Экологические проблемы основных производств (стр. 13 )

Суперэкотоксиканты. В последние годы из общего числа вредных веществ выделяют те, которые в малых дозах оказывают сильное индуцирующее или ингибирующее действие на ферменты, так называемые суперэкотоксиканты. Наиболее распространенным из них в окружающей среде является бенз(а)пирен. Это вещество выделено в качестве индикатора для всей группы канцерогенных полиароматических углеводородов (ПАУ) и имеет ПДКс. с., равную 1 нг/м³. Основным условием их образования является высокая температура – 800-1000ºС, поэтому основными источниками выбросов ПАУ являются дымовые трубы технологических печей и установки производства битума.

Мероприятия по снижению экологической нагрузки на воздушный бассейн. Общая структура мероприятий по предотвращению выбросов в окружающую среду на предприятиях представлена на рис. 11.3.

Эффективность собственно технологических мероприятий по снижению выбросов в окружающую среду определяется экологической чистотой процессов. К мероприятиям по снижению выбросов вредных веществ относят:

-  совершенствование технологических процессов и внедрение малоотходных и безотходных технологий, комплексное использование сырья;

-  изменение состава и улучшение качества используемых ресурсов;

-  изменение состава и улучшение качества выпускаемой продукции (неэтилированные бензины, малосернистые топлива и т. д.);

-  очистку выбрасываемых промышленных газов.

К мероприятиям по снижению степени распространения вредных веществ, относятся:

-  нейтрализация,

-  консервация,

-  захоронение,

-  утилизация выбросов.

 

Рис. 11.3. Схема мероприятий по снижению выбросов

вредных веществ в атмосферу

Снижение выбросов диоксида серы и сероводорода. Для снижения выбросов диоксида серы с дымовыми газами основными методами защиты воздушного бассейна являются:

- использование малосернистых остаточных топлив;

-  усреднение состава перерабатываемых нефтей и, соответственно, остаточных фракций, используемых в качестве нефтезаводского топлива;

-  увеличение доли газа в топливе;

-  очистка топливных газов.

Известные методы сероочистки составляют две основные группы:

-  мокрые способы (с использованием абсорбентов, суспензий);

-  сухие способы (хемосорбция, адсорбция, катализ).

Современные НПЗ становятся крупными производителями серы. Это связано с вовлечением в переработку тяжелых нефтей и в большей степени с ужесточением экологических требований по ограничению содержания серы в нефтепродуктах и серосодержащих газовых выбросах в атмосферу.

В последнее время доля серы в перерабатываемой нефти увеличилась (согласно оценке Европейской организации по охране окружающей среды) на 23%. Например, доля серы в перерабатываемых на Московском НПЗ западно-сибирских и татарских нефтях (70% от общего объема перерабатываемых нефтей) за последние 10 лет возросла на 27%.

Организация и увеличение мощностей производства серы (процесс Клауса) или производство серной кислоты на базе утилизации ее из серосодержащих выбросов значительно увеличивают рентабельность, как за счет реализации товарной серы, так и за счет сокращения штрафных санкций со стороны природоохранных органов. В настоящее время ни один из новых методов получения сыры не доведен до такой степени совершенства, как классический процесс Клауса.

Очистку топливного и других сероводородсодержащих газов проводят обычно с помощью абсорбции аминами. Более эффективным способом очистки газов от сероводорода является очистка водным раствором МДЭА (метилдиэтаноламин). Данный процесс имеет следующие преимущества:

-  высокая селективность извлечения сероводорода, что увеличивает концентрацию H2S в потоке, поступающем на процесс Клауса. Это приводит к повышению эффективности последнего;

-  меньшие затраты тепла на стадии регенерации рабочего раствора;

-  малые потери растворителя вследствие его высокой термохимической устойчивости и низкого давления паров;

-  низкая коррозионная активность МДЭА-растворов.

Присутствие аммиака в кислом газе, поступающем на установку, ведет к возникновению следующих вторичных реакций:

-  образование (за счет реакций с серой) отложений твердых аммонийных комплексов на холодных участках установки, если аммиак или его часть проходят через печь, не сгорая;

-  возможное образование диоксида азота, катализирующего в присутствии кислорода окисление диоксида серы в триоксид.

Последний при взаимодействии с водой образует серную кислоту, которая усиливает сульфатирование катализатора, а также способствует коррозии оборудования. Аммиак из сырьевого потока необходимо разрушать на стадии термического сжигания.

В настоящее время разработан процесс Суперклаус, в котором модифицирована система управления и введена стадия прямого селективного окисления H2S, отходящего с конечного конвертора, до серы в присутствии специального катализатора. Степень извлечения серы достигает 99-99,5%. К основным преимуществам процесса Суперклаус относятся также отсутствие сточных вод, увеличение продолжительности активности и срока службы катализаторов в результате предотвращения сульфатации при работе в среде, обогащенной H2S.

