Экологические аспекты нефтеперерабатывающей промышленности

 

 

 

 

 

 

 

2. Основная часть

2.1. Обзор экологических проблемы связанных с развитием отрасли.

Промышленные предприятия  топливно-энергетического комплекса, в том числе химической, нефтеперерабатывающей  и нефтехимической промышленности, а также автомобильный транспорт  в настоящее время являются одним  из наиболее крупных источников загрязнения  природы: атмосферы, почвы, водоемов и  морей.

По характеру влияния  на природу все загрязнители можно  разделить на химические, механические, тепловые, биологические, акустические (шумовые), электромагнитные и радиоактивные; по физическому состоянию — на газообразные, жидкие, твердые; по происхождению  — на естественные (природные) и  антропогенные.

В промышленных процессах  переработки различного сырья и  полуфабрикатов путем механического, термического и химического воздействия  образуются отходящие (отбросные) газы, в которых содержатся взвешенные частицы. Они обладают всем комплексом свойств твердых отходов, а газы, содержащие взвешенные частицы, относятся к аэродисперсным системам. Промышленные газы обычно - сложные аэродисперсные системы, в которых дисперсионная среда является смесью разных газов, а взвешенные частицы полидисперсны и имеют разные агрегатные состояния.

При нефтегазовом строительстве  основным источником техногенных воздействий  является опорно-двигательная часть  машин, механизмов и транспорта. Они  разрушают почворастительный покров любого типа за один-два прохода или проезда. На этих же этапах происходит максимальное физико-химическое загрязнение почв, грунтов, поверхностных вод горюче-смазочными материалами, твердыми отходами, бытовыми стоками и др. Плановые потери добытой нефти при этом составляют в среднем до 50%.  При нефтепереработке основными загрязняющими компонентами для атмосферы являются углеводороды и сероводород. Источником УВ являются потери природного и попутного газа, испарение нефтепродуктов и технологические отходы нефтепереработки и нефтехимии. В частности данная отрасль поставляет в атмосферу 2/3 техногенного метана. Сероводород выделяется в атмосферу за счет утечек в процессе десульфуризации углеводородного топлива.

В результате загрязнения  нефтью её содержание в поверхностных  водах Мирового океана в 90-х годах  ХХ века составляло 0,2 г/м³ , поднимаясь временно в Индийском океане (район наиболее напряженных рейсов танкеров) до 300 г/м³. Основная опасность загрязнения нефтепродуктами состоит в создании пленок на поверхности воды, замедляющих газообмен гидросферы и атмосферы. 1 т нефти покрывает пленкой до 12 км² водной поверхности. Растворенный кислород расходуется на окисление нефти с образованием ряда ядовитых веществ. Для окисления 1 кг бензина необходим кислород, растворенный в 40 т воды. Нефтяные пленки весьма устойчивы. Реакционноспособные фракции нефти (по массе около 1/3) разрушаются водой за сутки, но 2/3 нефти превращаются в нетоксичные вещества за 10 лет. Сброс нефтепродуктов на территории России близок к 40 000 т /г, в том числе в бассейне Волги – 7 000 тонн.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Загрязнение атмосферы.

По своим источникам антропогенные  атмосферные загрязнители разделяют  на несколько групп:

Транспортные, связанные прежде всего с выхлопными газами автомобилей. Они содержат оксиды углерода, серы, азота, углеводороды, канцерогенные полициклические углеводороды и наиболее активный из них 3,4-бензпирен, сажу, а также сильно токсичные продукты, содержащие свинец, хлор, бром. Оксиды углерода, серы и азота, в свою очередь, в результате взаимодействия с влагой воздуха образуют вторичные загрязнения, так называемые «кислотные дожди». Сажевые частицы канцерогенны по той причине, что являются хорошим адсорбентом для бензпирена. Вредное воздействие выхлопных газов усиливается в связи с тем, что, поступая в приземные слои атмосферы, оседая на почве и концентрируясь на растениях (например, свинец в количестве 50 мг на 1 кг сухой биомассы), они затем попадают в организм животных, человека и становятся возбудителями канцерогенных заболеваний. Количество выделяемых в атмосферу транспортных загрязнителей зависит от численности и структуры автомобильного парка, технического состояния автомобиля и двигателя, типа двигателя и вида применяемого топлива, а также условий его эксплуатации.

Ниже приведены показатели для различных типов двигателей по относительным удельным выбросам основных токсичных компонентов:

Двигатель СО [СН] NО Сажа Бензпирен Карбюраторный 15 6 2 1 2 Дизельный 1 2 1 20 1 Газотурбинный 1 1 6 1 20

Мировой автомобильный парк в настоящее время составил около 700 млн единиц. Если учесть, что один грузовой автомобиль в среднем выбрасывает в год около 3 т вредных веществ, то нетрудно подсчитать, что ежегодные выбросы транспортных загрязнителей в атмосферу составят более 2,5 млрд т и что роль автомобильного транспорта как главного источника загрязнения природы непрерывно возрастает.

