Основные источники и состав вредных выбросов
Основные загрязнители атмосферы предприятий нефтеперерабатывающей промышленности
Вредные примеси, выбрасываемые в атмосферу предприятиями нефтегазового комплекса, разделяют на следующие группы:
- кислые компоненты (оксиды углерода, серы, азота; сероводород), образующиеся, в основном, при сжигании различных видов углеводородного топлива;
- углеводороды и их производные;
- твердые частицы.
На нефтеперерабатывающих предприятиях производственные отходы, содержащиеся в газовых выбросах, чаще всего сжигаются на факелах и выбрасываются в атмосферу.
Основные источники и состав вредных выбросов
| Источники промышленного выброса | Химический состав промышленного выброса | |
| Газо- и парообразные | Жидкие и твердые | |
| Предприятия нефтеперерабатывающей промышленности | Диоксиды серы, диоксид углерода, оксиды азота, сероводород, аммиак, углеводороды, кислород и азотсодержащие органические соединения | Органическая пыль, неорганическая пыль, смолистые вещества. |
| Предприятия нефтехимической промышленности | Оксид углерода, кислородсодержащие органические соединения. | Органическая пыль, кислоты, смолистые вещества, органические соединения. |
| Предприятия химической промышленности | Оксид углерода, сероуглерод, хлор, ртуть металлическая, углеводороды | |
| Топливосжигающие устройства (ТЭЦ, промышленные печи и т.д.) | Диоксид серы, оксид углерода, оксиды азота, кислородсодержащие соединения | Неорганическая пыль |
При сжигании углеводородного сырья в энергетических установках образуются продукты их сгорания – различные компоненты: оксиды углерода, серы, азота.
Оксид и диоксид углерода образуются при сгорании любого вида промышленного топлива. Наряду с оксидами углерода в продуктах сгорания топлив обнаруживаются формальдегид и другие продукты неполного сгорания (органические кислоты и др.). Наиболее существенное значение для экологии имеет наличие в составе выбросов формальдегида, обладающего высокой токсичностью и резким запахом. При сжигании нефти и высоким содержанием серы образуются диоксиды серы. Основным источником загрязнения атмосферы диоксидом серы на газоперерабатывающих заводах являются установки получения серы методом Клауса. Большие количества диоксида серы выбрасываются в атмосферу при производстве серной кислоты. Установки по ее производству имеются на ряде нефтеперерабатывающих предприятий.
На большинстве нефтеперерабатывающих и нефтехимических комбинатов для выработки водяного пара имеются свои котельные, которые выбрасывают в атмосферу вместе с дымовыми газами значительные количества диоксида серы. Оксиды азота содержатся в выбросах производств продуктов органического синтеза, пропилена, диметилового эфира, глицерина, азотной и серной кислот, хлороформа.
Оксиды азота, образующиеся при сгорании углеводородного топлива, классифицируются как термические, быстрые и топливные.
Термические оксиды возникают в результате высокотемпературного радикально-цепного окисления воздуха.
Быстрые оксиды получаются при горении углеводородов в результате взаимодействия углеводородных радикалов с азотом воздуха.
Топливные оксиды образуются из азотсодержащих соединений, присутствующих в топливе.
Выбросы в атмосферу кислых компонентов обусловлен, прежде всего, процессами горения. Все высокотемпературные процессы НГК (термический и каталитический крекинг, пиролиз) связаны со сжиганием в трубчатых печах газообразного или жидкого топлива.
Все ГНЗ и НПЗ оснащены факельными установками для сжигания аварийных сбросов горючих газов и паров после срабатывания предохранительных устройств как в основном, так и вспомогательном оборудовании, а также для технологических выбросов при плановых пусках и остановках оборудования, залповых выбросов при проверке КИП, пробоотборных устройств.
На НПЗ и НХЗ большие количества углеводородного топлива сжигаются в печах для высокотепературных процессов мощных котельных, обеспечивающих теплоснабжение заводов.
В таблице приведены некоторые нефтехимичекие процессы, являющиеся источниками образования и выброса в атмосферу диоксида серы.
