

製油所では、実験室で使用される少量の試験試薬から、アルカリ処理で使用される大量の硫酸やフッ化水素酸まで、さまざまな有害で有毒な化学物質が使用されています。 これらの化学物質は、適切に受け取り、保管し、取り扱う必要があります。 化学メーカーは、製油所が安全手順、工学的管理、個人保護要件、および化学物質を取り扱うための緊急対応手順を開発するために使用できる材料安全情報を提供します。

荷積みおよび荷降ろし施設での危険の性質は、積み込まれる製品と、タンク車、タンクローリー、または船舶で以前に輸送された製品によって異なります。 ボンディングは、積載ラックとタンクローリーまたはタンク車の間の電荷を均等にします。 接地は、トラックや鉄道の積載施設での迷走電流の流れを防ぎます。 絶縁フランジは、マリンドックの配管接続に使用され、静電気の蓄積と放電を防ぎます。 ローディングラックやマリンベーパー回収ラインには火炎防止器を設置し、逆火を防ぎます。 スイッチの負荷が許可されている場合は、安全な手順を確立して従う必要があります。

漏れや過充填が発生した場合に備えて、供給ヘッダーに自動または手動の遮断システムを上部および下部積載ラックおよびマリンドックに設置する必要があります。 ドックやトップローディングラックには、ハンドレールなどの落下防止保護が必要になる場合があります。 排水および回収システムは、雨水排水用の積み込みラック、ドック、およびこぼれや漏れに対処するために提供される場合があります。 LPG の積み込み施設では、タンク車やトラックに過負荷や過圧がかからないように注意が必要です。

製油所支援活動・施設

製油所の場所と利用可能なリソースに応じて、製油所プロセスをサポートするために、それぞれ固有の安全衛生要件を持つさまざまな施設、活動、およびプログラムが必要です。

管理活動

製油所の継続的な操業を保証するためには、製油会社の理念とコミュニティ サービスの利用可能性に応じて、さまざまな管理サポート活動が必要です。 製油所内外への油の移動を制御する機能は、製油所ならではのものです。 管理機能は次のように分類できます。 プロセスユニットの日々の運用が運用機能です。 別の機能は、原油の継続的な供給のための手配が行われたことを保証する責任があります。 その他の機能活動には、医療サービス (緊急および継続的なヘルスケアの両方)、食品サービス、エンジニアリング サービス、清掃サービス、および会計、購買、人間関係など、ほとんどの業界に共通する定期的な管理および管理機能が含まれます。 製油所のトレーニング機能は、監督者と従業員のスキルと技能のトレーニング (初期トレーニング、更新トレーニング、修復トレーニングを含む)、従業員と請負業者のオリエンテーション、および緊急対応と安全な作業慣行と手順のトレーニングを担当します。

建設と保守

製油所の継続的な安全運転は、定期保守と予防保守のためのプログラムと手順の確立と実施、および必要な場合の交換の保証にかかっています。 ターンアラウンド製油所全体またはプロセスユニット全体をシャットダウンして、設備全体と交換を一度に行うことは、プロセス産業に固有の一種の予防保全プログラムです。 プロセス安全管理プログラムの一部である、バルブやリリーフ装置の検査、修理、試験、認証などの機械的完全性活動は、製油所の継続的な安全操業にとって重要であり、また、プロセスの継続的な有効性のための保守作業命令と同様に重要です。製油所の「変更管理」プログラム。 作業許可プログラムは、隔離やロックアウト、限られたスペースへの立ち入りなど、暑い作業と安全な作業を管理します。 メンテナンスおよび計装ショップには、次のような目的があります。

• 製油所のプロセス制御、機器、およびコンピューターをテスト、維持、および調整するための繊細で正確な作業
• 溶接
• 機器の修理とオーバーホール
• 車両整備
• 木工など。

 

建設と保守の安全と健康は、次のプログラムの一部に依存しています。

分離

プロセスユニット内の機器の安全なメンテナンス、修理、および交換には、高温作業が行われているエリアに可燃性の液体または蒸気が入る可能性を排除するために、タンク、容器、およびラインの隔離が必要になることがよくあります。 隔離は、通常、容器に通じる、または容器からのすべての配管を切断して閉鎖することによって達成されます。 タンクまたは容器の近くの接続部でパイプを目隠しまたはブランクにする。 または、配管上の XNUMX 組のブロック バルブを閉じ、XNUMX つの閉じたバルブの間にブリーダー バルブを開きます。

