Влияние нефтяной промышленности на окружающую среду

Для обеспечения устойчивого развития нефтепереработки, необходимо разрабатывать и внедрять новые экологически ориентированные методы управления, что приведет к стабильной экологической и социальной ситуации не только в рассматриваемой отрасли, но и в мире в целом.

Поскольку предприятия нефтяной промышленности оказывают значительное влияние на окружающую среду, установки каталитического крекинга являются одними из основных источников загрязнения в нефтепереработке, рассмотрим более детально методы, которые могут быть применены для уменьшения выбросов от установок каталитического крекинга.

Таким образом, воздействие нефтяной промышленности на окружающую среду является одной из причин глобальных экологических проблем.

1.2. Источники воздействия нефтяной промышленности на окружающую среду

Источники воздействия нефтяной промышленности на окружающую среду:

1. Резервуары хранения нефти.

Самым крупным источником воздействия нефтяной промышленности на окружающую среду являются заводские резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов при обычном атмосферном давлении.

Выброс осуществляется через специальные дыхательные клапаны при небольшом избыточном давлении паров нефтепродукта или при вакууме в резервуаре, а также через открытые люки и возможные неплотности в кровле резервуара. Особенно увеличивается выброс при заполнении резервуара нефтью или нефтепродуктом, в результате чего из газового пространства вытесняются в атмосферу, как правило, пары легких нефтепродуктов.

Дополнительная загазованность атмосферы происходит при нарушении герметичности резервуаров за счет коррозии крыши, если переработке подвергаются сернистые нефти. При негерметичной крыше резервуара происходит «выветривание» газового пространства: более тяжелые пары продукта выходят снизу, а воздух в таком же объеме входит сверху. При наличии ветра потери от вентиляции газового пространства увеличиваются во много раз.

При обследовании ОАО «Уфанефтехим» в Башкортостане потери углеводородов по отдельным резервуарам были: потери из резервуаров с сырой и обессоленной нефтью – 52%; из промежуточных и товарных резервуаров и емкостей с бензиновыми компонентами и светлыми продуктами – 48%; из резервуаров с компонентами бензина от первичных и вторичных процессов – 27,2%; с компонентами других светлых продуктов – 3,5%; товарных резервуаров с бензином – 9,3%; товарных резервуаров с другими светлыми продуктами – 7%.[4]

2. Сооружения по очистке сточных вод.

Открытые поверхности очистных сооружений – песколовок, нефтеловушек, пруды дополнительного отстоя, кварцевые фильтры, аэротенки I и II ступени, вторичные и третичные отстойники после аэротенков, пруды накопители – являются источниками загрязнения атмосферного воздуха и окружающей территории продуктами нефтепереработки.

У работающих фильтров концентрации сероводорода и паров углеводородов в воздушных потоках с поверхности испарения были выше, чем у фильтров, остановленных на промывку, так как промывная вода менее насыщена продуктом.

Нефтепродукты, поступающие с оборотной водой, в основном испаряются в воздух; например в градирнях удаляется с воздухом через вентиляторы 286кг/ч, или 2500т/год углеводородов. Сточные воды, отходящие от барометрических конденсаторов, сбросы охлаждающей воды из конденсаторов смешения паров, образующихся при охлаждении кокса на установках замедленного коксования и другие, являются источником загрязнения атмосферы сероводородом.

3. Технологические установки.

Выброс углеводородов и сероводорода происходит на атмосферно-вакуумных и вакуумных установках, на последней ступени пароэжекторного агрегата неконденсированных газов. При наличии установок каталитического крекинга вакуумного газойля, потери нефти и нефтепродуктов с выжигаемым коксом при регенерации катализатора составляют 5-6,5% от перерабатываемого сырья. При мощности завода 12млн. т/год и выходе вакуумного газойля 10% на нефть они составляют 0,6% от переработанной нефти.

Технологические конденсаты после атмосферных и атмосферно-вакуумных установок и установок каталитического крекинга являются источником загрязнения атмосферного воздуха сероводородом.

