Разработка автоматизированных систем мониторинга для предприятий нефтепереработки и нефтехимии

Автоматизированная система мониторинга  окружающей среды обеспечивает полную программу наблюдений, имеет иерархическую  двухуровневую структуру. На нижнем уровне расположены приборы и  датчики, а также передающая аппаратура программно-аппаратных средств. Верхний  уровень образован центральным  компьютером системы и приемной аппаратурой (центральный пункт  сбора и обработки информации). Связь 

 

между уровнями системы осуществляется по коммутируемым телефонным проводам. Передачу информации со стационарных постов осуществляет комплекс программно-аппаратных средств для сбора и выдачи выходной информации в удобной для  оператора центрального пункта форме.

Таким образом, основными элементами автоматизированной системы мониторинга  являются:

- стационарные посты, где замеряются в автоматическом режиме концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе и метеопараметры;

- центральный пункт обработки информации (ЦП), монтируемый стационарно и обеспечивающий получение информации со стационарных постов.

 

2. Особенности информационных систем 
мониторинга выбросов

 

Главными объектами автоматизированной системы мониторинга воздушного бассейна предприятий являются источники  вредных выбросов в атмосферу, атмосферный  воздух на территории предприятия и  его санитарно-защитной зоны. Поэтому  следующим этапом развития СМОС является создание автоматизированной системы  мониторинга выбросов (АСМВ). АСМВ является необходимой частью АСМОС, обеспечивающей вместе с автоматизированной системой мониторинга среды получение  полной информации о состоянии воздушного бассейна и своевременное принятие управляющих воздействий.

С использованием методов расчета  индексов суммарной токсичности  и C_m-h_m определяется перечень технологических производств, на которых необходима в первую очередь установка стационарных постов мониторинга выбросов (СПМВ). Для обеспечения функционирования обеих подсистем

 

 

СМОС необходимо использование  передвижной лаборатории. Передвижная  лаборатория обеспечивает:

- оперативный контроль за содержанием выбросов технологических установок и содержанием вредных веществ в атмосферном воздухе промышленной и санитарно-защитной зон предприятия;

- детальное обследование и паспортизацию мест, в которых атмосферный воздух содержит вредные вещества в наибольших концентрациях;

- забор проб воздуха в местах с повышенным загрязнением для проведения арбитражного анализа;

- измерение содержания в атмосферном воздухе расширенного состава вредных веществ;

- проведение, в том числе, мониторинга водного бассейна в пределах территории предприятий.

На первом этапе разработки АСМВ определяются те источники выбросов вредных веществ, для которых  наиболее целесообразно использование  инструментальных средств АСМВ.

Во-первых, размещение датчиков целесообразно  на тех источниках выбросов вредных  веществ, которые являются наиболее экологически опасными. В соответствии с рассчитанными величинами индекса  суммарной токсичности Г_з и критерием C_m-h_m к наиболее экологически опасным технологическим объектам на примере Московского НПЗ относятся установки: первичной переработки нефти, получения элементной серы, Г-43-107, висбрекинга (АТ-ВБ), сероочистки и газофракционирования (УОР и ГФУ-2), вторичной перегонки бензина (22/4), получения битума, утилизации, гидроочистки (ЛЧ-24-2000), ЭЛОУ-1,2, а также объекты очистных сооружений и сливно-наливная эстакады.

Во-вторых, использование средств  системы мониторинга выбросов возможно на организованных источниках выбросов. Ранее было показано,

 

что для оценки влияния таких  неорганизованных источников выбросов, как объекты очистных сооружений, цистерны сливно-наливной эстакады и  резервуарного парка на состояние  воздушного бассейна целесообразно  использование стационарных постов автоматизированной системы мониторинга  среды. Поэтому объекты очистных сооружений и сливно-наливная эстакада исключаются из числа объектов, на которых необходимо использование  аппаратных средств АСМВ.

