Бурное развитие нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности приводит к увеличению нагрузок на окружающую среду и является основной причиной экологических проблем. Современные предприятия нефтепереработки и нефтехимии представляют собой сложный комплекс, на котором перерабатывается углеводородное сырье различных видов и производится большое количество товарных нефтепродуктов.
Важно, что значительное загрязнение атмосферного воздуха углеводородами происходит при заполнении, хранении и опорожнении резервуаров с нефтепродуктами [1].
Выбросы углеводородов в атмосферу из резервуаров на предприятиях нефтеперерабатывающего комплекса составляю более 40 % от всех источниках, так как углеводороды из резервуаров попадают в атмосферу через дыхательные клапаны, открытые люки и неплотности в кровле, распределение выбросов углеводородов при нормальной эксплуатации резервуаров составляет 80 % от «больших дыханий» и 20 % от «малых дыханий».
Потери углеводородов происходят, в основном, при испарении из нефти легких углеводородов, являющихся ценным сырьем для нефтеперерабатывающей промышленности и губительными для окружающей среды, вследствие вытеснения паровоздушной смеси из газового пространства резервуаров в атмосферу при [2]:
заполнения резервуаров товарными нефтепродуктами (потери от «больших дыханий»);
повышения давления в газовом пространстве в результате суточных температурных колебаний газового пространства и поверхности нефтепродукта и за счет изменения давления атмосферного воздуха (потери от «малых дыханий»);
дополнительного насыщения газового пространства парами нефтепродуктов после окончания выкачки (потери от «обратного выдоха»);
вентиляции газового пространства при наличии двух и более отверстий в крыше или корпусе резервуара, расположенных на разных уровнях.
Для успешного решения проблемы сохранения количества и качества нефти и нефтепродуктов в процессе их хранения целесообразно обобщать накопленный на предприятиях нефтепереработки и нефтехимии опыт по предотвращению и устранению потерь нефтепродуктов в сырьевых, промежуточных и товарных парках, а также учесть отечественные и зарубежные доступные технологии для достижения данной цели.
Уменьшение объема выбросов паров углеводородов в атмосферу может быть достигнуто различными путями: улучшением герметизации емкостей; снижением абсолютных значений температуры газового пространства и хранимых продуктов, а также уменьшением амплитуды их колебаний; уменьшением объема газового пространства в резервуаре; улавливанием паров углеводородов, образующихся в резервуарах.
Практическая реализация этих путей в виде организационно-технических решений может быть выполнено за счет теплоизоляции, окраски, термостатирования резервуаров, снижения объемов газового пространства, герметизацией и водяным орошением.
Сравнительная эффективность (%) снижения выбросов паров углеводородов представлена в таблице 1 [1–2].
Наиболее доступным для повсеместного применения и не требующие переоборудования резервуарных парков является диск — отражатель, который устанавливается под дыхательным клапаном, его диаметр превышает диаметр патрубка дыхательного клапана примерно в 3 раза. При использовании дисков отражателей уменьшается перемешивание ПВС в ГП резервуара, тем самым понижается концентрация паров нефтепродукта в верхней части ГП. Применение дисков — отражателей позволяет снизить потери от испарения нефтепродуктов на 30–40 %.
Применение плавающих крыш или понтонов позволяет сократить объем газового пространства в резервуаре, тем самым уменшить потери нефтепродуктов при испарении от «больших дыханий» на 70–85 % и от «малых дыханий» на 70 %. Повышение эффективности до 99 % плавающей крышей и понтоном может быть достигнуто при применении прочных полимерных материалов и улучшении конструкции уплотняющих затворов. Применение данных устройств имеет низкую стоимость и просты в применении.
При хранении нефтепродуктов с высокой упругостью паров можно осуществлять под избыточным давлением азота, так называемой «азотной подушкой», что позволяет исключить потери от «малых дыханий» и частично от «больших дыханий». Эффективность хранения нефтепродуктов под давлением, как способа снижения потерь нефтепродуктов от испарения составляет до 90 %, при этом стоимость данного мероприятия высокая, поэтому находит ограниченное применение.
Таблица 1
Сравнительная эффективность снижения выбросов паров углеводородов
|
Наименование средств сокращения потерь |
Эффективность, % |
|
Плавающие крышки (ПК) и понтоны |
70–99 |
|
Газоуравнительные системы |
60–90 |
|
Хранение нефтепродуктов под избыточным давлением азота |
94–98 |
|
Сорбционные системы |
90–96 |
|
Компрессионные системы |
80–98 |
Сорбционная система улавливания паров нефтепродуктов представляют собой аппарат (например, ректификатор), в котором происходит извлечение паров нефтепродукта из ПВС адсорбентом. Эффективность данного способа составляет 90–96 %.
Компрессионная система сокращения потерь нефтепродуктов основана на улавливании легких фракций с использованием жидкостно-газовых струйных аппаратов (струйно-компрессорных установок). Эффективность данной системы колеблется от 80 до 98 %.
