Рефераты / Проблемы УК окружающей среды на НПЗ - 2004 / Проблемы управления качеством окружающей среды на НПЗ

Проблемы управления качеством окружающей среды на НПЗ

А. А. Абросимов, Центр социальной экологии Института социально-политических исследований РАН

Проблемы охраны и управления качеством окружающей среды, имеющие глобальный социальный характер, наиболее ярко проявились в нефтеперерабатывающей отрасли, т. к. огромная энергонасыщенность предприятий, образование и выбросы вредных веществ создают не только техногенную нагрузку на окружающую среду, но и общественно-политическую напряженность в обществе. Экономическая целесообразность расположения нефтеперерабатывающих заводов приводит к созданию индустриальных комплексов в местах проживания населения, что значительно усугубляет техногенную напряженность районов.

В настоящее время в мире работает более 700 нефтеперерабатывающих заводов общей мощностью » 3,8 млрд т в год. За последние 25–30 лет человечеством использовано столько же топливно-энергетических ресурсов, сколько за всю предыдущую историю; причем » ? из них приходится на долю нефти и газа, что, безусловно, приводит к ухудшению экологической среды обитания человека.

Выбросы объектов нефтепереработки составляют двадцатую часть всех выбросов от промышленных предприятий России, при этом 1/15 часть – это выбросы жидких и газообразных веществ. А на долю нефтеперерабатывающей промышленности приходится » 1% объема используемой свежей воды РФ и 13% сброса сточных вод в водоемы, с которыми поступает значительное количество нефтепродуктов, сульфидов, хлоридов, соединений азота, фенолов, солей тяжелых металлов, взвешенных веществ и др.

На НПЗ, нефтебазах происходит загрязнение почвенного слоя нефтепродуктами на значительную глубину, которые с грунтовыми водами могут мигрировать, загрязнять окружающую среду и создавать аварийные ситуации. На предприятиях переработки нефти ежегодно образуется до 1,6 млн т жидких и твердых отходов, из которых » 80% перерабатывается непосредственно на предприятиях, а часть передается в другие отрасли. На биологических очистных сооружениях скопилось до 8,35 млн т избыточного биологически активного ила. Одним из основных твердофазных отходов являются кислые гудроны. В России ежегодно получают » 300 тыс. т кислых гудронов, степень использования которых не превышает 25%. Распространенным видом отходов являются нефтяные шламы, выход которых составляет » 7 кг на 1 т перерабатываемой нефти. Такие шламы представляют тяжелые нефтяные остатки, содержащие 10–56% нефтепродуктов, 30–85% воды и 1,3–46% твердых примесей. Например, НПЗ, перерабатывающий 15–16 тыс. т нефти в сутки, “поставляет” более 40 тыс. т в год твердых и пастосодержащих нефтесодержащих отходов, хранить которые в негерметичных земляных амбарах нельзя, и существует реальная возможность проникновения вредных веществ в грунтовые воды.

Из-за некомплексной переработки добываемых нефти и газа в стране не только сжигаются, но также закачиваются в землю или просто разливаются 20–25 млн т попутного и вторичного углеводородного и органического сырья. Это, в первую очередь, относится к газовому конденсату, который накапливается не нефтеперерабатывающих газокомпрессорных станциях до 50 тыс. т в год.

Нефтеперерабатывающими предприятиями выбрасывается в атмосферу свыше 1050 тыс. т загрязняющих веществ, при этом доля улова на фильтрах составляет около 47,5%. Основной состав выбросов предприятий в атмосферу: углеводороды, окислы серы, углерода, азота. Российской нефтеперерабатывающей промышленностью выбрасывается в атмосферу около 0,45% перерабатываемого сырья, в то время как на Западе – 0,1%.

Ущерб от промышленных технологий НПЗ для окружающей среды и здоровья людей можно характеризовать риском, характер и масштабы которого зависят от типа и объемов потребляемого топлива, способов его использования, уровня технологии и эффективности проведения работ по уменьшению загрязнений. Вопросы повышения уровня взрывопожаробезопасности, а, значит, и проблема охраны окружающей среды для предприятий нефтепереработки являются крайне актуальными. Типовой НПЗ производительностью 10–15 млн т в год сосредотачивает на своей территории от 200 до 500 мегатонн тротила.

Ежегодно в мире на объектах нефтепереработки происходит до 1500 аварий, 4% которых уносят значительное число человеческих жизней; материальный ущерб в среднем составляет свыше 100 млн долларов в год; причем аварийность имеет тенденцию к росту. Экстремальные ситуации, возникающие при авариях на таких энергонасыщенных предприятиях, как НПЗ, зачастую сопровождаются значительным экологическим ущербом для окружающей среды и оказывают чрезвычайно негативное психологическое воздействие на общество.

Вышеуказанные особенности современных объектов нефтепереработки обуславливают их потенциальную экологическую и промышленную опасность, и проблемы управления качеством окружающей среды приобретают первостепенное значение.