Источники образования SO2 в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности
| Процесс | Источники образования |
| Гидрообессеривание нефти | Нагрев и каталитическая регенерация |
| Каталитический риформинг | Нагрев и каталитическая регенерация |
| Каталитический крекинг-флюид | Печь предварительного нагрева, каталитическая регенерация, котел-утилизатор СО |
| Изомеризация | Нагрев и каталитическая регенерация |
| Алкилирование | Нагреватель отпарной колонны для изопродуктов |
Сероводород образуется при гидроочистке, переработке и очистке различных нефтяных фракций и сероводородсодержащих газов.
Главным источником выбросов углеводородов в атмосферу являются выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания, химические продукты неполного сгорания нефтяного и газового топлива. Углеводороды попадают в атмосферу также при хранении и транспорте нефти и газа, проведении ремонтных работ технологического оборудования, подготовке к ремонту и пуску после ремонта технологических установок и оборудования, при эксплуатации технологического оборудования.
При промысловой подготовке газа УВ попадают в атмосферу при нарушении технологии эксплуатации скважин и технологических установок, продувке аппаратов, ремонте промысловых сооружений, в результате негерметичности аппаратуры, арматуры и КИП.
На ГПЗ выбросы углеводородов в атмосферу происходят при нарушении технологии процессов на установках очистки и осушки газа, стабилизации конденсата, получения серы, производства технологического углерода, а также при утечках через неплотности.
В НПП и НХП одним из источников выбросов углеводородов в атмосферу является открыто расположенное технологическое оборудование. При существенных преимуществах такого расположения оборудования (повышение взрывобезопасности, уменьшение стоимость и сроков строительства) необходимо иметь в виду, что санитарно-гигиенические условия труда на таких установках ухудшаются. При этом вредные вещества, выделяющиеся через неплотности оборудования, попадают непосредственно в зону, где находятся рабочие, загрязняя ее. Неблагоприятное состояние атмосферу (штиль, инверсия) резко увеличивает загрязнение в ее приземном слое.
Через неплотности оборудования в атмосферу могут попадать не только углеводороды, но и продукты нефтехимических производств – различные кислородсодержащие органические соединения, общее число которых, вероятно, составляет десятки тысяч наименований. Низкомолекулярные соединения могут выбрасываться в атмосферу также с отработанным воздухом. Характерной чертой этой группы выбросов является их многообразие. А наибольший вклад в загрязнение атмосферы различными летучими органическими соединениями вносят химическая, нефтехимическая и нефтеперерабатывающая отрасли промышленности.
Нефтеперерабатывающие и нефтехимические предприятия являются источником выделения в атмосферу полиядерных ароматических углеводородов, особенно это характерно для установок крекинга высококипящих продуктов, производства кокса и сажи, а самые крупные источники загрязнения воздуха углеводородами – заводские резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов – через неплотности, специальные дыхательные клапаны, люки, при заполнении резервуаров.
Для предприятий нефтегазового комплекса выбросы пыли не являются характерными, однако и здесь имеются процессы, для которых характерно это явление. Прежде всего, к ним относятся различные процессы с использованием твердых катализаторов и адсорбентов.
Во всех этих процессах в той или иной степени осуществляется транспортировка катализаторов и адсорбентов, их регенерация, измельчение, сушка и т.д., что приводит к образованию пыли, которая выносится в атмосферу. При проведении процессов в реакторах с псевдоожиженным слоем катализатора (Каталитический крекинг, дегидрирование бутана) частицы катализатора в процессе многократного использования уменьшаются в размерах и выносятся с потоком газов.
Кроме того, загрязнение атмосферы твердыми частицами происходит при сгорании топлива и сжигании отходов. Образование твердых частиц имеет место при неполном сгорании топлива. Обычно в печах, работающих не нефти и газе при отопительном режиме, образуется мало твердых частиц (дыма).
В атмосферу попадает серная пыль, образующаяся при получении элементарной серы из природного газа, богатого сероводородом. Заводы по производству технического углерода выбрасывают в атмосферу сажу. Большое количество мелких частиц сажи образуется при нарушении режима горения факелов, используемых для борьбы с внезапными выбросами газообразных углеводородов.