В настоящее время доля автомобильного транспорта в загрязнении  окружающей среды в ряде городов  составляет 30…40 %, в крупных —  до 60 %, а в крупнейших городах  мира по оксиду углерода превышает 90 %.  

 

Газовые выбросы  ТЭС и котельных. Они содержат примерно те же примеси, что и транспортные загрязнители, а также частички угля, золы и т. д. Природа этих загрязнений изменяется в зависимости от вида топлива, типа сжигания, режима работы и регулировки горелок. Из всех атмосферных загрязнителей ТЭС наиболее опасны оксиды серы и азота, наносящие сильный вред растительности и вызывающие коррозию оборудования и зданий. При одинаковой мощности ТЭС количество выбрасываемого сернистого газа при работе на газе, мазуте и угле находится в соотношениях 1 : 4,5 : 11,5. Наиболее экологически чистым топливом для ТЭС является природный газ.

Не менее опасное воздействие  на природу, чем оксиды углерода, азота  и серы, оказывают выбросы ТЭС  в виде диоксида углерода, вызывая  так называемый парниковый эффект. В настоящее время в результате сжигания органических горючих ископаемых на ТЭС в атмосферу Земли ежегодно поступает около 20 млрд т углекислого газа. Содержание его в атмосфере уже сегодня превышает уровень 1940-х гг. на 15…20 %. В результате усиливается процесс поглощения биосферой инфракрасного излучения Солнца и тем самым потепления климата Земли. Парниковый эффект может привести к значительному изменению атмосферной циркуляции, таянию льдов, затоплению материков и другим глобальным социальным и экономическим потрясениям.

Газовые выбросы  промышленных предприятий. Больше всего загрязняют окружающую среду металлургическая, топливно-энергетическая, нефтехимическая и химическая промышленности. Эти загрязнения весьма разнообразны, и их состав зависит от качества сырья и технологии переработки.

Загрязнители в атмосфере (как и в гидро- и литосфере) распределяются неравномерно и имеют локальный характер. Загрязнения в воздушной среде распределены: над промышленными комплексами — 80 %, над городами — 12,9 и над сельской местностью — 1. Характер распределения выбросов обусловлен излишней концентрацией производственных объектов в некоторых городах, плохой техникой и технологией. В качестве примера приведены данные о количестве выбросов вредных газов в атмосферу (в тыс. т/год) в некоторых городах в 1988 г.:

Город	SO2	NO	CO	Всего
Магнитогорск	84	34	548	849
Новокузнецк	90	34	502	833
Мариуполь	54	30	573	773
Уфа	72	25	36	304
Баку	18	16	49	421

 

 

В местах сильного очагового  загрязнения атмосферы при неблагоприятных  погодных условиях в результате взаимодействия загрязнений и кислорода воздуха  под действием ультрафиолетовых лучей может образоваться токсичный  туман — «фотохимический смог». При этом наблюдается синергетический  эффект — два загрязняющих компонента в результате реакции образуют более  ядовитые вещества.

Оба полученных вещества (озон — сильный окислитель) вызывают слезотечение и затруднение дыхания  у человека, крайне ядовиты для  растений и приводят к их гибели. Так, в декабре 1952 г. за 5 дней лондонского  смога погибло более 4000 человек. В августе 1989 г. над Омском создалось  газовое облако толщиной до 1 км из-за неблагоприятных погодных условий (+ 30 °С, безветрие).

 

 

2.3. Загрязнение гидросферы. 

Загрязнение гидросферы нефтепродуктами  происходит следующими путями:

1. В результате утечки и сброса нефти на морских промыслах – 0,2 млн т/г;
2. При транспортировке танкерным флотом за счет разлива нефти при авариях, при перегрузках, сбросах в акваторию промывных вод – 1,1 млн т/г;
3. С заводскими стоками – 1 млн т/г;
4. При выпадении нефтепродуктов с атмосферными осадками – 0,3 млн т/г;
5. Прочими путями, в том числе поступлением из природных источников – 0,27 млн т/г.

