Современные методы очистки воздушного бассейна нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий



В статье описываются проблемы состояния загрязнения воздушного бассейна и методы, необходимые для снижения вредных выбросов предприятий в атмосферу.

Ключевые слова: загрязнение, воздушный бассейн, атмосфера, ПДК, оценка риска.

На сегодняшний день вопросы состояния воздушного бассейна привлекают всё больше и больше внимания. Всё это связано с основными факторами, влияющими на рост загрязнений, такими как: увеличение численности населения, строительство новых промышленных предприятий, увеличение количества транспортных средств.

Самой значимой характеристикой воздушного бассейна является его качество, так как для нормальной жизнедеятельности людей нужен непросто воздух, а воздух требуемой чистоты.

Безусловно, наша страна укрепилась в списке стран с плохой экологией. Только лишь 15 городов нашей страны воздушный бассейн соответствует санитарным нормам, а в 125 городах ежегодно фиксируются в 5–10 раз превышающие ПДК концентрации загрязнения атмосферы. На следующей таблице можно увидеть какие загрязнения характерны для самых грязных городов России.

Таблица 1

Города России смаксимальным уровнем загрязнения воздушного бассейна

Город	Вещества, определяющие высокий уровень загрязнения воздушного бассейна
Балаково	Диоксид азота, бензапирен, сероуглерод, формальдегид
Владимир	Бензапирен, взвешенные вещества, формальдегид, фенол
Волгоград	Бензапирен, диоксид азота, оксид азота, формальдегид, хлорид водорода
Екатеринбург	Формальдегид, бензапирен, диоксид азота
Иркутск	Бензапирен, диоксид азота, оксид азота, формальдегид, хлорид водорода
Казань	Формальдегид, бензапирен, диоксид азота
Калининград	Формальдегид, бензапирен, диоксид азота
Комсомольск-на-Амуре	Взвешенные вещества, формальдегид, бензапирен, диоксид азота, фенол
Курган	Формальдегид, бензапирен, сажа
Магнитогорск	Бензапирен, формальдегид, взвешенные вещества, диоксид азота
Новокузнецк	Бензапирен, формальдегид, взвешенные вещества, диоксид азота, фторид водорода
Норильск	Формальдегид, бензапирен, фенол
Тюмень	Формальдегид, бензапирен, диоксид азота, взвешенные вещества
Челябинск	Бензапирен, формальдегид, фторид водорода
Чита	Формальедгид, бензапирен, диоксид азота, взвешенные вещества
Южно-Сахалинск	Формальдегид, бензапирен, диоксид азота, взвешенные вещества, сажа

Самый опасный углеводород, который поступает в атмосферу при горении топлив, является 3,4 — бензапирен. Он канцерогенен. Он не растворяется в воде, не окисляется микроорганизмами, поэтому необратимо загрязняет атмосферу, водоёмы, почву. Его содержание увеличивается в крупных городах в зимнее время, когда сжигается больше всего топлива.

Все вещества, загрязняющие воздушный бассейн, имеют конкретные источники выбросов. Многие из них под воздействием природных факторов нейтрализуются или разрушаются за определённый промежуток времени. Основной вклад в загрязнение атмосферного воздуха вносят предприятия нефтехимической и химической промышленности, энергетики, котельные. Для определения степени загрязнения атмосферного воздуха применяются нормативы, как — предельно допустимая концентрация среднесуточная (ПДК СС) — для оценки осреднённых концентраций за определённый период, от суток до года, и предельно допустимая концентрация максимально разовых (ПДК МР) — для оценки измеренных максимальных разовых концентраций химического вещества, содержащегося в воздухе населённых пунктов. ПДК были установлены для большинства химических веществ государственным санитарным законодательством только для атмосферного воздуха. [4]

Нужно задуматься над тем, что газообразные выбросы промышленных предприятий образуют в атмосферном воздухе аэродисперсные системы, которые за счёт могут турбулентного движения могут достаточно долго удерживаться в воздухе. ^[3] Диапазон распространения здесь зависит продолжительности их нахождения в воздухе, но также от метеорологических условий, например, осадков или направления потоков. Время пребывания в атмосфере углекислого газа составляет от 1 до 5 лет, сернистого газа — несколько дней, твёрдых частиц — от нескольких секунд до нескольких месяцев или даже лет. По данным Госкомстата России, нефтеперерабатывающими предприятиями ежегодно выбрасывается в атмосферу огромное количество загрязняющих веществ. Их можно увидеть в таблице 2. ^[5] Объем выбросов загрязнющих веществ в атмосферный воздух приведено на рисунке 1.