ロックアウト/タグアウト

ロックアウトおよびタグアウト プログラムは、修理またはメンテナンス中に、電気、機械、油圧、または空気圧で作動する機器の不注意による起動を防ぎます。 すべての電動機器は、作業を開始する前に、回路ブレーカーまたはメイン スイッチをロックするか、タグを付けてテストし、動作しないことを確認する必要があります。 作業を開始する前に、機械式油圧および空圧機器の電源を切り、電源をロックするか、タグを付けておく必要があります。 作業中または隔離されているバルブ閉鎖ラインも、無許可の開放を防ぐためにロックアウトまたはタグ付けする必要があります。

冶金

冶金は、酸、腐食剤、酸水、ガス、および原油の処理で生成され、使用されるその他の化学物質による腐食にさらされるライン、容器、タンク、および反応器の継続的な強度と完全性を保証するために使用されます。 製油所全体で非破壊検査法が採用されており、故障が発生する前に過度の腐食と摩耗を検出します。 放射性試験装置、染料、および化学物質を扱っている、またはそれらにさらされている労働者への過度の曝露を防ぐために、適切な安全対策が必要です。

倉庫

倉庫は、製油所の継続的な運用に必要な部品、材料、および機器を保管するだけでなく、メンテナンス、処理、およびブレンドに使用されるパッケージ化された化学物質と添加剤も保管します。 倉庫はまた、ヘルメット、手袋、エプロン、目と顔の保護、呼吸保護、安全で不浸透性の履物、難燃性衣類、耐酸性衣類など、必要な個人用保護服と装備の供給を維持する場合があります。 可燃性および可燃性の液体と有害化学物質の適切な保管と分離は、こぼれ、火災、および互換性のない製品の混合を防ぐために必要です。

研究所

研究所は、最終製品の品質管理に必要なテストを実施するだけでなく、処理前に原油の値と一貫性を決定する責任があります。 実験室の職員は、有毒化学物質と可燃性液体の取り扱いと混合に固有の危険性を認識し、自分自身と他の人を保護するように訓練する必要があります。

安全と環境および労働衛生

その他の重要な製油所支援活動は、安全、防火および防火、環境保護、産業衛生です。 これらは、別個の機能として提供されるか、製油所の運用に統合される場合があります。 安全性、緊急時の準備と対応、および防火と保護活動は、多くの場合、製油所内の同じ機能の責任です。

安全機能は、設計レビュー、建設前および建設レビュー、および始動前レビュー チームの一部として、プロセス安全管理プログラムに参加します。 安全部門は、多くの場合、請負業者の資格認定プロセスを支援し、請負業者の活動をレビューし、従業員と請負業者が関与するインシデントを調査します。 安全担当者は、限られたスペースへの立ち入りや高温作業などの許可が必要な活動を監督し、携帯用消火器、除染施設、安全シャワー、洗眼ステーション、固定検出装置とアラーム、および緊急事態の可用性と準備が整っていることを確認する責任を負う場合があります。有毒ガスが放出された場合に戦略的な場所に配置された自給式呼吸装置。

安全プログラム. 製油所の安全機能は、通常、以下を含むがこれらに限定されない、さまざまな安全および事故防止プログラムの開発と管理に責任を負います。

• 設計施工と始動前の安全性レビュー
• 事故、インシデント、ヒヤリハットの調査と報告
• 緊急時準備計画と対応プログラム
• 請負業者安全プログラム
• 安全な作業慣行と手順
• ロックアウト/タグアウト
• 限られた不活性空間への侵入
• 足場
• 電気的安全性、機器の接地および障害保護プログラム
• 機械の警備
• 安全標識と注意事項
• ホットワーク、安全な作業、および入国許可システム。

 

消防団. 製油所の消防隊と緊急対応要員は常勤の隊員である場合があります。 通常の職務に加えて、訓練を受け、対応するように割り当てられたオペレーターやメンテナンス担当者など、指定された製油所の従業員。 または両方の組み合わせ。 火災のほかに、旅団は伝統的に、酸やガスの放出、船舶やタンクからの救助、流出などの他の製油所事故に対応しています。 防火部門は、消防車、消防ポンプ、消防用給水管、消火栓、ホース、ノズルを含む、火災探知機と信号、および固定式および携帯式の防火システムと設備の検査とテストを担当する場合があります。

製油所の消火は通常の消火とは異なります。消火するよりも、特定の火災を燃焼させ続けることが望ましい場合が多いからです。 さらに、炭化水素の液体、ガス、蒸気の各タイプには、火災を最適に制御するために完全に理解する必要がある独自の火災化学特性があります。 たとえば、最初に蒸気の放出を停止せずに炭化水素蒸気の火災を消火すると、再点火と爆発の可能性がある継続的な蒸気ガスの雲が作成されるだけです。 原油と重質残留物を含むタンク内の火災は、爆発やタンクの吹きこぼれの可能性を回避するために、特定の消火技術で処理する必要があります。

