55
,
0133,1
107716,6
3
7,0
7,0
4
cpB
ПЛ
МД
kkkVP
P
ДkfG
(7)
где
ПЛ
МД
G
- годовой объем потерь, m/год;
kf
- коэффициент, характеризующий конструкцию резервуара (для
сварного резервуара с одинарным или двойным уплотнением
045,0kf
);
- плотность нефтепродукта, кг/куб.м;
Д
- диаметр резервуара, м;
P
- давление насыщенных паров нефтепродукта при средней температуре
хранения, Па;
B
V
- средняя годовая скорость ветра;
3
k
- коэффициент, характеризующий степень уплотнения затвора
плавающей крыши (
1
3
k
);
p
k
- коэффициент окраски резервуара;
c
k
- коэффициент, учитывающий хранимый продукт (
1
cббен
k
,
75,0
cннефт
k
).
./961,411148,6
3,15483101325
3,15483
2,34730045,0107716,6
7,05,14
годтG
ПЛ
МД
На следующем этапе определим потери за счет заполнения или
опорожнения резервуаров по формуле:
,05,0
2,8314
M
T
P
VG
S
P
P
БД
(8)
./29405,0
31,8314
2,98
15,0
9,277
101471
2,9108 цкгG
БД
56
,
раб
S
S
P
P
(9)
.152,0
101741
3,15483
S
,10332,133
CAtp
B
А
S
Р
(9)
.3,1548310332,133
695,2219,4
976,644
99831,4
ПаР
S
Выполненные расчеты показали, что находящиеся в резервуарах
нефтепродукты за счет испарения наносят существенный вред окружающей
среде.
Определим экономический ущерб, причиняемый выбросами
загрязняющих веществ в окружающую среду.
Для определения суммы экономического ущерба от загрязнения воздуха
будем использовать следующую формулу:
,
1
1
G
ПДК
mУККУ
ссi
n
i
i
а
уд
а
эаа
(10)
где
а
К
- коэффициент аварийности, равный 25;
а
э
К
- коэффициент экологической ситуации и экологической значимости
состояния воздушного бассейна в регионе,
28,2
а
э
К
;
а
уд
У
- удельный экономический ущерб от выброса загрязняющих веществ
в атмосферу,
трубмлнУ
а
уд
/..3,4
;
G
- масса сгоревшего горючего, т;
57
ссi
ПДК
- среднесуточное предельно допустимое значение i-го загрязнения.
..03,13401076,0232,0375,0333,01,04,3125,0,556,01152,00028,03,428,225
1
рубмлнmУ
n
i
iа
Выполненные расчеты показали, что сумма ущерба нанесенного заводу
существенна, поэтому необходимо выполнить разработку мероприятий по
совершенствованию системы очистки пылевоздушных выбросов.
На основании выполненного анализа инженерной защиты окружающей
среды ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез» можно сделать следующие
выводы:
- в состав организованных выбросов ООО «ЛУКОЙЛ-
Пермнефтеоргсинтез» входят выбросы от дымовых труб, свечей для
зажигания факельного газа, выбросы от вентиляторных труб
производственных помещений, а также труб газо-обеспечивающей установки;
- среди неорганизованных источников выбросов следует выделить
выбросы, поступающие от резервуаров, цилиндр сливочных эстакад,
поверхностей объектов очистных сооружений, блоков запорной арматуры и
фланцевых соединений;
- для очистки потоков пылегазовоздушных выбросов от аэрозольных
частиц загрязнений в ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез» применяется
установка с пористыми осадительными электродами, фильтр-пылеуловитель
и установка УВП ФКЦ-4000, представленная в виде сухого механического
пылеуловителя;
- выполненные расчеты показали, что сумма ущерба нанесенного заводу
существенна, поэтому необходимо выполнить разработку мероприятий по
совершенствованию системы очистки пылевоздушных выбросов.
58
3 Разработка путей и способов совершенствования системы
очистки пылевоздушных выбросов Пермского
нефтеперерабатывающего завода
3.1 Формирование путей и способов совершенствования системы
очистки пылевоздушных выбросов
На основании выполненного анализа было установлено, что в
деятельности Пермского нефтеперерабатывающего завода в настоящее время
не применяются технологии для удаления летучих органических компонентов.
