Системи забеспечення екологічної безпеки підприємств

На нафтопереробчих підприємствах України у рамках загальної системи управління створени і постійно діють комплексни системи управління екологічною безпекою підприємств. Такі системи мають організаційну структуру і виконують обов’язки з планування, контролю та розподілу діяльності окремих структур по забезпеченню встановленних екологічних показників,ведуть роботи по реалізації екологічної політики і планів вдосконалення технології на підприємстві в галузі охорони довкілля.

Основни принципи системи управління екологічною безпекою:

-робота по забезпеченню якості екологічних характиристик розглядається, як одна з пріоритетних;

-планування ресурсів для досягненя екологічної безпеки в достотьому обсязі;

-встановленя і підтримка зв’язків з заінтерисованими сторонами (вищестоячі організації, подрядчики, контролюючі органи, місцеві органи влади і інші);

-розробка документів по обов’язкам і відповідальності працівників підприємства за порушення екологічних вимог;

-постійне поменшення характиристик екологічності і такі інше.

На підприємствах створені лабораторії, що ведуть регулярний моніторінг навколишнього середовища, контроль та статистичний аналіз екології і якості характиристик повітряного і водного басейнів.

Джерела забруднення нафтопереробчих підприємств

Експлуатація НПЗ веде до значного забруднення атмо-, гідро- та літосфери, тому вирішення природоохоронних питань з врахуванням існуючого передового світового досвіту є важливою задачою.основні причини забруднення-газові викиди, стічні води, нафтошлами, кислі гудрони, ( в процесах очистки) забруднення грунту,надмішковий мул.

Газові викиди вміщують такі забруднення-оксиди азоту, вуглеводневі гази, оксиди сірки і сірководень.

Щорічний склад оксидів азоту в атмосферу Землі складає 40 млн.т, в основному це димові гази. В схемах установок НПЗ широко використовують трубчаті печі, їх викиди вміщують значну кількість оксидів азоту, але вміст NОx в димових газах до 0,02% і це не дозволяє проводити ефективну очистку.

Існують такі засоби зменшеня вмісту оксидів азоту в димових газах : двухступеневе спалення палива (спочатку з недостатками кисню, потім з його надлишком), додаткове екранування поверхні нагріву, вприск пари або води в зону горіння, рециркуляція продуктів згорання.

У сучасних трубчатих печей вміст оксидів азоту в димових газах на 20-25% зменшено за рахунки вдосконалення конструкції. Вибір приоритетних способів зменшення вмісту NОx в кожному випадку повинен визначатися техніко-економічними розрахунками.

Основний скид вуглеводних газів-гази виробництв бітуму та СЖК- до 40г/м3. Створені установки термічного знешкодження, основним елементом, котрий є двухступенчатий циклонний апарат. Він відрізняється від звичайних камерних топок роздільним згоранням підсвічуючого палива (природний газі знешкоджуючого газу в різних камерах (ступіннях) та циклоно-вихідногоструктурою топочного простору. Це дозволяє проводити знешкодження досить ефективно (95-98%). Потужність устоновок до 20тис.м3/годину. З метою покращення економічних показників у схемах встановлюють регенеративні теплообмінювачі або котел-утилізатор.

Останнім часом все більш розповсюдження отримують каталітичні засоби знешкодження.

Щорічно в атмосферу Землі скидаються 280млн.т оксидів сірки і 44% цієї кількості пов’язано з виробництвом та спалюванням нафтопродуктів.

Вміст SO2в димових газах не перебілішує 0,02%. Ця величина є порогом ефективності існуючих технологій сіркоочистки. Тому основним напрямком вирішення данної екологічної проблеми є попередня очистка сировини від сірки, тобто усунення причини , а не боротьба з наслідками. Теж саме стосується і сірководня.

Стічні води, що їх скидають у прісноводні басейни складають 98% від загального споживання простої води на Україні 80млрд.м3.

Питома витрата свіжої води на НПЗ складає 0,5 м3 на 1т перероблюванної нафти при палівному варіанті переробки. Питома витрата оборотної води складає 13 м3/т.

Основний шлях зменшення забруднення довкілля-удосконалена існуючих та впровадження нових технологій очистки та доочистки води.