Рис. 1. Объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, кг/чел

Таблица 2

Основные вещества, загрязняющие атмосферу

Природа загрязнения	Источник загрязнения	Количество втыс.
Оксид углерода	Работа двигателей внутреннего сгорания	112
Углеводороды	Работа двигателей внутреннего сгорания	1182
Оксиды серы	Сжигание ископаемого топлива	232
Оксиды азота	Горение	27
Углекислый газ	Автотранспорт, промышленность	19
Твёрдые частицы и прочее	Химическая промышленность	16

Из чего следует, что такое количество вредных выбросов сильно снижает требуемые показатели воздушного бассейна и несёт вред жизни населения.

Из-за проблем загрязнения воздуха вредными примесями, сегодня существует большое количество различных методов очистки воздуха. Таких как: Абсорбционный метод, адсорбционный метод, термическое дожигание, термокаталитические методы, озонные методы, плазмохимические методы, плазмокаталитический метод, фотокаталитический метод. Но следует выделить два метода, которые на сегодняшний день являются новыми и самыми эффективными. Такие как: фотокаталитический и плазмокаталитический методы. ^[6]

Плазмокаталитический метод — новый метод, объединяющий в себе методы очистки воздуха от вредных веществ: каталитический и плазмохимический. Установки, работающие на основе этого метода, состоят из двух ступеней. Первая — это плазмохимический реактор (озонатор), вторая — каталитический реактор, его можно увидеть на рис. 2.

Преимуществом этого метода являются использование каталитических реакций при температурах, более низких (40–100 °C), чем при термокаталитическом методе, что приводит к увеличению срока службы катализаторов, а также к меньшим энергозатратам (при концентрациях вредных веществ до 0,5 г/м³.). [2]

Рис. 2. Принципиальная схема реактора

А фотокаталитический метод — является также одним из самых перспективных и эффективных методов очистки на сегодняшний день. Главное его преимущество — разложение опасных и вредных веществ на безвредные воду, углекислый газ и кислород. Взаимодействие катализатора и ультрафиолетовой лампы приводит к взаимодействию на молекулярном уровне загрязнителей и поверхности катализатора. Фотокаталитические фильтры абсолютно безвредны и не требуют замены очищающих элементов, что делает их использование безопасным и весьма выгодным. Любой фотокаталитический очиститель воздуха включает в себя пористый носитель с нанесенным ТiО2-фотокатализатором, который облучается светом и через который продувается воздух, это можно рассмотреть на схеме 2.

Рис. 3. Принципиальная схема фотокаталитического очистителя

Существуют значительные недостатки фотокаталитического очистителя это то, что в процессе очистки возникают засорения катализатора продуктами реакции, поэтому технология применима для ограниченного состава органических веществ, причем с низкими концентрациями.

Каждый год объем выбросов вредных веществ (газы, вредные примеси), которые вступают в реакцию с атмосферными газами (O₂, N₂) ведут к изменению состава воздуха и увеличению количества СО₂. Различные изменения в атмосфере ведут к возникновению кислотных осадков, негативно влияющих на грунты, почву, флору и фауну. Кроме этого, такие осадки ведут к постепенному разрушению архитектурных объектов, сооружений, зданий, оборудования. Из чего следует отметить, что проблема загрязнения воздушного бассейна сейчас одна из важных, ведь это может привести к существенному изменению экосистемы обитания человека, нарушению природного баланса. ^[1]

Литература:

1. Бетшнайдер Б., Курфюрст И.. Охрана воздушного бассейна от загрязнений /. — Ленинград.-1989. 284с.
2. Богомолов А. И., Гайле А. А., Громова В. В. и др.;Под редакцией Проскурякова,. Драбкина А. Е. Химия нефти и газа: Учеб. Пособие для вузов/. — 3-е изд., и испр. — СПб: Химия, 1995. 448с.
3. Вершинина К. Ю., Стрижак П. А.. Химия нефти и газа //– 2016 № 11 с.45–49.
4. Поконова Ю. В. Экология нефти и газа /– 2009. 232с. — 2009. 232с.
5. Современные проблемы и технологии обращения с отходами производства и потребления. 2014.
6. Тетельмин В. В., Язев В. А. Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе., 2009. — 352с.