Охрана атмосферного воздуха при эксплуатации Мамонтовского месторождения

Технология добычи нефти непрерывна, остановка оборудования может повлечь  аварийную ситуацию на объекте. Для  периода неблагоприятных метеорологических условий (НМУ) рекомендуется первый режим работы предприятия. Мероприятия носят организованный характер и обеспечивают снижение выбросов вредных веществ на 10-20 %.

Для этого проводятся мероприятия:

• усилить контроль за точным соблюдением технологического регламента производства;
• сместить во времени осуществление некоторых технологических процессов, связанных с большим выделением вредных веществ в атмосферу (продувку оборудования, заполнение и опорожнение емкостей для нефтепродуктов);
• прекратить испытание оборудования, влияющего на изменение технологического режима работы объектов.

В период НМУ необходимо осуществлять контроль воздушной среды на объектах.

 

6. РАСЧЕТЫ ВЫБРОСОВ  ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ

Расчет выбросов от факела

Расчет произведен согласно «Методика  расчета выбросов вредных веществ в атмосферу при сжигании попутного газа на факельных установках».

Цех добычи нефти и газа – 8 Дожимная Насосная Станция (ДНС)-Северо-Запад

Исходные данные:

Объем газа, сжигаемого на факеле в  течении года – 1333300 м2

Продолжительность работы факела в течении года – 456 ч

Температура попутного газа – 20 °С

Плотность попутного газа – 0,962 кг/м3

Диаметр устья факельной установки  – 0,426 м

Высота трубы факельной установки  – 10 м

Температура воздуха – 21.7 °С

Атмосферное давление – 760 мм. рт. ст.

Относительная влажность воздуха - 60%

6.1. Расчет физико-химических характеристик  сжигаемого газа.

Таблица 6.0. - Состав сжигаемого попутного  газа (%об.)

Компонент	CH4	C2H6	C3H8	IC4H10	NC4H10	C5H12	N2	CO2	Сумма
Vi% об.	76,05	3,87	11,74	1,27	2.81	1,71	1,58	0,97	100
% мас.	52,73	5,01	22,36	3,19	7,03	5,64	2,19	1,85	100

 

Расчет плотности попутного  газа pr ( кг/м3) по объемным долям Vi (% об.) и плотности pi (кг/м ) производится по формуле:

 

r = 0,01 i pi , (кг/м3)                         (6)

Где pi – плотность i-го компонента попутного газа (кг/м3).

Результаты расчетов сведены в  таблицу 6.1.

Компонент	CH4	C2H6	C3H8	IC4H10	NC4H10	C5H12	N2	CO2	Сумма
pi	0,717	1,356	0,019	2,673	2.703	3,457	1,25	1,917
0,01 pi	0,545	0,053	0,237	0,034	0,076	0,059	0,02	0,019	1,043

r = 1,043 кг/м3

Расчет условной молекулярной массы  попутного газа производится по формуле:

 

r  = 0,01 i , (кг/моль),                            (6.1.)

где – молекулярная масса i-го компонента попутного газа.

 

Результаты расчетов сведены в таблицу 6.2.

Компонент	CH4	C2H6	C3H8	IC4H10	NC4H10	C5H12	N2	CO2	Сумма
i	16,043	30,07	44,097	58,124	72,151	28,016	28,016	44,011
0,01 i	12,200	1,164	5,177	1,633	1,234	0,443	0,427	0,427	23.016

= 23,016 кг/моль

 

Расчет массового содержания химических элементов в попутном газе  (%).

 

Массовое содержание i-го химического  элемента в попутном газе ( i) рассчитывается по формуле:

 

i = i ij (%мас.),                        (6.2.)

Где ij – содержание (%мас.) химического элемента j в i-том компоненте попутного газа.

i – массовая доли i-го компонента  в попутном газе.

 

i = 0,01 Vi r     (6.3.)

 

Результаты расчетов сведены  в таблицу 6.3.

Компонент	CH4	C2H6	C3H8	IC4H10	NC4H10	C5H12	N2	CO2
0,01 Vi r	0,523	0,051	0,227	0,033	0,073	0,057	0,019	0,018

 

Содержание (%мас.) химических элементов в основных компонентах  попутного газа ( _ij).