В-третьих, из наиболее значимых источников выбросов вредных веществ наблюдению подлежат те, которые оказывают заметное влияние на жилые массивы, расположенные  вокруг предприятия. Это, прежде всего, дымовые трубы технологических  печей установок, труба отходящих  газов установки получения элементной серы.

Следует отметить, что невозможно использование инструментальных средств  АСМВ для определения выбросов факельной  установкой. В этом случае необходимо использование расчетных методов.

Основой для разработки АСМВ являются также информация о предварительных  характеристиках источников выбросов (высота источника, диаметр устья  трубы, состав и мощность выбросов, их температура), координаты источников выбросов, а также климатическая  характеристика месторасположения.

Предварительные характеристики источников выбросов определяются

в томах предельно допустимых выбросов (ПДВ). Следует отметить, что для  корректного расчета концентраций вредных веществ в приземном  слое необходимо иметь метеорологические  данные на высоте источников выбросов. Поэтому в состав средств АСМВ должна входить вышка для определения  метеорологических параметров.

Перечень определяемых АСМВ веществ  устанавливают аналогично, он совпадает  с перечнем веществ, определяемых системой мониторинга среды. В дальнейшем целесообразно включить в список определяемых АСМВ

 

веществ катализаторную пыль. Прежде всего, это относится к установке  каталитического крекинга, являющейся одним из основных источников выбросов катализаторной пыли.

В настоящее время получили распространение  автоматические анализаторы выбросов на такие виды вредных веществ, как  оксиды азота, серы, углерода. Так, компьютеризированные газоанализаторы фирмы IMR обеспечивают непрерывные измерения концентраций вредных веществ (О₂, СО, СО₂, SO₂, NO, NO₂, H₂S) непосредственно в месте сгорания топлива с одновременным определением скорости потока топочных газов, степени запыленности и коэффициента избытка воздуха. Диапазоны измерений: О₂ - 20,9%, СО - 0-2000 ppm, СО₂ - 0-25%, SO₂ - 0-4000 ppm, NO_X - 0-2000 ppm, МО₂ - 100 ppm, H₂S - 0-200 ppm. Вывод информации осуществляется через интерфейс RS-232 на ЭВМ.

Таким образом, разработка и внедрение  АСМВ, наравне с автоматизированной системой мониторинга среды, позволит эффективно решать такие задачи СМОС как:

- проведение непрерывных наблюдений за основными источниками выбросов вредных веществ в районе расположения предприятия;

- определение состояния загрязнения воздушного бассейна с учетом метеорологических условий (в том числе и в случаях аварийных залповых выбросов);

- оценка вклада предприятия в общее загрязнение атмосферы;

- выработка рекомендаций по улучшению состояния загрязнения воздушного бассейна;

- контроль эффективности проводимых природоохранных мероприятий и проектов, направленных на улучшение состояния воздушного бассейна.

Аппаратурное и программное  обеспечение. Аппаратурное оформление автоматизированной СМОС подбирается в соответствии с необходимостью непрерывного получения в автоматическом режиме достоверных данных,

 

достижения наивысшей чувствительности и селективности. Наиболее подходящими  являются анализаторы непрерывного действия, основанные на следующих методах физико-химического анализа: абсорбционном, хемилюминесцентном, флуоресцентном, электрохимическом, пламенно-ионизационном. В соответствии с этим стационарные посты оборудуют:

- хроматографическими анализаторами;

- селективными газоанализаторами;

- приборами для измерения метеорологических параметров атмосферы (анеморумбометр, датчики температуры с унифицированным выходным сигналом).

Аппаратурное оформление системы  обеспечивает определение содержания указанных веществ в диапазоне 0,5-10 ПДК.