Серед сточних вод найбільші по кількості солоні стоки після електрознесолюючих установах, примірний склад стоків ЕЛЗУ (в мг/л):феноли 10-20, нафтопродукти 1*103-10*103, мінералізація 30*103-40*103, зважені речовини 300-800. ліквідація скиду солоних стоків є важливою задачою. На Україні організована їх переробка на Лисичанському і Кременчуцькому НПЗ методи термічного знешкодження.

Нафтошлам утворюється в об’ємі до 0,15% від нафти-це самий багатотанажний видхід. На сьогодні їх кількість на НПЗ України складає понад 0,5млн.т. Питанню переробки шламів вділяють багато досліджень та розробок. Відомі різні методи їх переробки-розділення на центрифугах чи окремою переробкою його частин-верхнього, середнього та нижнього шарів (використовують у виробництвах керамікі, цегли, цементу, тощо).

Забруднення грунту відбувається при розливі нафти та натопродуктів на теріторії.

Технологічні засоби очистки викидів

Останній метод очистки газів-термічне знешкодження. Для цього використовують допельні системи, камерні топки та циклонні апарати. Крім того в складі установок використовують абсорбційну, каталітичну та інші методи очистки. При очистці маломінералізованих рідких атомів використовують комбінаційнії різноманітних методів-механічних,фізико-хімічних, біологічних. Вибір комбінації залежить від кількості та якості стічних вод та від санітарних вимог регіону. На захист гідросфери йде до 75% витрат на захіст довкілля.

Солоні стоки після знесоленя нафти очищають на Кременчуцькому НПЗ на адіабатній випарній станції під тиском. Недолік цього процесу-високі температури. Установка Лисичанського НПЗ включає отробку стоків содою та оксидом Са, шостикорпусну вакуумну станцію та вузел одержання сухої солі. На інших НПЗ солоні сиоки розбавляють і направляють на діючі очисткі споруди підприємства.

Нафтошлами використовують в різних виробництвах, але більшу частину вивозять на свалки.

На нафтошлами розроблені теннічні умови, як на товарний продукт , щоб ініціювати його використовування та переробку.

За забруднення навколишнього середовища встановлені нормативніплати:

-за викиди в атмосферу забруднюючих речовин стаціонарними і пересувними джерелами забруднення;

за скиди забруднюючих речовин у поверхкові води, а також підземні горизонти, у тому разі, за скиди через систему комунальної каналізації

-за розміщення відходів у навколишньому середовищі.

По даним 1990-1991 р на рік на ОНПЗ (потужність 3,84млн.т/рік)плата за скиди в атмосферу 1865тис.крб., плата за скиди у воду 1900 тис.крб., плата за розміщення відходів 42,64 тис.крб., усього 3811,9тис.крб., тобто 0,99крб/тн.

Переробка попутних нафтових жирних газів

В схемах перегонки нафти вторинної перегонки бензинової фракції на інших установках відгоняють головну фракцію НК-65°С, яка вміщує (у середньому ) СН4-6%, С2-5,4%, С3-19,7%, С4-66%, С5-1,4%, крім того, компоненти бензину С5-С6. подібні газові фракції С1-С4 відділяються в бензинових газосепараторах. Такі фракції скраплюють під тиском 1-3МПа, але значна їх кількість залишається у вигляді газу, який називають жирним газом. Він вміщує С1- 12%, С2 –10%, С3-25%, С4-52%. Це основні компоненти, крім них жирний газ вміщує вуглеводні С5-С6 (в меншій кількості).

Для відбензинювання жирних газів використовують абсорбційний методза допомогою неполярного абсорбента-бензинової фракції при температурах 30-40°Счи нижче 0°С з використанням холодних установок. Таким чином зменшується кількість газу-головна фракція-до 10% від сировини (нафти), сухий газ-1-2%. Процес деетанізації-відділення газів С2-С3 чи дебутанізаці С1-С4 проводять у фракционіруючому абсорбері.

На ОНПЗ на деетанізаціюспрямовують вуглеводвеві гази та фракції НК-62°Сз атмосферної перегонки нафти, вуглеводневих газів та фракція НК-62 з установки каталітичного ріформінгу. Здобувають сухий газ-23,5%, фракція С3 18,5%, фракція н-С4 16,9%, фракція ізо-С4 11,1%, фракція С5 30%.

Факельні системи НПЗ

Факельні системи це поширенний на ОНПЗ метод спалення гарючих домішок в газових вибросах у повітрі. На факельні системи спрямовують некондиційні гази різних цехів підприємства, які мають такий склад, що робить їх спалення у печах неможливими. Факели палають на деякій висоті, від неї залежить розмір площі під факелом, де заборонено постійно знаходитись і працювати людям.