Системный подход к решению данной проблемы определил следующие основные взаимосвязанные направления исследований по управлению качеством окружающей среды: техногенные нагрузки от самих НПЗ и от применения получаемых нефтепродуктов.

В соответствии с этим на первом этапе в целях предупреждения аварийных ситуаций проведен многофакторный анализ современного нефтеперерабатывающего производства. Установлено, что логика событий, как правило, связана с неконтролируемым выбросом и образованием взрывоопасных облаков топливно-воздушных смесей, которые могут образовываться как при регламентном режиме работы технологического оборудования, так и вследствие разгерметизации элементов оборудования.

Определены мероприятия по снижению риска и предупреждению возникновения аварий, локализации их последствий. Проанализированы подходы к определению основных параметров полей концентраций взрывоопасных веществ в атмосфере, сформулированы основные требования к разработанным моделям их образования, что позволило реализовать методики в виде адаптированных алгоритмов и программ расчета полей аварийной загазованности для НПЗ. Выполненный комплекс исследований позволил разработать концепцию автоматизированной взрывопожарозащиты в составе интегрированной информационно-управляющей системы завода.

Совершенствование технологических процессов и оборудования являются важными факторами в системе управления качеством окружающей среды (ОС), т. к. оптимизация режимов, повышение КПД установок, снижение водопотребления в конечном счете приводит к значительному снижению выбросов экологически вредных компонентов в ОС. Модернизация и вывод из эксплуатации морально и физически изношенных технологических установок (на примере Московского НПЗ) позволил начиная с 1990 г. на 25% снизить выброс углеводородов и уменьшить количество сточных вод на 30%. Выброс вредных веществ за последние десять лет снизился на 2,6 тыс. т в год, сократилось количество сточных вод на 4 млн м³ в год с уменьшением расхода свежей воды на тонну нефти в 2 раза. Безвозвратные потери снижены с 2 до 0,4%.

Другой важной проблемой защиты и управления качеством ОС в процессах нефтепереработки является организация малоотходных ресурсосберегающих технологий. Примерами такого производства являются организация на НПЗ производства композиционных материалов на основе тяжелых нефтяных остатков (кровельные, гидроизоляционные, антикоррозионные мастики, дорожные вяжущие), а также утилизация получаемых при нефтепереработке непредельных углеводородов (пропилена, бутиленов) путем создания комплекса производства полипропилена. Задача максимального вовлечения тяжелых нефтяных остатков в переработку является весьма актуальной в условиях усиливающегося спроса на нефтепродукты, с одной стороны, и возрастающих требований к их качеству с точки зрения повышения безопасности и защиты ОС – с другой. Особо следует отметить битумные композиционные материалы для дорожного строительства. В этом аспекте модифицированный битум можно по праву считать наиболее распространенным материалом, и на его экологические характеристики следует обратить особое внимание. Решение проблемы повышения долговечности асфальтобетонных покрытий с применением дорожных битумов путем добавки полимерных модификаторов должно быть связано с минимизацией токсичности этих добавок и готовых вяжущих. При этом необходимо учитывать большие объемы производства дорожных материалов и их повсеместную распространенность по территории страны. В соответствии с этим производство композиционных материалов должно быть поставлено так, чтобы экологическая нагрузка от их изготовления и применения были бы минимальными.

НПЗ являются крупнейшими потребителями топливно-энергетических ресурсов (ТЭР). Эффективность, рациональность их использования в процессах переработки нефти во многом определяется долей ее использования на выработку ТЭР. Снижение этой доли свидетельствует о внедрении в производство энергосберегающих технологий. Вопросы рационального использования ТЭР и экономии электроэнергии занимают важное место в проблеме управления качеством окружающей среды. Так, разработанные способы повышения эффективности работы топливно-энергетического комплекса НПЗ (повышение эффективности работы печей за счет подготовки топлива к сжиганию, эффективности горелочных устройств; повышение эффективности системы пароснабжения и электрического комплекса) позволило ежегодно экономить до 150 тыс. т у. т., что соответствует снижению доли нефти, используемой на выработку ТЭР, на 1%.

Для достоверной оценки и управления качеством ОС разработана и внедрена непрерывная компьютерно-автоматическая система экологического контроля окружающей среды с двухуровневой структурой передачи информации, основными целями и задачами которой являются: оценка состояния ОС, проверка соответствия качества окружающей среды нормативным документам, оценка эффективности природоохранных мероприятий и ведения технологических процессов, создание баз данных по выбросам всех типов технологических процессов, оценка влияния источников выброса на характеристики ОС, разработка и внедрение методов снижения загрязнения ОС и вероятности возникновения аварийных ситуаций. Система мониторинга ОС в комплексе с интегрированной информационно-управляющей системой завода позволяет оперативно и своевременно реагировать на отклонения качества ОС, оперативно воздействовать и принимать меры по повышению экологической и промышленной безопасности предприятия.