 

Исключительно сильное отрицательное  влияние на природу оказывают  также жидкие или растворимые  в воде загрязнители, попадающие в  виде промышленных, коммунальных и  дождевых стоков в реки, моря и океаны. Объем сточных вод, сбрасываемых в водоемы мира, ежегодно составляет ~ 1500 км³. Как правило, для нейтрализации стоков требуется их 5-12-кратное разбавление пресной водой. Следовательно, при современных темпах развития производства и непрерывно растущем водопотреблении (5…6 % в год) в самом ближайшем будущем человечество полностью исчерпает запасы пресных вод на Земле. К наиболее крупным источникам загрязнения водоемов относят химическую, нефтехимическую, нефтеперерабатывающую, нефтяную, целлюлозно-бумажную, металлургическую и некоторые другие отрасли промышленности, а также сельское хозяйство (например, для целей орошения). Со сточными водами НПЗ в водоемы попадают соленая вода ЭЛОУ, ловушечная нефть, нефтешламы, нефтепродукты, химические реагенты, кислые гудроны, отработанные щелочные растворы и т. д. С талыми и дождевыми стоками в водоемы сбрасывается в огромных количествах практически вся гамма производимых в мире неорганических и органических веществ: нефть и нефтепродукты, минеральные удобрения, ядохимикаты, тяжелые металлы, радиоактивные, биологически активные и другие загрязнители. В мировой океан ежегодно попадает в том числе более 15 млн т нефти и нефтепродуктов, 200 тыс. т свинца, 5 тыс. т ртути; 1 т нефти образует на поверхности воды пленку диаметром около 12 км. Нефтяная пленка существенно ухудшает газообмен и испарение на границе атмосфера-гидросфера, в результате гибнут планктон, водная флора, рыбы, морские животные и т. д. В последние годы участились аварии морских транспортных судов, газовых и нефтяных скважин, нефте-, газо- и продуктопроводов, железнодорожных поездов, на промышленных предприятиях. Состояние гидросферы катастрофически ухудшается. Обостряется проблема водоснабжения населенных пунктов и городов (например, фенольное загрязнение питьевой воды в количествах, в десятки и сотни раз превышающих предельно допустимые концентрации, и массовое отравление миллионного населения г. Уфы в марте-апреле 1990 г.). Загрязнение многих рек и водоемов достигает опасного критического состояния. Ухудшению экологического состояния рек способствует также строительство ГЭС на равнинных реках.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4. Загрязнение литосферы.

В результате хозяйственной  деятельности человека происходит непрерывное  сокращение площадей земель, пригодных  для сельскохозяйственного использования, а также их загрязнение промышленными  и бытовыми отходами. Годовой объем  таких отходов в мире составляет ≈3,5 млрд т, из них 2 млрд т — в сельском хозяйстве, 1 млрд т — в промышленности и 0,5 млрд т — коммунальный мусор. Из извлекаемых ежегодно из недр около 100 млрд т горных пород 98 % составляют отходы (в виде отвалов, терриконов), занимающие огромные площади плодородных земель. Вблизи городов образуются свалки бытовых и промышленных отходов, содержащие весьма токсичные загрязнители (соли тяжелых металлов, ртуть, лаки, краски, полимеры, резинотехнические отходы, отработанные масла и катализаторы и т. д.), которые, разлагаясь, отравляют воздух и подземные воды. В нашей стране такие отходы практически не утилизируются, сжигается лишь около 3 % (в Японии — 70 %).

В качестве факторов техногенного воздействия человека на земную кору выступают либо перемещения масс горных пород - выемка из карьеров и  подземных разработок и складирование  вскрышных пород и отходов  обогащения в отвалы, либо нарушение  гидрогеологического режима в связи  с откачкой подземных вод. Источником формирования наведенных геомеханических процессов является нарушение первоначального равновесия в напряженном состоянии верхней части земной коры в результате добычи полезного ископаемого. Вторичное поле напряжений формируется за счет образования выемок и пустот в горном массиве и за счет изостазического нарушения равновесия вследствие перемещения больших объемов горных пород, особенно при открытых разработках. При добыче нефти и газа, массовых откачках подземных вод эти факторы могут оказаться ведущими.

В районах интенсивной  добычи нефти в ряде случаев наблюдаются  существенное оседание поверхности  земли (например, в Мексике на 7 м), засоление почвенных вод и  другие вредные воздействия. В значительном сокращении земельных ресурсов повинны  также индустриально-городское и  транспортное (автомобильное, железнодорожное, трубопроводное) строительство, а также  строительство хранилищ, эрозия, засоление, заболачивание, опустынивание и  другие негативные результаты хозяйственной  деятельности человека.

                    -----------------------------------------------------------------

Из вышеприведенного краткого обзора следует вывод о том, что  уже сегодня, а не в далекой  перспективе, возникла и продолжает усиливаться глобальная экологическая  опасность перед всем человечеством. Это обстоятельство — следствие  нашей безответственности, бесхозяйственности, некомпетентности и низкой экологической  культуры. Беспечное отношение к окружающей среде приводит к увеличению заболеваемости, генетическим отклонениям, климатическим изменениям, ухудшению плодородия почвы, исчезновению запасов питьевой воды, гибели животных и материальных ценностей и др.