Тема 10. Эффективность природопользования отрасли нефтяной и газовой промышленности

Аннотация.

Основы рационального природопользования: место отрасли нефтяной и газовой промышленности в природопользовании, оценка запасов природных ресурсов, предпосылки эффективного использования природных ресурсов.

Рациональное использование ресурсов литосферы: характеристика ресурсов литосферы, влияние отрасли нефтяной и газовой промышленности на состояние литосферы, предотвращение загрязнения земной поверхности продуктами нефтяной и газовой промышленности.

Рациональное использование водных ресурсов: использование водных ресурсов в отрасли нефтяной и газовой промышленности, рациональные методы очистки сточных вод, пути уменьшения водопотребления.

Рациональное использование ресурсов атмосферы: характеристика ресурсов атмосферы, влияние отрасли нефтяной и газовой промышленности на состояние атмосферы, предотвращение загрязнения атмосферы.

Рациональное использование лесных ресурсов: использование лесных ресурсов в отрасли нефтяной и газовой промышленности, отрасль нефтяной и газовой промышленности на защите леса.

Рациональное использование энергетических ресурсов: структура энергетической потребности отрасли нефтяной и газовой промышленности, направления повышения энергопотребления, использование вторичных энергоресурсов.

10.1. Основы рационального природопользования.

Природопользование является неотъемлемым элементом экономики всех отраслей экономики, в том числе нефтяной и газовой промышленности. По мере развития производительных сил общества человек все активнее "покоряет" природу, приспосабливает ее для удовлетворения своих потребностей. Но при этом проявляются и отрицательные воздействия общества на окружающую среду, что обусловлено рядом факторов:

1. Отсутствие замкнутого цикла в производственных процессах.

2. Невозможность или нежелание человека предвидеть все отрицательные последствия своей деятельности.

3. Быстрый рост численности населения земного шара и обусловленное этим резкое увеличение нагрузки на окружающую среду.

Одним из важнейших условий успешного решения проблемы рационального использования природных ресурсов является широкое внедрение достижений научно-технического прогресса. Особое значение имеют:

• повышение степени извлечения полезных ископаемых при добыче и обогащении;

• комплексное использование сырья;

• улучшение показателей переработки в целевые продукты;

• утилизация отходов, организация переработки отходов в целевые продукты;

• внедрение малоотходной и безотходной технологии;

• использование новых видов сырья, материалов, энергии (взамен традиционных).

Серьезной технической проблемой на современном этапе является увеличение степени отбора нефти из недр. Несмотря на применение различных методов искусственного воздействия на нефтяные пласты (внутриконтурное и законтурное заводнение, закачка пара и т. п.), степень извлечения нефти не превышает 35-40 %. Перспективным представляется бурение скважин на глубину 5000 м и более, использование для разжижения нефти поверхностно-активных веществ, таких как оксиэтилированные спирты и фенолы. К сожалению, и в этом случае степень извлечения нефти из пластов не превышает 45-50 %.

10.2. Рациональное использование ресурсов литосферы.

Литосферой называется внешняя оболочка Земли. При общей площади поверхности земного шара 510 млн. км2 на долю суши приходится 149 млн. км2, из которых 20 млн. км2 занимают ледяные пустыни Арктики и Антарктики. Таким образом, на долю земельных ресурсов приходится всего 25 % общей поверхности земного шара.

За последние 25-30 лет наметилась четкая тенденция к постепенному сокращению площади сельскохозяйственных земель, в частности пашни, приходящейся на одного жителя планеты. Если в 1986 г. этот показатель составлял 0,28 га, то к 2000 г. он снизился до 0,2 га. В дальнейшем темпы снижения площади пашни, приходящейся на одного жителя планеты, еще более возрастут. Основные причины такого снижения - рост численности населения земного шара, а также развитие промышленности, транспорта и городов.

Активным фактором изъятия земель из сельскохозяйственного фонда является развитие добывающей промышленности.

