Экологические проблемы основных производств (стр. 12 )

ГПН = 100 – КТ – (Т+П),

где Т и П – соответственно удельные затраты топлива на переработку и потери нефти на НПЗ в процентах на сырье.

За рубежом ГПН определяют преимущественно, как суммарный выход светлых НП из нефти, то есть имеется в виду глубина топливной переработки нефти.

Понятие глубины переработки нефти, выраженное в виде вышеприведенного уравнения, несколько условно, так как выход непревращенного остатка, в том числе котельного топлива, зависит не только от технологии нефтепереработки, но и, с одной стороны, от качества нефти, и с другой – как будет использован нефтяной остаток: как котельное топливо или как сырье для производства битума, как нефтяной пек или газотурбинное топливо и т. д.

Средняя глубина переработки нефти на российских НПЗ составляет около 65% (для сравнения на НПЗ США – 90-98%). Доказано, что инвестиции в углубление переработки нефти в 5-7 раз эффективней инвестиций в разработку новых месторождений. Легче и выгоднее перерабатывать малосернистые и легкие нефти с высоким потенциальным содержанием светлых нефтепродуктов. Переработка нефти с высоким содержанием смолисто-асфальтеновых веществ требует большей насыщенности НПЗ процессами облагораживания.

11.2. Современное состояние и тенденции развития нефтеперерабатывающей промышленности мира и России

Общей современной тенденцией в структуре использования нефти в мировой экономике является снижение доли ее потребления в электро - и теплоэнергетике в качестве котельно-печного топлива и увеличение – в качестве транспортного моторного топлива и нефтехимического сырья. В табл. 11.3 приведена структура использования нефти в мировой экономике, % масс.

Таблица 11.3

Структура использования нефти в мировой экономике

Использование нефти	1980 г.	2000 г.
Транспорт, в т. ч. Автомобильный	38,6 27,8	52 40
Электро - и теплоэнергетика (котельно-печное топливо)	51,5	35
Нефтехимия	5,2	8,0
Неэнергетическое использование (масла, битум, парафины и пр.)	4,7	5,0

В настоящее время на долю нефтехимии приходится относительно небольшое количество – около 8% потребляемой нефти. В различных странах эта доля колеблется в пределах 2-10%. Вполне вероятно, что к концу XXI в. нефтехимия станет почти единственным направлением применения нефти.

Сложная ситуация с нефтехимическим производством наблюдается в России. Несмотря на некоторый рост производства в последнее время, уровень выпуска нефтехимической продукции существенно отстает от уровня 1988 г. С 1990 г. в нашей стране наблюдается спад нефтехимии на фоне неуклонного роста соответствующих производств в мире.

В России 23 из 26 НПЗ эксплуатируются более 40-70 лет и, естественно, требуют обновления оборудования и технологии. Российским НПЗ необходимы срочная реконструкция, существенное увеличение мощностей каталитических процессов, повышающих глубину переработки нефти и качество выпускаемых нефтепродуктов.

Наиболее массовыми НП в стране все еще остается котельное топливо (~30%). Вторым по объему выпуска НП является дизельное топливо (~25,6%). Объем производства бензинов (~14,3%) ниже, чем дизельного топлива; соотношение бензин: дизельное топливо составляет ~1:1,8. В то время как данное соотношение в США составляет 2:1. Котельное топливо там вырабатывается в минимальных количествах – 8% на нефть. Доля углубляющих нефтепереработку процессов (каталитический крекинг, термический крекинг, гидрокрекинг и алкилирование) на НПЗ США составляет 72%. В нашей стране суммарная доля углубляющих нефтепереработку процессов коксования, каталитического и гидрокрекинга составляет всего 14,7%, то есть почти в 4 раза ниже, чем на НПЗ США. Надо ещё отметить, что более половины из установок прямой перегонки нефти не оснащены блоком вакуумной перегонки мазута. В составе отечественных НПЗ нет ни одного внедренного процесса по каталитической переработке гудронов в моторные топлива. Эксплуатируемые на двух заводах установки гидрокрекинга приспособлены лишь для переработки вакуумных газойлей.

На отечественных НПЗ более благополучно обстоит дело с оснащенностью процессами облагораживания топливных фракций нефти, такими, как каталитический риформинг и гидроочистка, что позволяет обеспечить выпуск удовлетворительно качественных НП.

Однако, надо отметить, что в настоящее время мы уступаем лучшим мировым достижениям по качеству ряда нефтепродуктов и продукции нефтехимии, а также по таким важнейшим технико-экономическим показателям процессов, как металлоемкость, энергозатраты, занимаемая площадь, по уровню автоматизации производства, численности персонала и др. Неудовлетворительно обстоит дело на НПЗ и в отношении отбора светлых НП от потенциала, что приводит к значительному недобору дизельных фракций на атмосферных колоннах.