Пары нефтепродуктов выделяются в атмосферный воздух через неплотности оборудования, арматуры и фланцевых соединений, через сальниковые устройства насосов и компрессоров. Число насосов и компрессоров на средней производительности составляет более 1000. Каждая задвижка, фланцевое соединение, предохранительный клапан и сальник насоса – потенциальные источники загрязнения атмосферного воздуха. При нормальной работе от одного насоса выделяется в час 1кг газов и паров, а от одного компрессора – 3кг. Фактические выделения часто превышают эти цифры в 2-3 раза; для насосной при 20 насосах они могут составлять 20-60кг/ч, для компрессорной при 5 компрессорах – от 15 до 45кг/ч.

Выбросы углеводородов в атмосферу через предохранительные клапаны достаточно велики.

Например: мощностью 12млн. т/год через предохранительные клапаны выбрасывается в сутки около 100т углеводородов.

Кроме того, необходимо учитывать выбросы в результате недостаточной герметизации оборудования и арматуры.

Дымовые газы трубчатых печей технологических установок являются источниками выброса в атмосферный воздух сернистого ангидрида, оксидов углерода и азота.

Проблема выбросов оксида углерода на установках каталитического крекинга с псевдоожиженным слоем в настоящее время приобрела особое значение. Это связано со значительной коррозией оборудования, (вызванной повышенными температурами в циклонах или в линии отходящих газов в результате дожигания оксида углерода до диоксида в разбавленной фазе катализатора, использованием цеолитных катализаторов, требующих высокой степени выжига кокса повышения температуры регенерации с 620 до 700°С.

Сернокислотная очистка парафина и масел, сульфирование при получении поверхностно-активных веществ и многие другие процессы в нефтеперерабатывающей промышленности связаны с выбросом сернистых газов в атмосферу.

4. Производство битумов.

Основным процессом производства битумов является окисление остатков нефтепереработки кислородом воздуха при 240-300°С. Газы, выходящие из окислительного аппарата, состоят из азота, кислорода, диоксида углерода, смеси углеводородов и их кислородных производных, а также водяных паров, образующихся в ходе реакции окисления углеводородного сырья, и за счет воды и водяного пара, подаваемых иногда в газовое пространство окислительного аппарата. Эти выбросы являются одним из основных источников загрязнения воздушного бассейна, связанных с работой предприятий нефтяной промышленности.

Дополнительным и часто значительным источником загрязнения воздушного бассейна могут быть пары органических соединений, выделяющиеся при наливе горячего битума в железнодорожные бункеры и автобитумовозы или розливе его в мелкую тару (бумажные мешки, бочки) для охлаждения.

Кроме того, в газах, выходящих из окислительного аппарата, в небольших количествах присутствует оксид углерода (до 0,5% масс); концентрация же сероводорода невелика – не более 0,01% – даже при использовании высокосернистого сырья; содержание сернистого ангидрида еще ниже. Концентрация 3,4-бензпирена в газах достигает 5мкг/м3 (при ПДК его в воздухе производственных помещений 0,15мкг/м3). В случае подачи в окислительную колонну воды для съема тепла реакции или водяного пара для снижения концентрации кислорода до взрывобезопасной (ниже 5%) необходимо учитывать соответствующее разбавление газов окисления.

5. Факельные системы.

Факельные системы являются значительными источниками загрязнения атмосферного воздуха сернистым ангидридом, оксидом углерода и другими вредными газами. На факельные установки направляют горючие и горюче-токсические газы и пары (из технологического оборудования и коммуникаций, а также «сдувки» из предохранительных клапанов и других предохранительных устройств.

Кроме того, на факел направляют горючие и горюче-токсические газы и пары в аварийных случаях, в период пуска оборудования, при остановке оборудования на ремонт и наладке технологического режима (периодические сбросы).

Несмотря на то, что значительная доля нефтезаводского газа потребляется в качестве топлива, на заводах все еще сжигается на факеле сухой газ, поступающий с технологических установок и резервуаров, на которых недостаточен контроль работы – предохранительных клапанов и другой запорной арматуры.[5]

Таким образом, токсичность нефтепродуктов и выделяющихся газов в окружающую среду определяется сочетанием углеводородов, входящих в их состав. От преобладания углеводородов того или иного ряда зависят токсические свойства нефтепродуктов. Так, тяжелые бензины являются более токсичными по сравнению с легкими. Токсичность смеси углеводородов в составе нефтепродуктов, выше токсичности отдельных компонентов смеси. Значительно возрастает токсичность нефтепродуктов при переработке сернистых и многосернистых источников.