Решение проблемы защиты литосферы от вредного воздействия промышленных предприятий, транспорта, урбанизации связано с разработкой и внедрением новых эффективных методов очистки вредных выбросов в атмосферу, методов переработки и обезвреживания жидких и твердых отходов. Хорошим примером научно-технического решения проблемы утилизации жидких отходов является переработка нефтяных шламов. До недавнего времени основным методом ликвидации этих отходов за рубежом был метод сжигания в печах различной конструкции. В настоящее время во многих технически развитых странах нефтяные шламы стали подвергать комбинированному методу переработки, позволяющему получить дополнительное количество ценных нефтепродуктов и полностью обезвредить нефтяные шламы. Суть метода заключается в разделении нефтешлама на три слоя (верхний - нефтепродукты, средний - подтоварная вода, нижний - донный остаток) и последовательная их переработка. Метод достаточно эффективен. Эксплуатационные затраты на переработку нефтяных шламов полностью окупаются за счет высокой стоимости регенерированных нефтепродуктов.

В настоящее время существует несколько способов обезвреживания твердых бытовых и промышленных отходов. Значительным шагом вперед в вопросах утилизации твердых бытовых отходов (ТБО) является разработка и внедрение процесса пиролиза ТБО с получением в качестве продуктов газа, смолы и твердого углеродистого остатка. Газ и смола используются непосредственно на установке пиролиза в качестве топлива. Твердый углеродистый остаток является хорошим заменителем аморфного графита в металлургической промышленности, может быть использован как наполнитель при производстве асфальтобетонов, прессматериалов для оросителей градирен и т. п. Выход углеродистого остатка на исходное сырье составляет 20-25 %.

По мере развития автомобильного транспорта все более актуальными становятся вопросы очистки выхлопных газов автомобилей от углеводородов и других вредных примесей. Решение этого вопроса связано в первую очередь с разработкой и внедрением экологически чистых моторных топлив.

10.3. Рациональное использование водных ресурсов.

В промышленности вода используется в качестве исходного сырья, растворителя, теплоносителя, транспортного средства. Общий годовой расход свежей воды в промышленности стран СНГ составляет порядка 110 км3, из них 25 км3 - безвозвратные потери. На долю оборотного водоснабжения приходится более 70 % общего водопотребления.

Крупными потребителями воды являются предприятия по добыче и переработке нефти. Разнообразие технологических процессов создает предпосылки для использования воды практически во всех направлениях, указанных выше: как реагент, как теплоноситель для нагрева сырьевых смесей и охлаждения продуктов реакции, в качестве растворителя и для промывки реакционной смеси. В ряде производств вода используется в качестве рабочей среды (например, при добыче нефти).

Проблема промышленных сточных вод нефтехимических предприятий решается по ряду направлений:

• всемерное сокращение количества сточных вод за счет их замкнутого цикла в производстве, а также сжигание загрязненных отходов с предварительным выпариванием и утилизацией теплоты, выделяющейся при сгорании органической части;

• широкое применение естественной очистки путем спуска сточных вод под землю и использования сточных вод в земледелии для удобрения почв;

• биологическая очистка и аэрация в искусственных и естественных прудах и накопителях;

• очистка с помощью химических средств и адсорбентов.

10.4. Рациональное использование ресурсов атмосферы.

Атмосфера является наружной защитой для всего живого от губительного воздействия ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей. Она задерживает более 50 % солнечной энергии, достигающей ее границ, защищает землю от метеоритов, которые, входя в газовую оболочку с большой скоростью, сгорают.

Атмосфера - сложная система, находящаяся в тесном взаимодействии с земной поверхностью, мировым океаном и космосом. В атмосфере протекают тепловые, электромагнитные, химические и фотохимические процессы, способствующие удержанию тепла у поверхности Земли. Без этого, так называемого "парникового эффекта", Земля сильно охлаждалась бы зимой и ночью, а летом и днем - сильно перегревалась.

Атмосферный воздух является важным природным ресурсом.

Данные, характеризующие соотношение между годовыми поступлениями естественного и антропогенного характера в атмосферу, представлены в табл. 14.

Таблица 14.

