Расчет валовых выбросов вредных веществ в атмосферу для предприятий нефтепереработки и нефтехимии (стр. 1 )

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Саратовский государственный технический университет

РАСЧЕТ ВАЛОВЫХ ВЫБРОСОВ

ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРУ

ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ

НЕФТЕПЕРЕРАБОТКИ И НЕФТЕХИМИИ

(Часть 1)

Методические указания

к выполнению практических работ по дисциплине «Промышленная экология» для студентов специальности 240801

Одобрено

Редакционно-издательским советом

Саратовского государственного

Технического университета

Саратов 2009

Цель практических работ - изучение расчетных методик определения выбросов вредных веществ в атмосферу от источников предприятий нефтепереработки и нефтехимии. Расчетные методики определения валовых выбросов позволяют существенно повысить достоверность инвентаризации промышленных выбросов при проведении работ по нормированию выбросов вредных веществ в атмосферу для действующих предприятий и более обоснованно распределить материальные средства, выделяемые на охрану окружающей среды от загрязнения промышленными выбросами.

Введение

Углеводородные ресурсы составляют основу экономического потенциала многих стран, и Россия относится к числу ведущих мировых держав по запасам, добыче и переработке нефти и газа.

Но как  любая промышленная деятельность, работа предприятий нефтегазовой отрасли оказывает воздействие на окружающую среду.

По загрязнению воздушного бассейна нефтепереработка и нефтехимия занимают четвертое место среди других отраслей промышленности. В состав продуктов сгорания топлива входят такие загрязняющие вещества, как оксиды: азота, серы и углерода, технический углерод, углеводороды, сероводород.

В процессах переработки углеводородных систем в атмосферу выбрасывается более 1500 тыс. т/год вредных веществ. Из них (%): углеводородов - 78,8; оксидов серы - 15,5; оксидов азота - 1,8; оксидов углерода - 17,46; твердых веществ - 9,3. Выбросы твердых веществ, диоксида серы, оксида углерода, оксидов азота составляют до 98% суммарных выбросов от промышленных предприятий. Как показывает анализ состояния атмосферы, именно выбросы этих веществ в большинстве промышленных городов создают повышенный фон загрязнения. Удельные выбросы токсичных веществ в воздушный бассейн в целом по заводам данной отрасли составляют (кг/т нефти): углеводороды - 3,83; оксиды серы - 0,79; оксиды азота - 0,09; оксиды углерода - 0,41. Выбросы в атмосферный воздух специфических веществ (аммиака, ацетона, фенола, ксилола, толуола, бензола) составляют -2%. На предприятиях нефтепереработки и нефтехимии улавливается около 46,2% от общего количества выбросов от всех стационарных источников выделения вредных веществ, причем, количество утилизируемых вредных веществ составляет 56,7% (от улавливаемых). Прежде всего, это углеводороды (25-70%). Величина безвозвратных потерь для отечественных предприятий составляет в среднем 1% от объема переработанной нефти. Безвозвратные потери нефти и нефтепродуктов по различным источникам на заводах с глубокой переработкой нефти составляют (в %):

Ø  потери углеводородов (включая сернистые соединения) за счет испарения - 63,

Ø  в том числе: из резервуаров и емкостей для хранения нефти и нефтепродуктов (открытого типа с шатровой крышей) - 40;

Ø  с поверхности сточной жидкости в нефтеловушках и различных прудах, с сооружений биологической очистки сточных вод, включая испарение из канализационных колодцев и открытых градирен - 19;

Ø  при наливе в цистерны и при товарных операциях (на эстакадах открытого типа) - 1,3;

Ø  прочие источники испарения, утечки через неплотности, пропуски через клапаны и воздушники на аппаратах, не подключенных к факельной линии и др. - 2,7;

Ø  потери на факелах (при отсутствии газгольдеров для улавливания факельного газа) - 17;

Ø  потери при сжигании кокса с катализаторов, от разливов и утечек в грунт, с газами разложения на АВТ и битумных установках, со шламами, глинами и т. д. - 19;

Ø  потери со сточными водами (до биологической очистки при содержании в них 75 мг/л нефтепродуктов) - 1.

Показатели валовых выбросов вредных веществ от различных источников не могут полностью характеризовать степень опасности их для окружающей среды. Например, специфические вещества (ацетон, аммиак, фенол, толуол, бензол и др.) имеют высокий класс опасности и низкие значения предельно допустимых концентраций (ПДК) и, несмотря на малотоннажный выброс, могут представлять большую опасность для жизнедеятельности человека.

Основные понятия

ИСТОЧНИК ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ (источник) - объект, распространяющий загрязняющие атмосферу вещества.

ВЫБРОС(ы) - газопылевые вещества, подлежащие выводу (выбросу в атмосферу) за пределы производства, включая входящие в них опасные и/или ценные компоненты, которые улавливают при очистке отходящих технологических газов и ликвидируют в соответствии с требованиями национального законодательства и/или нормативных документов. УДЕЛЬНЫЙ ВЫБРОС - показатель, характеризующий количество вредного вещества, поступившее в атмосферу в единицу времени из системы выпуска двигателя, отнесенное к единице мощности, развиваемой двигателем.

ВЫБРОС ПРОМЫШЛЕННЫЙ НЕОРГАНИЗОВАННЫЙ (выброс неорганизованный) - промышленный выброс, поступающий в атмосферу в виде ненаправленных потоков газа в результате нарушения герметичности оборудования, отсутствия или неудовлетворительной работы оборудования по отсосу газа в местах загрузки, выгрузки или хранения продукта.