При выборе средств сокращения потерь нефтепродуктов из выше представленных необходимо учитывать физико-химические свойства нефтепродуктов хранимых в резервуарах [1–3].
Таким образом, применение вышеперечисленных средств сокращения потерь нефтепродуктов при испарении из резервуаров позволит сократить выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, что в свою очередь приведет к снижению антропогенного воздействия на окружающую среду, а также повысить экономическую эффективность работы нефтехимических и топливно-энергетических комплексов.
Помимо выше названных потерь, происходит и образование отходов нефтешлама в объектах резервуарных парков товарного нефтепродукта. По оценкам экспертов, в Российской Федерации ежегодно теряется более 25 млн. тонн нефти и 12 млн. тонн нефтепродуктов, из которых собирается и перерабатывается менее 10 %. Содержание углеводородов в нефтешламе составляет 60–90 %, соответственно объемы неиспользуемых отходов, подлежащих захоронению, можно снизить до 10 % [2].
В настоящее время, данная проблема стоит особо остро, в связи с действующим законодательством объекты размещения отходов должны быть включены в государственный реестр объектов размещения отходов (ГРОРО). Согласно законодательству захоронение отходов в границах населенных пунктов запрещается. Размещение таких объектов географически привязано к источникам образования отходов, крупным производствам, в результате деятельности которых образуется значительное количество отходов производства и потребления. По сведениям на 2014 год официальных объектов захоронения и хранения нефтесодержащих отходов насчитывается более 60 и 100, соответственно. Кроме полигонов промышленных отходов среди таких объектов встречаются шламонакопители, емкости, шламовые амбары, открытые площадки, подземные резервуары [1–3].
Возможности таких полигонов не безграничны, дальнейшее развитие промышленности требует строительства новых объектов размещения отходов — потенциальных источников загрязнения окружающей среды, а это изъятие дополнительных площадей, не подверженных негативному воздействию.
Ручная очистка резервуаров, к сожалению, остается наиболее распространенным методом, имеющим ряд недостатков. Это, прежде всего, риск для здоровья и безопасности работников, производящих очистку; загрязнение окружающей среды (воздух, почва); а главное, огромные объемы нефтеотходов, требующие дальнейших операций по транспортировке, захоронению или переработке (обезвреживанию). При этом простейший путь, это передача отхода специализированной организации с целью захоронения.
В настоящее время накоплен значительный опыт по утилизации донных нефтяных осадков как отечественного, так и импортного производства.
Среди основных методов можно выделить термические: сжигание нефтепродуктов в печах различных типов с утилизацией выделяющегося тепла и газов; физические: обезвоживание и разделение нефтепродуктов; химические: экстрагирование с помощью растворителей; биологические: разложение с применением углеродокисляющих бактерий в местах хранения (биотермическое разложение).
Практическое применение из числа отечественных разработок, для автоматизированного способа удаления нефтешлама, нашло оборудование компаний «ОРВТ» (Объединенные российские водные технологии), ЗАО «Таурус Груп» (блок разделения нефтешламов — БРНШ), «Чистый мир» (МКО-1000), «Техноспас» и другие. Оснащение мобильных комплексов включает как отечественное, так и импортное оборудование. К недостаткам комплексов перечисленных производителей относится энергозависимость, недостаточно качественное фазное разделение и, самое главное, очистка резервуаров требует дополнительного ручного труда [4].
Следует признать, более совершенным оборудованием в части автоматизации, степени извлечения нефтяной фракции и получения твердой фазы с меньшим содержанием тяжелых углеводородов является мобильный комплекс МегаМАКС компании «КМТ Интернешнл» (США). Наличие роботизированных механизмов в составе комплекса позволяют полностью исключить ручной труд. Сдерживающим фактором приобретения оборудования является высокая стоимость [3–4].
Принимая во внимание преимущества рассматриваемых способов снижения выбросов в атмосферный воздух от объектов резервуарных парков нефтеперерабатывающих предприятий и очистки их от нефтешлама и, как следствие, уменьшение платы за выбросы и захоронение отходов, руководителям нефтехимических и нефтеперерабатывающих предприятий стоит обратить внимание на современные научные разработки и преодолеть инерционный подход в организации деятельности по обращению с отходами на предприятии.
Литература:
- Александров, А. А., Емельянов В. Ю., Кирпичников В. Н. Улавливание или рекуперация паров нефтепродуктов как один из механизмов повышения качества воздушного бассейна городов — мегаполисов. / А. А. Александров, В. Ю. Емельянов, В. Н. Кирпичников. // ЭКиП. — 2010.– № 8. — С.
- Сальников, А. В. Потери нефти и нефтепродуктов.: учеб. пособие / А. В. Сальников– Ухта: УГТУ, 2012. — 108с.
- Каджоян, Ю. С. Комплекс технологий обеспечения экологической безопасности нефтетерминалов./Экология и промышленность России.–2002.–№ 11.–С.41–43.
- Подвалов Ю. А. Экология нефтегазового производства/ Подвалов Ю. А.// Инфра-Инженерия, 2010, с.291–301.
