Экологические проблемы эксплуатации нефтеперерабатывающих предприятий

В таблице 6 приведены типичный состав отходящих газов из установки Клауса до удаления SO2, а также типичный состав поступающих в установку газов.

Таблица 6 - Типичный состав поступающих и отходящих газов для установки Клауса с эффективностью в 94 % [3]

Снижение выбросов оксидов азота от установок каталитического крекинга в атмосферу

Оксиды азота образуются при горении либо из азота воздуха, либо по реакциям с азотом, содержащимся в топливе. Есть два метода подавления выбросов NOx:

1. Изменение характера процесса горения.

2. Обработка отходящих газов.

Изменение характера горения сводится к подавлению образования термических и топливных NOx. Это может быть достигнуто либо использованием усовершенствованных горелок, дающих мало NOx, либо рециркуляцией отходящих газов. Рециркуляция оказалась эффективной при сжигании нефти и газа. Имеются горелки с малым выходом NOx, которые обеспечивают уровень выбросов 0,31 – 0,62 кг на МДж/с. Так же снизить выбросы оксидов азота можно при помощи подачи влаги в зону горения в печи или в регенераторе. При подаче водяного пара в зону окисления температура снижается, а значит и процесс образования NOx замедляется. Но данный метод редко используется в регенераторах, так как снижение температуры в регенераторе в большинстве случаев не желательно для процесса крекинга.

Концентрацию оксидов азота в продуктах сгорания можно снизить, уменьшая коэффициент избытка воздуха, т.е. снижая содержание кислорода в зоне горения [3].

Для очистки дымовых газов разработан ряд методов – мокрая очистка растворами различных оксидов и солей (аммиачно-бисульфитный, магнезитовый и другие методы) и сухая очистка адсорбентами (активированным углём, оксидом меди и другие). Однако большие объёмы газов, подвергаемых очистке, а также разнообразие компонентов (оксиды азота, оксид углерода, водяные пары, азот) обусловливают значительные трудности для создания достаточно экономичного метода очистки.

Обработка отходящих газов заключается в общем либо в каталитическом восстановлении (селективном или неселективном), либо в использовании других процессов, таких как взаимодействие с активированным углём, оксидом меди или обработка электронным лучом. Из этих процессов, по-видимому, только каталитическое восстановление коммерчески приемлемо или почти приемлемо.

Наиболее широко применяется селективное каталитическое восстановление аммиаком на катализаторе АВК - 10:

6NO + 4 NH3 → 5N2 + 6H2O

6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O

Каталитические методы отчистки относительно широко распространён в Японии, но не особенно принят в США. Так же в нефтепромышленности распространены очистки газов от оксидов азота путём абсорбции их водой или раствором соды, во время чего происходят следующие реакции:

3NO2 + H2O → 2 HNO3 + NO

2NO2 + Na2CO3 → NaHNO3 + CO2

После улавливания оксидов азота загрязненная вода проходит очистку (например, с помощью нейтрализации).

Снижение выбросов углеводородов от установок каталитического крекинга в атмосферу

Источником загрязнений атмосферы углеводородами является реактор установки каталитического крекинга. Так как смесь газообразных углеводородов является продуктом процесса, то потеря его в атмосферу является ни сколько экологической проблемой для НПП, сколько экономической.

Свойственный деструктивным процессам режим высоких температур и в ряде случаев высокого давления способствует потерям углеводородов и сопутствующего им сероводорода в атмосферу. При этом потери будут в несколько раз больше, чем при низкотемпературных процессах [27].

Степень загрязнения атмосферы углеводородами зависит также от системы охлаждения нефтепродуктов, получаемых на установках каталитического крекинга, и от стабилизации бензиновых фракций. Естественно, что потери от испарения будут тем меньше, чем ниже температура охлаждения продукта, особенно лёгкого бензина. Аналогично будет влиять полнота стабилизации бензина, поскольку газ, растворённый в бензине, повышает парциальное давление углеводородных паров. Поэтому для предотвращения потери продукта, газы идущие из реактора охлаждают и сконденсировавшиеся жидкие продукты направляют на колонну стабилизации.

Углеводороды, которые идут из регенератора установки не требуют дополнительной отчистки, так как их имеется незначительное количество, и они окисляются до CO2 и H2O в дожигателе CO.

Рациональные схемы водоснабжения и канализации на нефтеперерабатывающих предприятиях

Для нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий разработаны и введены в действие рациональные схемы водоснабжения и канализации, в основу которых положены следующие принципы:

- максимально возможного сокращения водопотребления за счет применения воздушного охлаждения;

- минимального потребления свежей воды;

- повторного использования очищенных производственных и ливневых сточных вод;

- минимального сброса сточных вод в водоем.

Применяемая в настоящее время на предприятиях схема водоснабжения и канализации со сбросом сточных вод в водоем (рисунок 6) предусматривает раздельную по системам канализации механическую и физико-химическую очистку [2].

Рисунок 6 - Принципиальная схема водоснабжения и канализации со сбросом стоков в водоем

1 - водозабор; 2 - блоки оборотного водоснабжения; 3 - сооружения узла механической очистки; 4 - сооружения узла физико-химической очистки; 5 - сооружения узла биохимической очистки; 6 - сооружения доочистки. Потоки: I - свежая вода; II - оборотная охлажденная вода; III - оборотная вода; IV - сточные воды первой системы канализации; V - сточные воды второй системы канализации; VI, VII - хозбытовые стоки нефтеперерабатывающих предприятий и города; VIII - сброс в водоем

В состав комплекса очистки сточных вод первой и второй систем канализации входят последовательно работающие следующие сооружения: песколовки, нефтеловушки, отстойники, песчаные фильтры или напорные флотационные установки с применением реагента.

В схемах очистки сточных вод важное значение имеют сооружения физико-химической очистки сточных вод, основное назначение которых - возможно полное удаление из очищаемой воды тонкоэмульгированных нефтепродуктов и взвешенных веществ.

Из наиболее известных методов физико-химической очистки применение получил метод напорной флотации с предварительной обработкой сточных вод минеральными коагулянтами (сернокислый алюминий, хлористый алюминий, оксихлорид алюминия). Одним из наиболее перспективных путей совершенствования метода напорной флотации является замена минеральных коагулянтов на органические высокомолекулярные соединения - водорастворимые катионные полиэлектролиты. Это связано с тем, что полиэлектролиты обеспечивают неизменность солевого состава рН очищаемых стоков, меньшее (в 3-4 раза) количество образующегося пенного продукта, небольшие дозы и более глубокую степень очистки воды.