ВЫБРОС ПРОМЫШЛЕННЫЙ ОРГАНИЗОВАННЫЙ (выброс организованный) - промышленный выброс, поступающий в атмосферу через специально сооруженные газоходы, воздуховоды и трубы.

1. Расчет выбросов вредных веществ

в атмосферу от резервуарных парков нефтеперерабатывающих

и нефтехимических производств

1.1. Резервуары с нефтью, легкими нефтепродуктами и ароматическими углеводородами.

1.1.1. Расчет выбросов углеводородов (суммарно)

Годовые потери углеводородов из индивидуального резервуара или группы одноцелевых резервуаров определяются суммированием квартальных потерь, которые рассчитываются по формуле:

, т (1.1.)

где: - объем нефтепродукта, поступающего в резервуар или в группу одноцелевых резервуаров за соответствующий квартал, м;

- давление насыщенных паров углеводородов в газовом пространстве резервуара при среднеквартальной температуре газового пространства резервуара, мм рт. ст;

- среднее барометрическое давление в газовом пространстве резервуаров (оно приблизительно равно атмосферному давлению), мм рт. ст;

- средняя плотность паров нефтепродуктов в газовом пространстве резервуара при среднеквартальной температуре газового пространства, кг/м;

- опытный коэффициент, характеризующий удельные потери углеводородов с учетом среднеквартальной оборачиваемости резервуаров (рис.1.1.);

- коэффициент, учитывающий наличие технических средств сокращения потерь от испарения и режим эксплуатации резервуара (табл.1.1.);

- коэффициент, учитывающий влияние климатических условий на испарение (табл.1.2.).

Рис.1.1 График зависимости коэффициента от среднеквартальной оборачиваемости резервуаров

Для индивидуальных ароматических углеводородов для всех кварталов и климатических зон =1.

Среднеквартальная оборачиваемость равна:

(1.2.)

где: - объем резервуара или группы одноцелевых резервуаров, м;

Таблица 1.1.

Значения коэффициента

Эксплуатация резервуара	Наземные металлические резервуары	Подземные железобетонные резервуары
без оснащения техническими средствами снижения потерь	оснащен понтоном или плавающей крышей	включен в газоурав - нительную систему	без оснащения техническими средствами снижения потерь	включен в газоурав - нительную систему
Резервуар эксплуатируется как "Мерник"	1	0,2	0,2	0,8	0,1
То же, но с открытыми люками или снятыми дыхательными клапанами	1,1	0,25	1,1	0,9	0,9
Резервуар эксплуатируется как "буферная емкость"	0,1	0,05	0,05	0,15	-
То же, но с открытыми люками или со снятыми дыхательными клапанами	0,15	0,07	0,2	0,2	-

Таблица 1.2.

Значения коэффициента

Квартал	Климатическая зон
северная	средняя	южная	Средняя Азия
1	2	3	4	5
II, III	1	1,14	1,47	1,72
I, IV	1	1	1	1

Значения среднеквартальной температуры газового пространства резервуара , необходимой для определения давления насыщенных паров принимаются: для I и IV кварталов

, °С (1.3.)

для II и III кварталов

, °С (1.4.)

где: - среднеквартальная температура нефтепродукта в резервуаре, °С;

- среднеквартальная температура атмосферного воздуха, °С.

Давление насыщенных паров нефтепродуктов (ДНП) принимается по данным ЦЗЛ предприятий, которые проводят периодическое определение давления насыщенных паров нефтепродуктов по ГОСТ 1756-52 (бомба Рейда) для аттестации товарных нефтепродуктов. По графику (рис.1.2.) исходные значения ДНП () приводятся к среднеквартальной температуре газового пространства.

Таблица 2.1.3.

Давление насыщенных паров органических соединений в зависимости от температуры

/ 1 /	- давление насыщенного пара, мм рт. ст;
/ 2 /	- абсолютная температура; - температура, °С

Наименова-ние продукта	Формула	Уравне-ние	Температурный интервал, в котором уравнение сохраняет свою справедливость, °С	A	В	С
от	до
1	2	3	4	5	6	7	8
Метанол	CHO	1	-7	50	8,9547	2049,2	-
Метилэтилкетон	CHO	1	-10	50	7,764	1725,0	-
Пентан	CH	2	-10	50	6,87372	1075,82	233,36
Гексан	CH	2	-10	68	6,87776	1171,53	224,37
Бензол	CH	2	-10	5,5	6,48898	902,28	178,1
		2	5,5	160	6,91210	1214,64	221,2
Фенол	CHO	2	0	40	11,5638	3586,36	273,0
		2	41	93	7,86819	2011,4	222,0
Толуол	CH	1	-92	15	8,33	2047,3	-
		2	20	200	6,95334	1343,94	219,38
Этилбензол	CH	2	20	45	7,32525	1628,0	230,7
		2	45	190	6,95719	1424,26	213,21
с-Ксилол	CH	2	25	50	7,35638	1671,8	231,0
м-Ксилол	CH	2	25	45	7,36810	1658,23	232,3
		2	45	195	7,00908	1462,27	215,11
п-Ксилол	CH	2	25	45	7,32611	1635,74	231,4
		2	45	190	6,99052	1453,43	215,31