Оценка влияния факельных установок на окружающую среду

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовой проект

 

 

Тема: «Оценка влияния факельных установок на окружающую среду».

 

 

 

                     

 

 

 

 

                               Выполнил:

     . 

                                 Проверила:            .

 

 

 

 

Содержание

Введение – 2-5 стр.

1. Загрязнение окружающей  среды, связанное со строительством  факельного хозяйства – 6-7 стр.

2. Загрязнение окружающей  среды, связанное с эксплуатацией  факельного хозяйства -8 стр.

2.1 Загрязнение атмосферы – 8-18 стр.

2.2 Загрязнение почвы – 18-20 стр.

2.3 Влияние выбросов факельных  установок на растительность – 20-25 стр.

3. Утилизация нефтяных  попутных газов – 26-30 стр.

Выводы – 31 стр.

Библиографический список – 32-35 стр.

 

 

 

 

 

 

 

Введение

В последнее время проблема охраны окружающей среды в районах интенсивного развития горнодобывающих и перерабатывающих отраслей народного хозяйства приобрела исключительно важное значение. Нефтяная промышленность относится к числу основных отраслей-загрязнителей [14].

При добыче нефти особое внимание следует уделять таким объектам, как факельные установки, предназначенные для сжигания попутного нефтяного газа.

Известно, что на одну тонну сгоревшего в факеле попутного газа приходится в среднем 50-80 кг выбросов различных вредных веществ в зависимости от физико-химических свойств и состава газа. Факелы на нефтяных месторождениях являются источником хронического многолетнего загрязнения атмосферы на обширных территориях[6].

Промышленные выбросы в виде сухих или мокрых осадков оседают на поверхность почвы, растительность и водные объекты, тем самым снижают плодородие почвы и качество сельскохозяйственной продукции.

Сжигание попутных газов негативно сказывается на функционировании естественных и искусственных фитоценозов, находящихся в зоне их влияния.

На факельных установках происходит обезвреживание горючих (взрывоопасных) газов путем сжигания. Однако сжигая газы, мы сжигаем прибыль - из-за сжигания попутных нефтяных газов Россия ежегодно теряет около 139,2 млрд. рублей, существенно загрязняя при этом окружающую среду.

В связи с этим остро стоит вопрос об утилизации и использовании попутных нефтяных газов - потенциальном энергоресурсе и ценном сырье.

В 2009 году Дмитрий Анатольевич Медведев в своем послании президента Федеральному Собранию Российской Федерации отметил по этому вопросу: - «... Вопиющим фактом или примером неэффективного использования энергоресурсов остаётся сжигание попутного газа. Загрязняется и окружающая среда, и десятки миллиардов рублей превращаются в дым. Правительство ещё раз недавно обратилось к этой теме и обещало покончить с этим безобразием. Действовать нужно решительно и быстро, и никаких отговорок от добывающих компаний не принимать. Эта тема, кстати, весьма популярна...» [28]

Целью данной курсовой работы является изучение влияния факельных установок на состояние воздуха, почвы, растительности.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Охарактеризовать загрязнение  окружающей среды, связанное со  строительством факельных установок;

2. Охарактеризовать загрязнение  атмосферного воздуха, возникающее при эксплуатации факельных установок;

3. Охарактеризовать загрязнение  почвы, возникающее при эксплуатации  факельных установок;

4. Охарактеризовать влияние  выбросов факельных хозяйств  на растительность;

5. Оценить актуальность  проблемы утилизации попутных нефтяных газов. Предложить конкретные способы использования попутных нефтяных газов в народном хозяйстве.

 

1. Загрязнение окружающей среды, связанное со строительством факельного хозяйства

Загрязнение атмосферного воздуха при строительстве объектов нефтедобывающей промышленности возможно от целого ряда организованных и неорганизованных стационарных и передвижных источников.

Источниками загрязнения атмосферы при строительстве объектов преимущественно являются двигатели внутреннего сгорания автотранспорта и спецтехники, а также выбросы при отсыпке и планировке площадок, при проведении сварочных и покрасочных работ, при заправке топливных баков строительной техники.