Широко применяемым методом обезвреживания хвостовых газов на установках производства элементной серы является термический дожиг. Эффективность очистки от H2S данным методом достигает 94,6%, а концентрация вредных веществ в хвостовых газах после дожига составляет: H2S – 0,42 г/м³, SO2 – 1,36 г/м³.

Задача снижения выбросов SO2 решается путем реконструкции и модернизации топливных систем, в т. ч.: системы энергетических паровых котлов и системы обеспечения работы технологических печей. Следует отметить, что реконструкция топливных систем позволяет снизить выбросы не только SO2, но и оксидов азота, твердых веществ, оксида углерода.

Комплексный подход к проблеме снижения выбросов сернистых соединений позволяет значительно снизить выбросы данного вида загрязнителей в атмосферу даже при увеличении мощностей предприятий и вводе в эксплуатацию новых производств.

Оксиды азота. Наиболее простым и экономичным методом снижения выбросов NОх является совершенствование процесса сжигания топлива. Исходя из этого, основные мероприятия по снижению выбросов окислов азота должны быть направлены на совершенствование процесса сжигания топлив.

Монооксид углерода. К мероприятиям, проводимым по снижению выбросов СО, относятся:

-  каталитический дожиг отходящих газов;

-  утилизация больших количеств газа в котлах-утилизаторах;

-  дожиг отходящих газов в регенераторе на базе применения промотирующих добавок к основному катализатору процесса крекинга.

С ростом доли тяжелого и остаточного сырья в общем объеме сырья каталитического крекинга, а также с ужесточением экологических требований актуальность проблемы сокращения вредных выбросов в атмосферу на этих установках возрастает. Одним из наиболее рациональных и перспективных способов совершенствования процесса регенерации является регулируемое окисление СО и связывание SO2 в объеме регенератора с помощью специальных катализаторов.

Наиболее эффективный подход к сокращению выбросов оксида углерода – предотвращение его образования. С этой целью проектируются форсунки, обеспечивающие хорошее смешение с воздухом, внедряются системы контроля за полнотой сгорания топлива и другие мероприятия. К сожалению, меры, направленные на подавление образования оксида углерода, приводят к повышению концентрации оксидов азота и наоборот. Поэтому каждый тип устройств для сжигания следует оценивать по выбросам отдельных загрязняющих веществ.

При выделении больших количеств СО (например, при выжиге кокса на регенераторных установках) его собирают в котлах – утилизаторах. При низких концентрациях СО в выбросе требуется применять устройства для каталитического дожигания. Оксид углерода можно избирательно отделить от других газов посредством промывки специальными растворами, например, аммиачным раствором формиата меди.

Снижение выбросов СО на установках каталитического крекинга достигается дожигом отходящих газов, осуществлением полного дожига непосредственно в регенераторе на базе применения промотирующих добавок к основному катализатору (благородный металл на оксиде алюминия). Концентрация СО в отходящих газах снижается при этом от 10 до 0,1%.

Углеводороды. Можно выделить основные способы снижения уровня загрязнения атмосферы при хранении нефтей и нефтепродуктов:

-  обеспечение поступлений на завод сырой нефти с давлением насыщенных паров и содержанием минеральных солей, отвечающих ГОСТу;

-  обеспечение стабилизации вырабатываемых на заводах бензиновых компонентов и других легких фракций, направляемых для хранения в резервуары. Причинами неудовлетворительной работы системы стабилизации бензиновых компонентов могут быть: низкое давление в стабилизаторах и недостаточное число фракционирующих тарелок, малый диаметр аппарата, низкая температура нагрева продукта, нарушение технологического режима работы и т. п.;

-  обеспечение охлаждения светлых продуктов, направляемых в резервуары для хранения, до минимально возможной температуры, для чего необходимо сооружать дополнительные концевые холодильники. Исследования показали, что при снижении температуры охлаждения светлых продуктов перед поступлением их в резервуары для хранения на 10-15ºС потери от «дыхания» резервуаров уменьшаются в 1,5-2,5 раза;

-  замена резервуаров с шатровой крышей на резервуары с плавающими крышами, понтонами или резервуары, работающие при избыточном давлении. В резервуарах с плавающей крышей нет газового пространства над продуктом, т. е. исключены потери от «дыханий». Резервуары подобных конструкций могут быть большой емкости, что дает значительную экономию капитальных затрат на их сооружение, а также дополнительно сокращаются потери продукта при малых «дыханиях»;

-  оборудование действующих резервуарных парков специальными системами улавливания испаряющихся из резервуаров паров нефтепродуктов: адсорбцией паров на активированном угле с циклической вакуумной регенерацией последних и поглощением десорбированных паров потоком бензина; адсорбцией паров бензином при пониженных температурах; сжиганием выделяющихся паров.