Соотношения между годовыми поступлениями в атмосферу естественного и антропогенного характера.

Компонент	Поступление, т/год
	естественное	антропогенное
Озон	2*10^9	-
Диоксид углерода	1*10^12	1,5*10^10
Монооксид углерода	1*10^8-1*10^10	3*10^8
Диоксид серы	1,42*10^8	7,3*10^7
Соединения азота	1,4*10^9	1,5*10^7

В настоящее время поступления в атмосферу соединений естественного происхождения преобладают над поступлениями антропогенного характера. По мере развития человечества это соотношение может измениться, что приведет к глобальным изменениям на земле.

Структура выбросов вредных веществ в атмосферу на предприятиях нефтепереработки и нефтехимии в России характеризуется достаточной стабильностью (рис. 13).

Рис. 13. Структура выбросов вредных веществ в атмосферу на предприятиях нефтехимической и нефтеперерабатывающей

промышленности.

Распределение вредных выбросов в атмосферу на предприятиях нефтепереработки и нефтехимии по источникам выбросов показано в табл. 15.

Таблица 15.

Выбросы вредных веществ в атмосферу на предприятиях нефтепереработки и нефтехимии

Источник выбросов	Вредные вещества
	углеводороды	CO	SO2	NO2	H2S	NH3
Резервуары с нефтью и нефтепродуктами	37,4				8,5
Негерметичность технологического оборудования	23,6					40,3
Блоки оборотного водоснабжения	9,3				13,0	4,0
Очистные сооружения	19,4				15,5
Барометрические конденсаторы смешения	2,4				46,1
Вентиляция производственных помещений	2,1			0,3	5,6	3,4

Повышенное содержание в воздухе таких активных соединений, как сернистые соединения, соединения хлора и фтора, способствует развитию процесса коррозии не только обычных, но и легированных сталей. Ежегодно по причине атмосферной коррозии из строя выбывают значительные количества оборудования, металлоконструкций и сооружений. Затраты на ремонт такого оборудования измеряются миллиардами рублей.

В настоящее время известно несколько путей предотвращения химического загрязнения атмосферы, основными из которых являются:

• повышение культуры эксплуатации автотранспорта, усовершенствование двигателей внутреннего сгорания, внедрение новых видов топлива;

• внедрение эффективных методов очистки промышленных газовых выбросов от вредных соединений;

• разработка и внедрение малоотходной и безотходной технологии;

• замена сырья и топлива на экологически более чистое;

• строительство высоких дымовых труб;

• вывод вредных производств за пределы города;

• выращивание зеленых насаждений в черте города, населенного пункта, вдоль шоссейных дорог.

Существенное влияние на объем и состав вредных выбросов автотранспорта в атмосферу оказывает выбор топлива.

Большое значение в борьбе за чистоту окружающей среды имеет внедрение эффективных методов очистки промышленных газовых выбросов от вредных соединений.

10.5. Рациональное использование лесных ресурсов.

Как природный ресурс лес представляет огромную ценность для человека. Древесина находит широкое применение как строительный материал, как сырье для целлюлозно-бумажной, гидролизной и лесохимической промышленности.

Законодательно вопросы рационального использования и охраны лесных ресурсов закреплены в Лесном кодексе Российской Федерации от 29.01.1997 г. № 22-ФЗ

10.6. Рациональное использование энергетических ресурсов.

К группе наиболее энергоемких отраслей нефтяной и газовой промышленности относятся нефтеперерабатывающие предприятия, поскольку их удельный вес в отраслевой структуре энергопотребления промышленности значительно выше, чем в отраслевой структуре промышленного производства. На НПЗ используются все виды физической энергии. Наиболее широкое применение имеют тепловая, электрическая и механическая.

Электрическая энергия используется в отрасли для осуществления процессов электролиза, электротермии и т. п. Современная техника создает дополнительные возможности для эффективного применения новых электротехнологических процессов и автоматизированных средств управления нефтеперерабатывающим производством.