Эксплуатация проектируемых объектов предусматривает работу технологического оборудования. При этом загрязнение атмосферного воздуха происходит от организованных и неорганизованных стационарных источников

В период строительства в атмосферный воздух поступают такие загрязняющие вещества как азота диоксид, азота оксид, серы диоксид, углерода оксид, сажа, сероводород, пары различных растворителей, пыль неорганическая, бензин, керосин, сварочный аэрозоль.

Сварочный аэрозоль представляет собой совокупность мельчайших частиц, образовавшихся в результате конденсации паров расплавленного металла, обмазки электродов. Его состав зависит от состава сварочных и свариваемых материалов. В основном сварочный аэрозоль состоит из железа и его окислов, но в него могут также входить такие вещества и их соединения, как марганец, хром, никель, алюминий, медь, цинк, фтор, кремний, азот и другие.

В связи с опасностью заболевания сварщиков пневмокониозом, интоксикации различными компонентами сварочного аэрозоля, при электросварочных работах необходимо применение современных средств индивидуальной защиты органов дыхания[23].

При строительстве объекта могут возникнуть аварийные ситуации.

При разработке нефтяных и газовых месторождений изменяется и нарушается природный ландшафт; оседает земная поверхность; очень часто происходят техногенные пожары.[14]

Общеизвестно, что значительная часть природно-техногенных аварий при строительстве и эксплуатации инженерных сооружений обусловлена недоработками при их проектировании в связи с недостатком информации о природных условиях в районах строительства. Переход в системе обеспечения экологической безопасности инженерных сооружений от ликвидации аварий к их предупреждению становится основой научно-технической политики во всех областях хозяйственной практики [24].

В целом степень воздействия на атмосферный воздух в период строительства не значительна, так как работы носят временный характер, источники загрязнения нестационарны[23].

 

2. Загрязнение окружающей среды, связанное с эксплуатацией факельного хозяйства

Нефтяная промышленность РФ - основной сектор топливно-энергетического комплекса нашей страны. От ее успешного функционирования зависят эффективное удовлетворение внутреннего и внешнего спроса на нефть и продукты ее переработки, обеспечение валютных и налоговых поступлений в федеральный бюджет. Не менее важна эта отрасль и для энергетической безопасности страны и ее политических интересов в мире[4].

Факельное сжигание газа во многих странах стало неотъемлемым атрибутом нефтедобычи.

С 2005 года Россия лидирует среди 20 нефтедобывающих стран, изрядно загрязняющих окружающую среду за счет сжигания попутных газов в факелах. На РФ приходится 70% мирового объема попутных газов, сжигаемых в факелах.

За Россией в списке стран, сжигающих наибольшее количество попутных газов, следуют Нигерия, Иран, Ирак, Казахстан, Китай, Оман, Узбекистан, Малайзия, Египет, Саудовская Аравия[15].

2.1 Загрязнение атмосферы

загрязнение окружающая среда факельное хозяйство

Основная задача факельных установок - природоохранная. Они предназначены для обезвреживания путем сжигания горючих (взрывоопасных) газов (паров), поступление которых в атмосферу может привести, прежде всего, к взрыву и пожару, а также к вредному воздействию на человека.

Факельные установки позволяют перевести вредные вещества в менее опасные, например, сероводород при сгорании превращается в сернистый газ, оксид углерода - в диоксид углерода и т.д. [1].

Не смотря на это, поступающие в окружающую среду продукты сгорания попутного нефтяного газа представляют собой потенциальную угрозу нормальному функционированию человеческого организма на физиологическом уровне.

Соотношение составляющих выбросы веществ зависит от состава добываемой нефти. Основу технологической классификации нефтей составляет содержание серы: класс I -- малосернистые нефти, включающие до 0,5% S; класс II -- сернистые нефти с 0,5-2% S; класс III -- высокосернистые нефти, содержащие свыше 2% S. Около 1/3 всей добываемой в мире нефти содержит свыше 1% S. Следовательно, примерно каждый третий факел в мире является источником загрязнения окружающей среды диоксидом серы, сероводородом, меркаптанами[34].