Центральный пост системы содержит следующие элементы:

- модем;

- центральный мощный компьютер-сервер - для проведения сеансов связи со стационарными постами по инициативе ЦП с установленной периодичностью (20 минут);

- обработку первичной информации и ведение базы данных замеров от приборов стационарных постов;

- ведение базы данных источников загрязнения;

- графический интерфейс с пользователем, позволяющий корректировать установочные параметры системы и оперативно выводить на монитор необходимую информацию в удобной для восприятия форме.

На экране монитора отображается следующая  информация: упрощенная карта-схема  промышленной зоны предприятия с  расположением источников загрязнения, справочные данные о метеорологических  параметрах, изоконцентраты (линии  равной концентрации) контролируемых веществ, информация о концентрации веществ в местах расположения стационарных постов.

 

Таким образом, аппаратурное оформление системы позволяет непрерывно, достоверно, в режиме реального времени анализировать  состояние атмосферного воздуха (концентрации вредных веществ и метеорологические  параметры); программное обеспечение  системы позволяет решать основные задачи по формированию непрерывной  картины загрязнения контролируемой территории, выявлять ситуации, связанные  с превышением допустимых норм загрязнения  воздуха.

 

3. Основные требования к созданию системы 
автоматизированного мониторинга водного бассейна

 

Перспективным и окупающим себя направлением является создание автоматизированной системы мониторинга качества водного  бассейна. В соответствии с изложенным выше цели и задачи автоматизированных систем мониторинга водного бассейна включают в себя:

- автоматическую оценку состояния водных потоков предприятия и проверку ее соответствия нормативам и стандартам;

- оценку водоохранной эффективности ведения технологических процессов;

- создание компьютерных баз данных и экспертных систем по стокам и потреблению воды для технологических процессов;

- автоматизированную оценку влияния источника сброса на качество воды и долгосрочный прогноз последствий аварийных сбросов.

Без существования такой системы  трудно оперативно проводить выделение  основных источников загрязнения, определение  источников сброса специфических загрязнителей  и систематическое исследование качества сточных вод. В соответствии с этим единая автоматизированная система  мониторинга водного бассейна должна способствовать:

- получению достоверной информации в режиме реального времени;

 

- созданию банка данных о состоянии водного бассейна предриятия;

- принятию своевременных мер по предотвращению аварийных сбросов;

- определению оптимального количества постов аналитического контроля и мест расположения постов для отбора водных проб;

- выявлению основного круга веществ, подлежащих контролю;

- использованию автоматических датчиков-анализаторов с дистанционной подачей информации на пункты контроля

- установлению фонового загрязнения речной воды, поступающей на предприятие с основными органическими и неорганическими загрязнителями;

- взаимодействию с системами биомониторинга и мониторинга воздушной среды;

- контролю сточных вод, сбрасываемых на станцию аэрации, по нефтепродуктам, фенолу, сероводороду, хлоридам и аммонийному азоту;

- контролю сбросных вод ХВО и солесодержащих стоков ЭЛОУ по хлоридам;

- контролю технологического конденсата и сернистых щелочей установки очистки ТК и СЩС по фенолу, сероводороду и аммонийному азоту.

Подобно АСЭМ воздушного бассейна, компьютеризация  АСЭМ водного бассейна обеспечит  взаимодействие ее с другими системами  управления предприятия. Значительный прогресс в вычислительной технике  и технических средствах аналитического контроля, достигнутый в последнее  время позволяет эффективно организовать работу в этом направлении.

 

 

 

 

 

Заключение

 

На предприятиях для эффективного управления элементы системы экологического менеджмента должны быть построены  таким образом, что совмещаются  с существующими АСУП, АСУТП. Таким  образом, будущее развития производств  по переработке углеводородных систем неразрывно связано с развитием  информационных автоматизированных систем мониторинга.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы

 

Абросимов А.А. Экология по переработке  углеводородных систем : Учебник / Под  ред. д-ра хим. наук, проф. М.Ю. Доломатова, д-ра техн. наук, проф. Э.Г. Теляшева. –  М.: Химия, 2002. – 608с.:ил.