Одной из острейших на НПЗ России является проблема обновления и модернизации устаревшего оборудования, машин и отдельных процессов с доведением их до современного мирового уровня. Необходимы новые технологии и новая техника, замена физически и морально устаревших процессов на более совершенные в техническом и более чистые в экологическом отношениях процессы глубокой и комплексной переработки нефтяного сырья.

11.3. Проблемы экологизации технологии в нефтепереработке

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.

Загрязнение атмосферы. В последние годы наблюдается благоприятная тенденция к значительному снижению концентрации углеводородов. Обратная тенденция к увеличению среднегодовых значений наблюдается для диоксида серы (речь идёт о НПЗ), хотя пока среднегодовые значения концентраций значительно ниже ПДК. Наиболее выражена тенденция к росту среднегодовых значений концентраций для фенола и диоксида азота. Для этих веществ среднегодовые концентрации приближаются к ПДК.

Анализ показывает, что наиболее экологически опасными являются производства, связанные с ректификацией углеводородных систем – нефтей и тяжелых нефтяных остатков, получением элементарной серы и объекты очистных сооружений.

Диоксид серы и сероводород. Несмотря на то, что вклад нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов в общий выброс сернистых соединений относительно невелик (5% общего количества выбросов топливно-энергетических станций), ряд факторов вызывает необходимость осуществления мероприятий по снижению эмиссии уже на предприятиях средней мощности.

По количеству и составу выбрасываемых серосодержащих газов источники загрязнения можно подразделить на три основные группы:

-  дымовые газы котельных агрегатов, технологических печей, печей для сжигания нефтешламов, факельных установок;

-  отходящие газы регенерации катализаторов на установках крекинга;

-  хвостовые газы установок производства серной кислоты и элементной серы (установки Клауса).

Оксиды азота. Массовыми выбросами НПЗ являются оксиды азота. Основными источниками выбросов оксидов азота являются: технологические печи (72,6%), газомоторные компрессоры (14%), факельные стояки (5,4%).

Монооксид углерода. Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха монооксидом углерода являются трубчатые печи технологических установок, выбросы которых составляют 50% от объема общих выбросов; реакторы установок каталитического крекинга (12%); выхлопы газовых компрессоров (11%); битумные установки (9%) и факелы (18%).

Углеводороды. Выбросы углеводородов (УВ) составляют более 70% выбросов вредных веществ от предприятий нефтепереработки и нефтехимии в атмосферу.

Токсичность УВ усиливается при наличии в атмосфере сернистых соединений, оксида углерода, что является причиной более низкого значения ПДК сероводорода в присутствии УВ, чем в их отсутствие. В зависимости от строения УВ вступают в те или иные фотохимические реакции, тем самым, участвуя в образовании фотохимического смога.

С технологической точки зрения выбросы УВ представляют собой прямые потери нефти и нефтепродуктов. Среднеотраслевой уровень выбросов УВ составляет 5,36 кг на 1 т переработанной нефти.

Основными источниками выбросов УВ в атмосферу являются:

-  резервуарные парки (УВ выбрасываются в атмосферу из дыхательных клапанов резервуаров за счет испарения с открытых поверхностей);

-  технологические установки (выбросы за счет неплотностей технологического оборудования, трубопроводной арматуры, сальников насосов, а также рабочих клапанов при аварийных ситуациях, вентиляционные выбросы из рабочих помещений);

-  системы оборотного водоснабжения (испарение УВ в градирнях и нефтеотделителях);

-  очистные сооружения (испарения с открытых поверхностей нефтеловушек, прудов-отстойников, флотаторов, шламо - и илонакопителей).

Значительное загрязнение атмосферы УВ на заводах происходит при заполнении товарными нефтепродуктами железнодорожных цистерн и танкеров на наливных эстакадах и причалах.

Твердые вещества. Выбросы твердых веществ связаны, прежде всего, с химическими методами переработки УВ сырья, особенно каталитическими. Эти вещества состоят в основном из частиц диаметром от 0,01 до 100 мкм.

Химический состав образующейся пыли очень сложен и может вызвать увеличение риска заболевания раком легких.

Распределение выбросов твердых веществ в атмосферу по основным источникам их выделения следующее, %:

-  узлы рассева и пневмотранспорта катализатора - 29,5;

-  регенераторы установок каталитического крекинга - 23,3;

-  факельные стояки - 4,7;

-  вентиляционные системы - 0,7.

Низкая эффективность отделения катализаторной пыли на установках каталитического крекинга приводит к неоправданно высоким потерям дорогостоящих катализаторов и значительному загрязнению окружающей среды твердыми выбросами.