содержание      ..     37      38      39      40     ..

3 Текущие уровни эмиссии в окружающую среду на нефтеперерабатывающих заводах

Этот раздел содержит данные о текущих выбросах и уровнях потребления на существующих установках на момент написания данного документа (2016). Представленная информация позволяет оценить уровень воздействий на окружающую среду, что позволит использовать полученную информации в процессе получения комплексных разрешений на природопользование.

Этот раздел дает общее представление об основных воздействиях на окружающую среду как российских нефтеперерабатывающих заводов, так и отдельных процессов и установок.

3.1 Текущие выбросы и уровни потребления нефтеперерабатывающих заводов в целом

Нефтеперерабатывающие заводы являются промышленными объектами, которые оперируют огромными количествами сырья и продуктов, а также являются интенсивными потребителями энергии и воды.

Хотя основным сырьем на НПЗ является сырая нефть, в процессах используют и генерируют большое число химических веществ, некоторые из которых выводятся с объектов в виде выбросов в атмосферу, сточных вод или отходов. Производимые загрязняющие вещества обычно включают аммиак (NН3), диоксид углерода (СО2), окись углерода (СО), сероводород (H2S), металлы, оксиды азота (NOx), твердые частицы, отработанные кислоты (например, HF, H2SO4), оксиды серы (SOx), летучие органические соединения (ЛОС) и многочисленные другие органические соединения.

Таблица 3.1 показывает отчет процессов НПЗ по состоянию окружающей среды и приводит итог воздействия на различные среды от различных видов деятельности на НПЗ.

Таблица 3.1

Потребление энергии

Нефтепереработка - одна из наиболее энергоемких отраслей производства. В США, например, нефтепереработка потребляет 28% энергии, в целом потребляемой промышленностью.

Энергия в основном расходуется на процессы подогрева сырья и продукции технологическими установками, а также на производство водяного пара. Для получения энергии используют как внутренние, так и внешние источники топлива в печах, объем которого может достигать до 200 МВт общих затрат тепловой энергии НПЗ. Энергия может быть получена от некоторых процессов, таких, как каталитический крекинг, при выжигании кокса, хотя обычная практика - использовать внешние источники энергии.

Доля потребляемых видов энергоресурсов показана на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - Распределение видов энергоресурсов по процессам/ установкам НПЗ

Потребление природного газа составляет в среднем 48% и до 54% общего потребления в балансе заводов. Из полученных заводских данных можно сделать вывод, что наибольшее использование природного газа достаточно хорошо коррелирует с наилучшими удельными потреблениями энергии.

Вода

Вода главным образом используется:

- на НПЗ для производства водорода и для производства водяного пара, для участия в процессах дистилляции или крекинга углеводородов, для промывки, очистки, быстрого охлаждения или отгонки (паром). Установки деминерализации воды, используемые для производства водорода и в энергетических целях являются самыми большими потребителями воды и основным источником сточных вод на НПЗ (за исключением заводов базовых масел);

- в операциях очистки;

- для парогенерации в котлах;

- и для систем охлаждения.

При контакте с углеводородами вода загрязняется и должна проходить очистку на очистных сооружениях. Количество используемой воды в первую очередь зависит от типа НПЗ и в особенности от используемых систем охлаждения: закрытой или открытой (прямоточный). Наибольшая часть воды на НПЗ (более чем 50% в среднем) используется для охлаждения (рис 3.2).

Рисунок 3.2 - Удельное потребление воды разделенное по отдельным нефтеперерабатывающим заводам



Выбросы в атмосферу

Основными выбросами в атмосферу с НПЗ являются СО2, SOx, NOx, углеводороды предельные, алканы С12-С19, бензол, ксилол, летучие органические соединения и твердые частицы (пыль, сажа и присоединенные тяжелые металлы (главным образом V и Ni)). Однако нужно учитывать шум, запах, H2S, NH3, СО, CS2, бензин, толуол, диоксины, HF и HCI, которые также загрязняют воздух. Перечисленные загрязнители обычно попадают в атмосферу из таких источников, как дымовые трубы технологических печей и котлов, регенераторов (FCC), отдельных устройств, таких, как клапаны и уплотнения насоса, емкостное оборудование, резервуары и, в меньшей степени, от факелов и дымовых труб установок сжигания отходов и некондиционных жидкостей.

Выбросы диоксида углерода

Главными источниками выбросов СО2 являются технологические печи, котлы, газовые турбины, регенераторы установки FCC, факельные системы и установки сжигания. Выбросы СО2 от каждого из НПЗ зависят от сложности производства и варьируются от 0,2 до 5,5 млн. т в год.