Стічні води НПЗ

Витрати на захист гідросфери складають до 75% від загальних витрат на екологічні роботи. У кожному разі використовують комбінацію різних методів-механічних, фізико-хімічних, біологічних.

Любий скид промислових сточних вод погіршуєумови водовикористання та водоспоживання, тобто використання води з природних джерел для різних потреб. Іноді вода в наслідок великої кількості стоків стає непригодною навіть для промислових цілей.

Сточні води з нафтопродуктами поперше вміщують шкідливі речовини, крім того, на поверхні водойомів створюються плівки нафтопродуктів, котрі зашкоджують переходу кисня з повітря у воду і знищують фауну та флору.

Вміст деяких речовин у стоках НПЗ, мг/л

1 система каналізації 2 система каналізації

( умовна чиста)

Нафтопродукти до 2000 до 500

Зважени речовини до 300 до800

Вміст солей до 1500 до 6000

ПВА до 10 до 100

Феноли до 5 до 5

БПК до 300 до 450

рН° 7,8-8,6 7,5-7,8

Солі з стічної води також шкідливі, вони порушують біохімічні процеси. ПВА придають воді неприємний смак і запах, дають піну. Вода , що вміщує 0,001мг/л фенолу дуже неприємна на смак.

Можливість скиду сточних вод встановлюють по вимогам, які встановлюють для якості води водоймища-вміст кісня. Після скиду вміст солей тощо.

Необхідну очистку стічної води до її складу при збросі розраховують виходячи з самоочищаючої здібності водоймища. Для цього треба мати детальні дані о кисловом балансі, о кількості води чи розході води у річці, о складі води, допустиму біологічну потребу кисню (БПК), допустимі зміни властивостей води та інше.

З другого боку треба знати склад стічної води, вміст шкідливих речовин, біологічну потребу кисню (БПК), вміст взважених чистиць та інші.

Наприклад, ПДК шкідливих речовин у водоймощах після змішування з стічною водою: нафтопродуктів 0,1-0,3мг/л, нафтопродуктів у рибних водоймах <=0.05, фенолу-0,001мг/л, ксилолу-0,05мг/л, рН від 6,5 до 8,5.

Розрахунок по взваженним речовинам-необхудну очистку знаходять з балансу по зваженній фазі.

G'с.в.* Cтс + a*G'в*Св=a*(G'в + G'св)*(Сд +Св)

G'с.в-поток стстічної води, м3/ч;

G'в-розхід води у водоймищі, м3/ч;

Сст, Св-вміст зваженних речовин у стоці та водоймищі,г/м3(мг/л);

Сд=0,25 чи 0,75г/м3 допустимий підйом концентрації взваженних речовин по категорії водоймища;

a-коефіціент змішування, залежить від конструкції викускного каналу, глибини викиду і глибини водоймища, профілю дна і інших величин.

a-розраховують по імпірічним формулам (у середньому a»0,3).

У створі повного зміщування (на деякій відстані від стоку) a=1. З балансу

Сст=Сд*a (G'в/G'с.в + 1) +Св

Розрахунок по розчиненому в воді водоймища кисню-по кисневому балансу. Звідки :

Qc.в=a*G'в/0,4*G'с.в *(Ср-Смин –0,40 Ов)- Смин/0,4

Ов-БПК річної води, г/м3;

Ос.в-БПК стічної води, г/м3;

Ср-вміст іисню у воді водоймище, г/м3,;

Смин-мінімальний вміст кисню у воді після зменшування , г/м3;

0,4-коефіцієнт, зв’язаний з неровномірною потребою кисню у перші 2 доби.

Після аеротенків іл осідає у відстойниках без аерації. Іл повертають в аеротенки, додатковий іл-відхід очистки.

Розрахунок по вмісту шкидливих речовин ведуть по методу Фраловаі Родзиллера з балансу:

a*G'В *CВ + G'C.В* ССТ = ( a*G'В + G'С.В)*СПДК Звідки

a*G'В

ССТ = ¾¾¾ (СПДК – СВ) + СПДК

G'С.В

ССТ, СВ- вміст речовини у стоку та у чистому водоймищу, г/м3,

СПДК- гранично допустимий вміст після скиду, г/м3.