 

Продолжение таблицы 6.3.

Компонент	Содержание химических элементов  в компонентах (%мас.)
	C	H		S	O	N
CH4	74,87	54,13		-	-	-
C2H6	79,89	20,11		-	-	-
C3H8	81,71	18,29		-	-	-
C4H10	82,66	17,34		-	-	-
C5H12	83,24	16,76		-	-	-
H2S	-	5,92		94,08	-	-
CO2	27,29	-	-		72,71		-
N2	-	-	-		-		100

 

Результаты расчетов ( _ij) сведены в таблицу 6.4.

Компонент	CH4	C2H6	C3H8	IC4H10	NC4H10	C5H12	N2	CO2	Сумма
jC	39,157	4,074	18,548	2,728	6,034	4,745		0,491	75,777
jH	13,143	1,026	4,152	0.572	1,266	0,955			21,114
jN							1,9		1,9
jO								1,309	1,309

 

Расчет числа атомов элементов  в условной молекулярной формуле  попутного газа.

 Количество атомов i-го элемента Kj рассчитывается по формуле.

 

Kj = 0,01 r                                 (6.4.)

 

Условная молекулярная формула  попутного газа записывается следующим  образом:

 

Cl,452               H4.821                 N0,03l        О0,019

 

Уточним условную молекулярную массу: мг =23,038

6.2.Расчет физико-химических характеристик влажного воздуха для заданных метеоусловий.

Температура - 21,7°С

Давление - 760 мм. рт. ст.

Отн. Влажность - 60%

Определение массового влагосодержания d (кг/кг) влажного воздуха и парциального давления водяного пара рn (мм. рт. ст.) производится по номограмме.

 

d = 0,0098 кг/кг рг = 12 мм. рт. ст.

 

Расчет количества атомов химических элементов молекулярной формуле  влажного воздуха

 

 

 

КН = 3,21

d   (6.5.)

 

Ко = 0,43251; KN =1,57061; КН= 0,0312

 

Условная молекулярная формула влажного воздуха имеет вид:

 

О0,43251 N1 ,57061 Н0,0312

 

Расчет плотности влажного воздуха.

При заданной температуре влажного воздуха t, барометрическом давлении Р и относительной влажности  , плотность влажного воздуха рассчитывается по формуле:

 

                                    (6.6.)

Рвв = 1,1907 кг/м3

Количество влажного воздуха, необходимое  для полного сгорания 1 м3 попутного  газа составляет 12,021

Объем продуют сгорания, при горении  равен 13,502

 

6.3.Расчет температуры выбрасываемой  в атмосферу газовой смеси.

 

Расчет низшей теплоты  сгорания попутного газа

 

Q_H = 0,01 Q_Hi                                (6.7.)

Где V_i - содержание i-го горючего компонента (% об.) в попутном газе;

Q_Hi - низшая теплота сгорания i-го горючего компонента.

 

Результаты расчетов сведены  в таблицу 6.5.

Компонент	CH4	C2H6	C3H8	C4H10	C5H12	QH
0,01 QHi	6506	628	2559	1156	597	11446

 

Т.е. низшая теплота сгорания попутного  газа составляет 11446 ккал/м3

Расчетная доля энергии, теряемой за счет радиации факела

 

= 0,048 мг0,5                              (6.8.)

= 0,048 23,0160,5 = 0,23

 

Удельный выброс диоксида углерода составляет 2,245 кг/кг.

Удельный выброс водяного пара составляет 2,009 кг/кг

Удельный выброс кислорода составляет 0,063

 

6.4. Расчет удельных выбросов вредных веществ в атмосферу.

 

Для оценок мощности выброса метана, оксида углерода и оксида азота (в  пересчете на диоксид азота) при  сжигании попутного газа используются опытные значения удельных выбросов на единицу массы сжигаемого газа представленные в таблице 6.6.

 

Таблица 6.6.

Удельные выбросы (кг/кг)	Бес сажевое сжигание	Сжигание с выделением сажи
qCO	0,02	0,25
qNO	0,003	0,002
Qсажи	-	0,03
Бенз(а)пирен	2 10-11	8 10-11