Выбросы оксидов азота

Термин NOx по определению относится только к N0 (оксид азота) и NO2 (диоксид азота). №0 также может присутствовать в дымовых газах из установок FCC и некоторых системах селективного каталитического восстановления. В большинстве процессов горения N0 вносит вклад более 90% от общего NOx. Однако, так как он быстро окисляется в атмосфере до NO2, выбросы N0 обычно пересчитывают в суммарном количестве как NO2.

Главными источниками загрязнения NOx являются процессы горения, т.е. технологические печи и котлы и газовые турбины, установка Клауса, регенераторы FCC и, в меньшей степени, установки дожига отходящих газов и факельные системы.

В случае НПЗ без установки FCC главный вклад в выбросы NOx, очевидно, вносят печи и котлы, на которые приходится чаще всего около 60 - 90% выбросов. Газовые турбины и установки Клауса, если они работают на НПЗ, отвечают за значительную часть (30 - 50%) выбросов NOx и связаны с самыми высокими удельными выбросами на уровне завода. Установки Клауса и факельные системы обычно составляют менее чем 5 - 10% в выбросах NOx.

В тех случаях, когда установка FCC эксплуатируется на НПЗ, то печи и котлы генерируют 50 - 80% NOX от заводских выбросов, а сама FCC составляет только 15 -25% из них. Установка коксования может также давать весьма значительный вклад (свыше 40%) в суммарную величину выбросов оксидов азота.

Выбросы NOx нефтеперерабатывающих заводов зависят от типа топлива, содержания азота или водорода, дизайна оборудования сжигания и условий эксплуатации. В частном случае регенератора FCC, дымовой газ, NOx в основном являются не термическим NOx, произведенным смешением азота, содержащего воздух при высокой температуре сгорания, а напрямую связаны с содержанием азота в исходном сырье. Соответственно, могут быть значительные различия в уровнях выбросов NOx между заводами и даже между различными устройствами сжигания на одном заводе в различное время.

Выбросы твердых частиц

Основными источниками выбросов твердых частиц являются технологические печи /котлы, регенераторы установок каталитического крекинга, установки коксования, установки сжигания отходов, коксоудаление и продувка печей и факела. Как показали статистические данные, диапазон выбросов на большинстве НПЗ составляет приблизительно 20 - 700 тонн твердых частиц выброшенных за год, которые соответствуют удельному диапазону выбросов 4-75 тонн твердых частиц на миллион тонн переработанной сырой нефти. Более низкие значения выбросов могут быть достигнуты на НПЗ, если в качестве топлива используют газ или когда установлены эффективные устройства пылеулавливания (электро- или рукавные фильтры).

Опасность твердых частиц в выбросах обусловлена содержанием в них тяжелых металлов и адсорбированных полиароматических соединений. Основными тяжелыми металлами в твердых частичках выбросов являются мышьяк, ртуть, никель и ванадий. Никель и ванадий концентрируются в тяжелых остатках в процессах дистилляции и удаляются с твердыми частицами на электро- или тканевых фильтрах после сгорания в печах или после термической регенерации катализатора.

Выбросы оксидов серы

Вся сырая нефть содержит серные соединения, поэтому выбросы оксидов серы в атмосферу уже давно являются проблемой для НПЗ. При сжигании не- или частично десульфурированного заводского топлива SO2 и SO3 будут присутствовать в выбросах. Существует стехиометрическое соотношение между содержанием серы в топливе, расходом топлива и расходом выбрасываемых в атмосферу оксидов серы.

Распределение выбросов оксидов серы может варьироваться между установками FCC, Клауса, установками гидроочистки и зависеть от эксплуатационных режимов печей и котла.

Основными источниками выбросов SO2 являются технологические печи/котлы, установки производства серы, регенераторы FCC, факельная система, системы очистка сточных вод и установки сжигания отходящих газов, операции удаления кокса и прокалки кокса.
 

Таблица 3.2 - Распределение выбросов SO2 по установкам как среднее значение

Основная доля выбросов оксидов серы приходится на печи и котлы. Для НПЗ, работающих с FCC, эта установка генерирует 15-30 % заводских выбросов SO2. К другим источникам выбросов SO2 (около 5%) можно отнести следующие процессы:

а) сжигания отходов очистки сточных вод и/или технологических неконденсируемых отходящих газов;

б) установки коксования;

в) факелы.





Выбросы летучих органических соединений

Летучие органические соединения (ЛОС) - общий термин, применяемый ко всем соединениям, содержащим органический углерод, который испаряется при температуре окружающей среды, и вносящим вклад в формирование неприятного запаха, «фотохимического смога» и, при достаточной солнечной радиации, тропосферного озона. Потери ЛОС могут быть посчитаны различными способами, основанными на коэффициентах выбросов или измеренными непосредственно.