В состав выбросов факельного хозяйства входят:

- метан СН4;

- этан С2Н6;

- пропан С3Н8;

- бутан С4Н10;

- пентан С5Н12;

- гексан С6Н14;

- гептан С7Н16;

- оксиды азота NOx;

- диоксид углерода СО2;

- диоксид серы SО2, сероводород  Н2S (и/или меркаптаны) [19].

При добыче нефти, богатой ароматическими углеводородами, в выбросах факельного хозяйства содержится большое количество бензола, толуола, ксилола, фенола.

Природные углеводородные газы по токсикологической характеристике относятся к веществам 4-го класса опасности, не оказывают токсикологического действия на организм человека, но при концентрациях, снижающих содержание кислорода в атмосфере до 15-16%, вызывают удушье [22].

В результате факельного сжигания газа в атмосферу выбрасывается все больше парниковых газов - почти 100 тыс. т. в год [15].

Углекислый газ (СО2) - важнейший источник климатических изменений, основной парниковый газ, на долю которого приходится, по оценкам, около 64% глобального потепления.

Кроме углекислого газа, усилению парникового эффекта способствует увеличение содержания метана в атмосфере. Метан интенсивно поглощает тепловое излучение Земли в инфракрасной области спектра на длине волны 7,66 мкм. Метан занимает второе место после углекислого газа по эффективности поглощения теплового излучения Земли. Вклад метана в создание парникового эффекта составляет примерно 30% величины, принятой для углекислого газа [3].

Факельные стояки являются источником 5,4% всех выбросов оксидов азота[1].

Углеводороды под действием ультрафиолетового излучения Солнца вступают в реакцию с оксидами азота, в результате образуются новые токсичные продукты - фотооксиданты, являющиеся основой фотохимического смога.

Особенностью фотохимического смога является то, что образующиеся вещества значительно превышают по токсичности исходные атмосферные загрязнители. Фотохимический смог представляет собой желто-зеленую или сизую сухую дымку.

Схема образования фотохимического смога выглядит следующим образом:

Оксид азота окисляется кислородом воздуха до диоксида азота:

2NO + O2 > 2NO2

Диоксид азота на свету разлагается до монооксида азота и атомарного кислорода:

NO2 > NO + О• (на свету)

Последний при взаимодействии с кислородом воздуха в присутствии инертных частиц образует озон:

О• + O2 + М > O3 + М

Озон реагирует с монооксидом азота, в результате образуются диоксид азота и кислород:

O3 + NO > NO2 + O2

Но в присутствии углеводородов монооксид азота реагирует с ними. Результаты этого взаимодействия с экологической точки зрения очень опасны. Во-первых, образуются очень агрессивные и вредные органические соединения - пероксиацетилнитраты (ПАН). Во-вторых, монооксид азота таким образом связывается, остается меньше возможности для протекания его реакций с озоном. Так происходит накопление озона.

Озон, вступая в реакцию с углеводородами, тоже образует вредные соединения - альдегиды. К примеру, реакция озона с этаном:

СН3-СН3 + O3 > СН3-СН=О +НО•

- врезультате образуется  альдегид - этаналь.

Далее этаналь на свету взаимодействует с атомарным кислородом с образованием радикалов:

СН3-СН=О +О• > СН3-С• =О + НО•

Органические радикалы в присутствии кислорода воздуха порождают радикалы пероксидов:

Пероксорадикалы могут реагировать с NO2. Из образующихся при этом соединений наиболее известен пероксоацетилнитрат, концентрация которого в смоге может достигать 50 млрд.-1 %:

Поскольку это вещество легко вступает в реакцию взаимодействия с различным органическими веществами, например ферментами, оно чрезвычайно токсично для человека и других живых организмов [8].

Диоксид азота и его фотохимические производные оказывают воздействие не только на органы дыхания, но и на органы зрения. При малых дозах характерны аллергии и раздражения, при больших - бронхиты и трахеиты. Начиная с 0,15 мг/м3, при длительных воздействиях наблюдается увеличение частоты нарушений дыхательных функций и заболеваний бронхитом [25].

Одновременные выбросы оксидов азота и серы обусловливают выпадение кислотных дождей. Ежегодно в промышленно развитых странах в воздушный бассейн выбрасывается до 50 млн. т оксидов азота, что превышает их естественный фон в воздухе населенных пунктов [1].