2. Воздействие нефтяной промышленности на окружающую среду в России и в зарубежных странах

2.1. Воздействие нефтяной промышленности на окружающую среду в России

Воздействие нефтяной промышленности на окружающую среду в России включает постоянный контроль не только за состоянием окружающей среды, но и за организацией работы предприятий нефтяной промышленности в России.

Наиболее часто в России отмечается превышение по таким «ингредиентам» нефтяной промышленности как азот аммония, азот нитритов, азот нитратов, нефтепродукты, железо, медь. Проверяются сбросы 26 предприятий нефтяной промышленности, 43 очистных сооружений канализации и водопроводов, 4 рыбоводных предприятий, 6 ливнево-дренажных канализаций.

В последние годы воздействие нефтяной промышленности на окружающую среду в России снижается. Это связано со спадом производства на предприятиях городов и некоторым улучшением работы предприятия (например: «Газпром Нефть») в вопросах защиты окружающей среды России. Но вместе с тем, увеличивается количество загрязняющих веществ, поступающих в окружающую среду от передвижных источников – автотранспорта.

Загрязняющие вещества от нефтяной промышленности воздействую на окружающую среду в России, поступают в воздух, как правило, несвойственны его составу или имеют незначительное содержание в естественных условиях. Это такие вещества, как: сернистый газ, водород, сажа, аммиак, оксиды азота, формальдегид и другие летучие органические вещества.[6]

На состояние окружающей среды оказывает воздействие предприятия коммунального хозяйства, использующие источники нефтяной промышленности. В холодные зимы загрязнение воздуха от этих предприятий возрастает.

Мощным источником воздействия нефтяной промышленности на окружающую среду в России за 2008-2010г.г. явились аварийные выбросы загрязняющих веществ предприятиями «Астраханьгазпром» и «Роснефть». При этом в воздушную среду поступали метан, сероводород (H2S), меркаптаны, оксиды азота (NO, NO2), сажа, но больше всего диоксида серы. Между тем, повышенное содержание в атмосфере соединений серы и азота вызывает кислотные осадки. Это стало большой проблемой для всей России.

В последние годы на дорогах России появилось много старых автомобилей импортного производства, использование которых в зарубежных странах без катализаторов запрещено. Это значительно ухудшило качество атмосферного воздуха на улицах многих городов РФ.

Ежегодно в России для блокирования воздействия нефтяной промышленности на окружающую среду в России проводится операция «Чистый воздух», в ходе которой проверяются автопредприятия, станции техобслуживания автомобилей, автомобили на магистралях на токсичность и дымность. Затем разрабатываются меры по снижению загрязнения воздуха: создаются посты диагностики, оснащенные современными приборами контроля, организуются участки по ремонту, регулировке двигателей и др.

В 2010г. обстановка в р. Волга и ее дельте характеризовалась стабилизацией показателей нефтяного загрязнения и таких металлов, как кадмий, никель, кобальт. Наиболее неблагополучная ситуация наблюдалась на водотоках Белинского банка и в р. Волга в городской черте, где были отмечены повышенные концентрации всех источников нефтяной промышленности. Воды Волго-Каспийского канала имеют высокий уровень нефтяного загрязнения.[7]

Таким образом, ежегодно нефтяная промышленность выбрасывают в [8]окружающую среду России около 200тыс. т загрязняющих веществ. Это означает, что на одного жителя в среднем приходится до 200кг загрязнений.

2.2. Воздействие нефтяной промышленности на окружающую среду в зарубежных странах

Воздействие нефтяной промышленности на окружающую среду в зарубежных странах характеризуется сокращением объемов прироста промышленных запасов нефти; снижением качества и темпов их ввода; сокращением объемов разведочного и эксплуатационного бурения; увеличением количества бездействующих скважин; повсеместным переходом на механизированный способ добычи при резком сокращении фонтанизирующих скважин; отсутствием значительного резерва крупных месторождений; необходимостью вовлечения в промышленную эксплуатацию месторождений, расположенных в необустроенных и труднодоступных районах; прогрессирующим техническим и технологическим отставанием отрасли; недостаточным вниманием к вопросам экологии.