Основными источниками ЛОС на НПЗ являются неорганизованные выбросы из систем запорной арматуры трубопроводов, систем очистки сточных вод, резервуаров (дыхание резервуара), систем слива-налива нефти и нефтепродуктов, других хранилищ, систем подачи и продувки. Источники неорганизованных выбросов ЛОС, такие, как уплотнения от насосов, компрессоров, клапанов и фланцев, и утечки из оборудования могут внести значительный вклад в общие выбросы ЛОС.

Самые высокие удельные выбросы ЛОС на уровне завода в основном обусловлены неорганизованными выбросами (утечки из установок и труб) и выбросами при хранении нефти и нефтепродуктов.

Неорганизованные выбросы из технологического оборудования являются одним из наибольших единичных источников, выброшенных в атмосферу ЛОС с нефтеперерабатывающего завода, и могут составлять 50% общих выбросов. Неорганизованные выбросы включают выбросы, происходящие из устройств, таких, как клапаны, уплотнения насоса и компрессора, фланцы, выпускные отверстия и сквозные

отверстия. Рассматриваемые клапаны составляют приблизительно 50 - 60% неорганизованных выбросов.

Другие выбросы в воздух

Другими загрязняющими веществами являются моноокись углерода (технологические печи/котлы, газовые турбины, регенераторы каталитического крекинга, факельная система, установки сжигания, холодные вытяжные трубы), метан (хранение и техническое обслуживание (загрузка), холодные вентиляционные трубы и утечки) и газы из противопожарного оборудования. H2S, NН3, CS2, диоксины и HF также вносят вклад в выбросы в атмосферу НПЗ.

Запахи на НПЗ в основном создаются соединениями серы, такими, как H2S, меркаптанами, но также некоторыми углеводородами (например, ароматическими веществами). Основными источниками запаха на нефтеперерабатывающих заводах являются хранилища (например, нефти с высоким содержанием серы), битумное производство, деминерализатор, канализационные трубы, напорная флотация и биоочистка и факельное сжигание.

Таблица 3.3 - Удельный выброс в воздух различных токсичных веществ от нефтеперерабатывающих заводов

Сточные воды

Сточные воды содержат охлаждающую воду, технологическую воду, воду от бытового использования и ливневые воды. Количество сточных вод генерируется, а их характеристики зависят от технологической конфигурации НПЗ. Характеристики могут меняться с течением времени и могут изменяться от одного объекта к другому, в зависимости от сложностей НПЗ, изменений исходного сырья, интеграции с нефтехимическими комплексами и т.д.

Сточные воды обычно очищаются на локальных и централизованных системах очистки сточных вод и затем выпускаются в водные источники. Вода и потоки продувки из нефтеперерабатывающих установок могут стать загрязненными растворенными газами, растворенными и эмульгированными углеводородами и взвешенными частицами. Почти все процессы НПЗ потребляют пар для интенсификации процессов дистилляции и разделения. Это приводит к образованию кислых потоков воды (конденсатов), которые содержат аммиак, сероводород и углеводороды. Эти воды

должны быть очищены перед канализированием или повторным использованием в качестве промывочной воды.

В зависимости от преобладающего климата ливневые и дождевые воды могут также образовывать на НПЗ значительные потоки, которые необходимо очищать. Дождевая вода также может приходить в контакт с возможными поверхностями, загрязненными нефтепродуктами («поверхностные сточные воды»). Кроме того, коммунальные сточные воды, сбросы из охлаждающих систем и пожарная вода являются источниками загрязненных вод, которые необходимо контролировать и направлять либо на очистку, прямой сброс и/или возможное повторное использование.

Основными показателями загрязненности сточных вод являются: pH, общее число взвешенных частиц (ОВЧ), общее содержание органического углерода (ТОС), общее количество азота и различных его форм (органический R-NH2, аммонийный NH4+, или Кьельдаля, нитрит NO2, и нитрат NO3), общее количество фосфористых соединений, ХПК (химическое потребление кислорода), ВПК (биохимическая потребность в кислороде, H2S, 1ЧНз, углеводороды, ароматические вещества (ВТЕХ), фенолы, соли, абсорбированные органически связанные галогены (АОХ), меркаптаны, цианиды, МТБЭ и ЭТБЭ, фториды, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), тяжелые металлы, температура, электропроводность, бактерии и токсичность для водных организмов, нефтепродукты, сульфиды, ПАВ и др. На основе собранных данных в среднем 2 - 15 м3 используется (технические сточные воды, охлаждающая вода и вода коммунальных стоков) на тонну сырья. Это значение сильно зависит от типа используемой на объекте охлаждающей системы, Вода из процессов составляет около 0,01 - 3,5 м3/т сырья.

Таблица 3.4 - Характерные концентрации загрязняющих веществ в сточных водах НПЗ до очистки

содержание      ..     37      38      39      40     ..