Выбросы основных технологических процессов

К наиболее распространенным загрязняющим веществам атмосферного воздуха при добыче, подготовке, транспортировке и переработке нефти и газа, а также при их сжигании относятся углеводороды, сероводород, оксиды азота и серы, механические взвеси.

Сернистый газ, углеводороды, сероводород ‑ основные загрязняющие вещества при разработке нефтяных месторождений, содержащих сероводород. К выбросам их при добыче нефти и газа приводят следующие случаи: аварийное фонтанирование, опробование и испытание скважин, испарение из мерников и резервуаров, разрывы трубопроводов, очистка технологических емкостей. Кроме того, выделение загрязняющих веществ происходит на установках комплексной подготовки нефти (при обезвоживании, обессоливании, стабилизации, деэмульсации нефти), на очистных сооружениях (с открытых поверхностей песколовок, нефтеловушек, прудов дополнительного отстаивания, фильтров, аэротенков). Значительное количество углеводородов выделяется в атмосферу в результате негерметичности оборудования и арматуры.

Источниками оксидов углерода, азота и серы, сажи являются факельные системы, на которые подаются вредные газопарообразные вещества для сжигания из технологических установок, коммуникаций и предохранительных устройств при невозможности их использования в качестве топлива в котельных установках.

Все производственные объекты газовой промышленности характеризуются наличием постоянной фоновой загазованности, которая неодинакова для различных объектов и во всех случаях возрастает с увеличением времени эксплуатации. Во многих случаях фоновая концентрация токсичных газов представляет опасность для производственного персонала, населения и окрестной территории.

Источниками газовыделения на объектах газовой промышленности являются скважины, газопроводы, аппараты, факелы, предохранительные клапаны, емкости, дымовые трубы и постоянно действующие свечи, аварийные выбросы. Утечки газов через неплотности в запорной арматуре являются наиболее опасными источниками вредных выбросов на установках комплексной подготовки газа. Абсолютная герметичность технологического оборудования при современном состоянии техники недостижима.

В составе загрязняющих веществ, характерных для объектов газовой промышленности, обычно выделяют сероводород, углеводороды и продукты сгорания. Кроме названных веществ содержатся также меркаптаны RSH, входящие в состав природного газа, пары метанола, используемого в качестве ингибитора, диэтиленгликоль (НОС₂Н₄)₂О и аммиак, применяемые для сушки газа и нейтрализации сернистых соединений.

 

Производственные объекты транспорта и хранения нефти, нефтепродуктов, природного газа вносят значительный вклад в загрязнение атмосферного воздуха. Основная часть загрязняющих веществ поступает в атмосферу из резервуаров и технологических аппаратов при сливоналивных операциях. Значительно загрязнение атмосферы и при хранении нефти и нефтепродуктов в резервуарах. В качестве загрязняющих веществ выступают сложные смеси большого количества индивидуальных углеводородов.

При хранении легкоиспаряющихся жидкостей в резервуарах различают два вида потерь: от так называемых «малых» и «больших дыханий». Эти выбросы дополняются потерями от «обратного выдоха» и от вентиляции газового пространства резервуаров.

Потери от «малых дыханий» возникают при неподвижном хранении жидких углеводородов. Обусловлены они суточным изменением температуры или барометрического давления.

 

В дневное время при нагреве резервуара и верхнего слоя нефтепродуктов количество паров и давление в герметичной емкости увеличиваются. Когда давление превышает расчетное, предохранительный клапан выпускает часть избыточных паров в атмосферу.

В ночное, более холодное время, наблюдается противоположный процесс: частичная концентрация паров понижает давление в газовом пространстве резервуара, образуя вакуум, и создает условия для поступления в емкость наружного воздуха.

 

Потери от «больших дыханий» происходят при наполнении резервуара нефтью и вытеснении из него паро-воздушной смеси.

 

Давление сжимаемой смеси оказывается больше соответствующего давления дыхательных клапанов, и они выбрасывают часть смеси в атмосферу ‑ происходит «выдох». Эти потери называют также потерями от вытеснения паров наливаемой жидкостью.

При откачке нефтепродуктов в резервуар входит атмосферный воздух, увеличивающий объем паро-воздушной смеси. Избыток паро-воздушной смеси при этом выходит наружу, т. е происходит дополнительный «обратный выдох». Объем потерь от «обратного выдоха» составляет в среднем 10 % от «больших дыханий».

Потери от вентиляции возникают в результате недостаточной герметичности резервуаров. Они делятся на потери от выдувания и от газового сифона. Первые наблюдаются в резервуарах с негерметичными крышками, через неплотности которых пары углеводородов выдуваются ветром. Потери от газового сифона происходят в случаях, когда один конец трубы соединен с газовым пространством, а другой ‑ с нижней частью резервуара и атмосферой. При этом паро-воздушная смесь выходит из резервуара наружу.

Фактические потери нефтепродуктов из резервуаров чаще всего определяют непосредственным замером. При этом объем выходящей из резервуара паровоздушной смеси замеряют газовыми счетчиками, а объемную концентрацию вредных веществ в ней ‑ газоанализаторами. На примере типового наземного резервуара (объем 5000 м³) с бензином для летнего времени в средней климатической зоне было установлено, что потери от «малого дыхания» составляют 100 кг/сут, от «большого дыхания» ‑ 1 кг/сут.