Однако, как показывают медико-биологические исследования влияния загрязнения ОС на здоровье человека, существующая система контроля загрязнения ОС, основанная на санитарно-гигиенических нормах, несовершенна. Необходимы качественно новые подходы к оценке воздействия загрязнений на ОС – биологический мониторинг окружающей среды. В этом случае биологические объекты (микроорганизмы, культуры микроорганизмов, растительные объекты и т. д.) выступают в качестве датчиков состояния ОС. Человек сам является частью биосферы и по реакции его организма на состояние окружающей среды, например, по реакции такой интегрирующей системы как клетки периферической крови, можно определить степень пригодности сред для обитания человека.

Одним из главных виновников загрязнения окружающей среды является автомобильный транспорт. На его долю приходится 90% от всех выбросов вредных веществ, ежегодный объем которых, например, по Москве достигает 3 тыс. т. За последние два года автопарк Москвы ежегодно увеличивался на 200–250 тыс. ед. Сейчас он приближается к 2 млн легковых автомобилей. К 2005 г., по прогнозам, автомобильный парк может достигнуть 3,3 млн. Валовое загрязнение ОС (при сохранении сложившейся ситуации) может возрасти к 2005 г. в 1,6–1,8 раза. Удельные выбросы на один автомобиль в Москве составляют 845 кг, на одного жителя приходится более 120 кг, на 1 км² площади города – 1260 кг. Помимо загрязнения атмосферы автомобильный комплекс вносит существенный вклад в загрязнение воды и почвы (нефтепродукты, органические растворители, тяжелые металлы и их соли, взвешенные частицы).

Одним из основных путей снижения вредных выбросов, улучшения экологии ОС является улучшение качества топлив. Комплекс выполненных исследований позволил разработать и организовать на Московском НПЗ производство моторных топлив с улучшенными экологическими характеристиками. В бензинах вдвое снижено содержание серы (до 0,05%), ограничено содержание бензола (до 3–5%) и плотность. Кроме того, нормированы показатель “индекс образования пробок”, установлена градация точек разгонки по ASTM. Допущено применение добавок и моющих присадок, что способствует снижению выбросов окиси углерода на 20–30% и сокращению расхода топлива на 2–4%. В дизельных топливах типа 1 содержание серы снижено в 4 раза (до 0,05%), ужесточены нормы на цетановое число, введен показатель предельной температуры фильтруемости, предусмотрено использование противодымных депрессорных присадок. Экологическая агрессивность топлива снижена на 13–15%, на 2–4% уменьшается расход бензина в автомобилях. Таким образом, кардинально решается вопрос управления качеством окружающей среды и улучшения экологической напряженности городов путем обеспечения автотранспорта моторными топливами с улучшенными экологическими характеристиками на уровне европейских стандартов.

Разработка и использование методологии комплексного подхода к проблемам управления и охраны окружающей среды, обеспечения экологической безопасности производства и применения нефтепродуктов позволили наметить стратегию развития НПЗ: внедрение безотходных энергосберегающих технологий; повышение КПД технологических процессов преобразования энергии; установление жестких норм расходования энергии с практическим самопроизводством ее для нужд предприятия; создание контура управления предприятием, технологическими процессами, качеством окружающей среды, взрывопожарозащиты во взаимосвязи с интегрированной информационно-управляющей системой завода; разработка пакета программ для набора и обучения кадров с использованием компьютерных тренажеров; применение в поточных схемах технологических процессов – гидрокрекинга нефтяных остатков, висбрекинга гудрона, термодеасфальтизации-деметаллизации тяжелых нефтяных остатков, рациональной переработки гудронов и производства новых композиционных материалов на основе нефтяных остатков, кокса, асфальта деасфальтизации; производство топлив с улучшенными экологическими характеристиками.

В заключении следует отметить, что современная цивилизация создала особую среду обитания – техносферу. Интенсивное развитие этой второй системы, параллельной биосфере, породило экологический кризис. Для предотвращения глобальной экологической катастрофы человечество должно принять концепцию устойчивого развития, в основе которой лежит бережное отношение к природе и экологическому потенциалу планеты. В условиях формирования новых планетарных ценностей в области управления и охраны окружающей среды нефтегазовый комплекс может стать одним из главных действующих сил в решении проблем безопасности, от которых зависит будущее поколений.

Литература:

1. Абросимов А. А. Экологические аспекты производства и применения нефтепродуктов. М.: Барс, 1999. 732 с.; Управление промышленной безопасностью. М.: КМК Лтд., 2000. 320 с.; Экологические проблемы нефтеперерабатывающего производства. Система управления качеством окружающей среды //Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. ЦНИИТЭнефтехим, 1998. № 6. С. 57; Экологические проблемы нефтеперерабатывающего производства. Методология комплексного подхода к решению проблемы // Там же. 1998. № 5. С. 54.; Состояние российской нефтепереработки – вызов 21 веку? // Международный конгресс “Нефтяной комплекс России на пороге 21 века”. Вена, 1999. С. 13.;

2. Абросимов А. А., Топольский Н. Г., Федоров А. В. Автоматизированные системы пожаровзрывобезопасности нефтеперерабатывающих производств. М.: Академия ГПС МВД России, 2000. 239 с.