炭化水素火災は、多くの場合、製品の流れを止めて火を消し、冷却水を適用して隣接する機器、タンク、容器を熱暴露から保護することで消火します。 多くの固定防火システムは、この特定の目的のために設計されています。 特にフッ化水素酸などの触媒が関係する場合、圧力下のプロセスユニットでの消火には特別な配慮と訓練が必要です。 乾燥粉末や泡水溶液などの特殊な消火用化学薬品を使用して、炭化水素火災を消火し、蒸気の放出を制御することができます。

非常時対策. 製油所は、爆発、火災、放出、救助など、さまざまな潜在的な状況に対する緊急対応計画を策定し、実施する必要があります。 緊急時計画には、請負業者、政府および相互扶助を含む外部支援の利用、ならびに消火用泡、流出封じ込めおよび吸着材などの特別な物資および機器の利用を含める必要があります。

ガスおよび蒸気試験

製油所でのガス、粒子、蒸気のモニタリング、サンプリング、およびテストは、作業が安全に実行され、プロセスが有毒または危険な暴露、爆発、または火災なしで操作できることを保証するために実施されます。 大気試験は、酸素含有量、炭化水素蒸気およびガスを測定し、危険および毒性暴露レベルを決定するために、さまざまな機器および技術を使用して実施されます。 機器は、信頼できる正確な測定を保証するために、使用前に有資格者が適切に校正および調整する必要があります。 作業場所、潜在的な危険、および実行される作業の種類に応じて、作業開始前、または作業中に指定された間隔で、または作業中に継続的に、テスト、サンプリング、および監視が実施される場合があります。

可燃性、不活性、有毒な雰囲気のサンプリングとテストのための製油所手順を確立するときは、適切な呼吸保護具を含む個人用保護具の使用を考慮する必要があります。 キャニスター型呼吸器は、酸素欠乏環境には適していないことに注意してください。 テスト要件は、機器が故障した場合に存在する危険の程度に依存する必要があります。

以下の物質の試験は、携帯機器または固定機器を使用して実行できます。

酸素. 可燃性ガスメーターは、テスト対象の大気の微量サンプルを燃焼させることによって機能します。 可燃性ガスの正確な測定値を得るには、最低 10%、最高 25% の酸素が大気中に存在する必要があります。 大気中に存在する酸素の量は、可燃性ガスメーターを使用する前または同時に、酸素メーターを使用して決定されます。 酸素のテストは、密閉された空間で作業する場合に不可欠です。呼吸用保護具を着用せずに立ち入るには (有毒物質への暴露がない場合)、約 21% の通常​​の呼吸空気酸素濃度が必要です。 酸素計は、不活性化された空間に存在する酸素の量を測定するためにも使用され、高温作業やその他の作業中に燃焼をサポートするのに十分な酸素が存在しないことを保証します.

炭化水素蒸気およびガス. 「高温作業」とは、可燃性の蒸気やガスにさらされる可能性のある場所で、溶接、切断、研磨、ブラスト クリーニング、内燃機関の操作など、着火源を作り出す作業です。 高温作業を安全に行うために、可燃性ガス メーターと呼ばれる機器を使用して、大気中の炭化水素蒸気をテストします。 炭化水素の蒸気またはガスは、空気 (酸素) と特定の比率で混合され、点火された場合にのみ燃焼します。 空気中に十分な蒸気がない場合、混合気は「燃焼するには希薄すぎる」と言われ、蒸気が多すぎる (酸素が少なすぎる) 場合、混合気は「燃焼するには濃すぎる」と言われます。 限界比率は「可燃性の上下限」と呼ばれ、空気中の蒸気の体積のパーセンテージとして表されます。 各炭化水素分子または混合物は、通常、空気中の約 1 ～ 10% の蒸気の範囲で、さまざまな可燃限界を持っています。 たとえば、ガソリン蒸気の可燃下限は 1.4%、可燃上限は 7.6% です。

有毒な雰囲気. 人々が働いている大気中に存在する可能性のある有毒ガス、蒸気、微粒子のレベルを測定するために、特別な機器が使用されています。 これらの測定値は、必要な保護のレベルとタイプを決定するために使用されます。これは、完全な換気と大気の置換から、その地域で働く人々による呼吸器および個人用保護具の使用までさまざまです。 製油所で見られる可能性のある有害で有毒な暴露の例には、アスベスト、ベンゼン、硫化水素、塩素、二酸化炭素、硫酸およびフッ化水素酸、アミン、フェノールなどが含まれます。