Структура потребности перерабатывающих отраслей нефтяной и газовой промышленности в электроэнергии (доля отдельных групп потребителей в общей потребности электроэнергии на предприятиях отрасли), % :

Технологические установки 40-50

Водоснабжение, охлаждение и канализация 20 - 30

Сырьевые промежуточные и товарные парки 15 - 20

Подсобно-вспомогательные объекты 15 - 20

Освещение 8 - 12

Тепловая энергия необходима для нагревания и охлаждения всех взаимодействующих в процессе производства веществ, являющихся как предметами и продуктами труда (сырье, основные материалы и готовые продукты), так и средствами труда (вспомогательные материалы).

Основными направлениями экономии энергии в нефте- и газоперерабатывающих производствах являются:

модернизация действующего и замена устаревшего энергетического и энергоиспользующего оборудования, машин и механизмов;

оптимизация режимов работы энергетических и технологических установок в целях значительного снижения удельных расходов топлива, тепловой и электрической энергии;

широкое использование современных приборов и автоматизированных систем для учета и контроля расхода энергии;

повышение уровня использования вторичных топливно-энергетических ресурсов, максимальное применение рекуперации теплоты в технологических агрегатах и использование теплоты вентиляционных выбросов для предварительного подогрева вентиляционного воздуха, а также утилизация других видов низкопотенциальной теплоты с помощью тепловых насосов;

снижение потерь топлива и нефтепродуктов при транспортировке, хранении и использовании, а также тепловой и электрической энергии при производстве и передаче.

Наиболее перспективным и реальным путем дальнейшего роста конкурентоспособности нефте- и газоперерабатывающих производств является улучшение использования вторичных энергоресурсов (ВЭР).

Использование вторичных энергетических ресурсов (ВЭР) в России характеризуется следующими показателями:

потребление горючих ВЭР 10-15 млн. т.у.т.

то же в % от выхода горючих ВЭР - 90-95

потребление тепловых ВЭР 55-70 млн. Гкал.

то же в % от выхода тепловых ВЭР - 18-20

экономия энергоресурсов от использования ВЭР - 20-25 млн. т.у.т.

В отраслях нефтяной и газовой промышленности имеются большие возможности улучшения использования ВЭР. Так, на нефтеперерабатывающих предприятиях используется только около половины общего объема вторичной теплоты, что приводит к потерям до 5 млн. т. у. т. в год.

Основными направлениями использования вторичных энергоресурсов в отрасли являются:

• утилизация отходящих дымовых газов и теплоты нагревательных установок и утилизационных котельных агрегатов;

• вторичное использование греющего пара (передача пара после обогрева аппаратов, где требуется высокая температура, на аппараты с небольшой температурой обогрева и для отопления);

• максимальное использование изоляционных и экранизирующих устройств;

• предотвращение тепловых потерь, особенно в зимнее время;

• тщательный подбор электродвигателей пропорционально мощности рабочих машин и аппаратов;

• повторное использование воды.

Повышение уровня утилизации ВЭР обеспечивает не только значительную экономию топлива, капиталовложений, но и существенное снижение себестоимости продукции отрасли, а следовательно, повышает эффективность действующего производства.

Тестовые задания к теме 10.

1. Минеральные ресурсы классифицируются как природные ресурсы:

A. Возобновляемые

Б. Невозобновляемые

B. Неисчерпаемые

Г. Неиспользуемые

2. Продукция перерабатывающих отраслей нефтяной и газовой промышленности характеризуется сырьевым и энергетическим индексом:

A. Пониженным

Б. Сбалансированным

B. Усредненным

Г. Повышенным

3. Анализ мировых запасов минерально-сырьевых и топливно-энер­гетических ресурсов показывает, что наиболее тревожное положение с ресурсами:

A. Газа

Б. Нефти

B. Угля

Г. Горючих сланцев

4. Особое значение для решения проблемы рационального исполь­зования природных ресурсов в перерабатывающих отраслях нефтяной и газовой промышленности имеет:

A. Комплексное использование сырья

Б. Увеличение количества работающих в отраслях

B. Рациональное ценообразование на продукцию отраслей

Г. Возрастание потребности рынка в продукции отраслей

5. Основными источниками загрязнения земли предприятиями перерабатывающих отраслей нефтяной и газовой промышленности являются:

A. Газовые выбросы

Б. Жидкие отходы

B. Все перечисленное

Г. Твердые отходы

6. Решение вопроса очистки выхлопных газов автомобилей от углеводородов и других вредных примесей связано в первую оче­редь с разработкой и внедрением:

A. Новых высокотехнологичных двигателей

Б. Альтернативных видов топлив

B. Более ужесточенных норм выброса в атмосферу

Г. Экологически чистых моторных топлив, эффективных ката­лизаторов очистки выхлопных газов

7. Вода используется в качестве рабочей среды в промышленности:

A. Нефтедобывающей

Б. Нефтехимической

B. Газовой

Г. Нефтеперерабатывающей

8. Метод регенеративной очистки сточных вод, в основе которого лежит разделение жидкой и твердой фазы сточных вод с помощью решеток, фильтров, отстойников и т. п., называется:

А Биологический

Б. Химический

В. Механический

Г. Деструктивный

9. Наиболее рациональным путем уменьшения водопотребления предприятиями перерабатывающих отраслей нефтяной и газовой промышленности является:

A. Разработка новых безводных технологических процессов

Б. Переход на схемы оборотного водоснабжения, замкнутые схе­мы водоснабжения

B. Строгое лимитирование водоиспользования

Г. Замена водяных холодильников на воздушные

10. Состав атмосферного воздуха (в порядке возрастания удельного веса составляющих элементов):

A. Кислород-3

Б. Аргон-2

B. Диоксид углерода-1

Г. Азот-4

11. Выбросы вредных веществ в атмосферу на предприятиях нефтеперерабатывающей промышленности (в порядке возрас­тания удельного веса составляющих элементов):

A. Углеводороды-3

Б. Диоксид серы-2

В. Оксиды азота-1

12. При переводе автотранспорта с бензина на сжиженный газ ко­личество вредных выбросов в атмосферу сокращается пример­но в:

A. 1,5 раза

Б. Четыре раза

B. Восемь раз

13. Важнейшим преимуществом дизельного двигателя по сравнению с двигателем внутреннего сгорания является:

A. Большая доступность сырья (дизельной фракции) и более низкий уровень затрат на производство дизельного топлива

Б. Более низкий удельный расход топлива

B. Менее вредный состав выхлопных газов

Г. Все перечисленное

14. Выхлопные газы дизельного двигателя не содержат:

A. Монооксида углерода

Б. Тетраэтилсвинца

B. Углекислого газа

Г. Сажи и копоти

15. Новые высокооктановые экологически чистые соединения, пришедшие на смену тетраэтилсвинцу:

A. трет-бутиловый эфир

Б. Метил-трет-амиловый эфир

B. Кислородсодержащие соединения на основе изобутана, изопентана и метанола

Г. Все перечисленное

16. Древесина находит широкое применение как:

A. Строительный материал

Б. Сырье для целлюлозно-бумажной и гидролизной промыш­ленности

B. Сырье для лесохимической промышленности

Г. Основа для всего перечисленного

17. В структуре потребности перерабатывающих отраслей нефтяной и газовой промышленности в электроэнергии наибольший удельный вес занимают:

A. Технологические установки

Б. Водоснабжение, охлаждение и канализация

B. Сырьевые, промежуточные и товарные парки

Г. Освещение

18. В перерабатывающих отраслях нефтяной и газовой промышленности в основном образуются вторичные энер­горесурсы:

A. Высокопотенциальные (температура 400°С и выше)

Б. Низкопотенциальные (температура 250°С и ниже)

B. Среднепотенциальные (температура 250-400°С)

19. Направления преобразования вторичных энергоресурсов в утилизационных установках зависят от факторов:

A. Количества ВЭР, образующихся в единицу времени

Б. Степени непрерывности получения ВЭР

B. Температурного уровня ВЭР

Г. Всех перечисленных