Очистка стіщних вод НПЗ

Механічна очистка стічних вод

Механічна очистка використовується для очистки від крупнодісперсних взвесей та домішок, як перша стадія у системі очистки стічної води. Для відділення тяжких частиц ( піску) використовують пісколовки. Для відділення легкого шару нафтопродуктів та взвішенних частиц після пісколовушки використовують нафтоловушки.

Пісколовка-апарат прямокутної форми, де рідина рухається з швидкістю 0,1-0,3м/с. Час перебуття стічної води 30-120с, за цей час осідають мініральні частки розміром 0,15мм та більш.

Розміри пісколовки знаходять по формулі:

L=h*U/U0

L, h- розміри пісколовки, U, U0- швидкість води та осідання частиць, U0-знаходять з гідравлічної швидкості частиць.

Гідравлічна швидкість осідання частиць UГ , мм/с

0,15мм 0,25мм 0,5мм

при 15°С 13,2 24,2 52,4

при 10°С 11,5 22,5 50,7

Після пісколовку воду очищують у нафтоловушці- це залізобетонний резервуар з декількох секцій, глибина 2-2,4м, ширина 2-6м. Довжину знаходять з часу перебування 2 години при швидкості 0,003-0,008м/с. Після нафтоловушки вміст нафтопродуктів-коло 100мг/л.

Біохімічна очистка

При біохімічній очистці вмкористовують здібність деяких мікроорганізмів харчування органічними та неорганічними речовинами, ще вміщуються у стічних водах НПЗ – нафтопродукти при невеликому вмісті , сульфіди, солі NH4. Процес біохімічної переробки потребує кисень, розчинений у воді. Частина домішок мікроорганізми перетворюють у додаткову біомасу, іншу частину окислюють в нешкідливі речовини-воду, СО2, нітрат та сульфат-йони.

Процес переходу кисню з повітря у воду йде повільно, тому використовують аерацію стічних від, у котрих зважен активний іл-популяція мікроорганізмів. Подача повітря 20-25 (м3/м3 у годину) год-1.

Біохімічна очистка можлива в умовах, коли мікроорганізми зберегають життєву спроможність, тобто при деяких умовах вони можуть загинути. Тому вміст шкідливих речовин не повинен перевіщувати: феноли-1000мг/л, спиртів-500мг/л, йонів металів-10мг/л.

Важливі умови очистки-температура 20°С, рН від 5 до 9, вміст активного іла 2-4 мг/л.

Очистку проводять у аеротенках розрахованих на повну чи часткову очистку. Час аерації 4-12 годин, подачу стічної води розраховують виходячи з вміщувальної спроможності аеротенку .

V= G'СВ*t

С-Сt

t= ¾¾¾¾

к*а*(1-S)

де а-вміст активного іла, к»10мг/г.год, S- зольність іла 0,25-0,35, С, Сt-вміст нафтопродуктів до та після очистки, мг/л.

Наприклад, з 180 мг/л до 15мг/л 2000 м3/г стічної води очищають у аеротенках з робочим вмістом 12000-14000м3 , довжиною 40-120м, шириною 6-10м, глибиною 4-5м.

ЛIТЕРАТУРА

1. Технологические расчеты установок переработки нефти: Учебн. пособие для вузов / Танатаров М.А., Ахметшина М.И., Фасхутдинова Р.А. и др. / Под ред. М.А.Танатарова. -М.: Химия, 1987. -352 с.

2. Химия нефти и газа: Учебн. пособие для вузов / А.И. Богомолов, А.А. Гайле, В.В. Громова и др./Под ред. В.А. Проскурякова, А.Е. Драбкина -Л.: Химия,1989.-424 с.

3. Альбом технологических схем процессов переработки нефти и газа./Под ред. Б.И. Бондаренко.-М.: Химия,1983.-128 с.

4. Гуревич И.Л. Технология переработки нефти и газа.Ч.1.-М.:Химия,1975

5. Смидович Е.В. Технология переработки нефти.Ч.2.-М.:Химия,1980.-328с

6. Справочник нефтепеработчика. В 2-х томах./Под ред. С.К.Огородникова. -Л.:Химия, 1978.

7. Рудин М.Г. Карманный справочник нефтепереработчика.-Л.:Химия,1989.

8. Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки. / Под ред. Е.Н. Судакова.- М.:Химия, 1979.

9. Сарданишвили А.Г., Львова А.И. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа.-М.:Химия,1980.-256 с.