安全衛生プログラム

製油所の産業衛生の基礎は、有毒で有害な化学物質への施設の暴露、実験室の安全と衛生、人間工学、および医学的監視をカバーする管理および工学的制御プログラムです。

規制機関や企業は、さまざまな有毒で有害な化学物質の暴露制限を確立しています。 労働衛生部門は、監視とサンプリングを実施して、危険で有毒な化学物質や物質への従業員の曝露を測定します。 産業衛生士は、工学的管理、予防的作業慣行、製品の代替、個人用保護服と機器、または保護または曝露の低減の代替手段を開発または推奨する場合があります。

医療プログラム. 製油所は通常、従業員が最初に、およびその後に作業を行う能力を判断し、継続的な作業要件と暴露が従業員の健康または安全を危険にさらさないことを保証するために、配置前および定期的な健康診断を必要とします。

個人保護. 個人保護プログラムは、騒音、アスベスト、断熱材、有害廃棄物、硫化水素、ベンゼン、および腐食剤、フッ化水素、硫酸などを含むプロセス化学物質などの典型的な製油所暴露をカバーする必要があります。 産業衛生は、陰圧、空気供給呼吸器、聴力、目、皮膚の保護など、さまざまな暴露に使用する適切な個人用保護具を指定する場合があります。

製品の安全性. 製品安全意識には、職場で暴露される可能性のある化学物質や材料の危険性、および摂取、吸入、または皮膚接触による暴露が発生した場合に取るべき行動についての知識が含まれます。 従業員と消費者の両方に対する暴露の潜在的な影響を判断するために、原油、製油所の流れ、プロセス化学薬品、最終製品、提案された新製品の毒性研究が行われます。 データは、製品中の有害物質の暴露の許容限界または許容量に関する健康情報を作成するために使用されます。 この情報は通常、製品安全データ シート (MSDS) または類似の文書によって配布され、従業員は職場での材料の危険性について訓練または教育を受けています。

環境保護

環境保護は、規制順守の要件と、石油価格とコストの上昇に伴う保全の必要性から、製油所の運営において重要な考慮事項です。 石油精製所は、環境に有害な可能性のある広範囲の空気と水を排出します。 これらのいくつかは元の原油の汚染物質ですが、その他は精製プロセスと操作の結果です. 大気への排出には、硫化水素、二酸化硫黄、窒素酸化物、一酸化炭素が含まれます (表 2 を参照)。 廃水には通常、炭化水素、溶解物質、浮遊固形物、フェノール、アンモニア、硫化物、酸、アルカリ、およびその他の汚染物質が含まれています。 また、さまざまな可燃性および/または有毒な化学物質が偶発的にこぼれたり漏れたりするリスクもあります。

液体と蒸気の放出を封じ込め、運用コストを削減するために確立された管理には、次のものが含まれます。

• エネルギー資源の保護。 制御には、エネルギーを節約し、効率を高めるための蒸気漏れ制御と凝縮液回収プログラムが含まれます。
• 水質汚染. 制御には、API 分離器とその後の処理施設での廃水処理、雨水の収集、保持と処理、流出防止封じ込めと制御プログラムが含まれます。
• 大気汚染. 製油所は継続的に稼働しているため、特にバルブやパイプ接続部での漏れの検出は重要です。 制御には、大気中への炭化水素蒸気の排出と放出の削減、製油所のバルブとフィッティングの気密プログラム、フローティング ルーフ タンク シールと蒸気封じ込めプログラム、設備の積み降ろしおよびタンクと容器の通気のための蒸気回収が含まれます。
• 土壌汚染。 油流出による土壌汚染と地下水汚染の防止は、堤防の使用と、指定の保護された封じ込めエリアへの排水の提供によって達成されます。 堤防エリア内の漏出による汚染は、不浸透性のプラスチックまたは粘土の堤防ライナーなどの二次封じ込め手段を使用することで防ぐことができます。
• 流出対応. 製油所は、土地と水の両方での原油、化学薬品、最終製品の流出に対応するためのプログラムを開発し、実施する必要があります。 これらのプログラムは、緊急事態に対応するために、訓練を受けた従業員または外部の機関や請負業者に依存する場合があります。 準備計画には、オンサイトまたはオンコールのいずれかで、流出の清掃および復旧用の備品と機器の種類、必要な量、および入手可能性を含める必要があります。

 

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