Для исключения этого недостатка предлагаем для очистки продуктов
переработки внедрить метод окисления для удаления летучих органических
компонентов.
Термическое окисление основано на окислении вредных выбросов за счет
повышения их температуры до точки самовоспламенения и ее поддержка до
полного сгорания. При этом температура, время и количество кислорода
оказывает влияние на эффективность процесса сгорания.
В целях безопасности, уровень максимальной концентрации
загрязняющих веществ в отходящих газах должен быть меньше границы
взрываемости (не менее 25%).
Предлагаемая установка регенеративного термического окисления РТО
компании «ЭКАТ» Пермскому нефтеперерабатывающему заводу будет
включать вертикальные башни с камерой сгорания, в которых размещены
газовые горелки. Каждая из башен включает керамические устройства,
позволяющие сохранить температуру и снизить энергетические затраты на
реализацию процесса окисления.
В нижней части установки размещены клапаны для подачи в установку
газа и перемещения его в камеру сгорания, поддерживающую температуру от
750
0
С до 850
0
С, достаточной для полного окисления выбросов.
59
После окисления очищенный газ будет поступать в керамический слой и
через клапаны выбрасываться в атмосферу. Выход и вход выбросов и чистого
воздуха через керамический слой будет поддерживать температурное
равновесие внутри оборудования, выполнять нагрев керамического слоя и
снижать потребление газа.
Процесс очистки продуктов переработки в установке РТО компании
«ЭКАТ» приведен на рис.24.
Рисунок 24 – Процесс очистки продуктов переработки в установке РТО
компании «ЭКАТ»
На схеме (рис.18) приняты следующие обозначения входящий воздух (1),
система клапанов (2), прохождение загрязненного воздуха через башню (3),
газовая горелка (4), очищенный исходящий воздух (5).
Внедрение установки очистки продуктов переработки РТО компании
«ЭКАТ» Пермскому нефтеперерабатывающему заводу позволит:
- обеспечить среднюю степень очистки от 95% до 99,9%;
- снизить эксплуатационные затраты за счет использования керамических
носителей, имеющих срок эксплуатации от 5 до 6 лет;
- обработки больших объемов выбросов 100000 м
3
/час и выше;
60
- обеспечить устойчивость к пыли и катализаторных ядер, а также к
изменению параметров выбросов.
Однако, предложенная установка позволят очищать только летучие
органические компоненты поэтому предлагаем ее дополнить
термокаталитической установкой УТК, позволяющей выполнять очитку при
более низкой температуре. Схема предлагаемой установки УТК компании
«ЭКАТ» Пермскому нефтеперерабатывающему заводу приведена на рис.25.
Рисунок 25 – Схема предлагаемой установки УТК компании «ЭКАТ»
Пермскому нефтеперерабатывающему заводу
В этой установке газовые выбросы нагреваются с помощью газовых
горелок. Катализаторы выполнены из окислов металлов или драгоценных
металлов (платина, палладий), имеющих большую долговечность и
надежность.
В этом случае газовый выброс будет направляться через рекуперативный
теплообменник в камеру нагрева. После нагрева газовый поток пропускается
через слой катализатора и тем самым очищается.
С течением времени твердые частицы, представленные сажей и пылью,
разрушают слой катализатора, поэтому выполняется их предварительная
фильтрация.
61
Внедрение установки очистки продуктов переработки УТК компании
«ЭКАТ» Пермскому нефтеперерабатывающему заводу позволит:
- обезвредить выбросы, имеющие различные концентрации;
- быстро адаптироваться к быстроизменяющимся параметрам выбросов;
- создать возможность использования вторичного тепла;
- получить степень обезвреживания до 100%;
- создать возможность работы без потребления энергии при высоких
концентрациях ЛОК в очищаемых выбросах.
Недостатком этой установки является то, что при катализе могут
образоваться вторичные выбросы, представленные альдегидами.
Для устранения этого недостатка предлагаем дополнить системы очистки
от вредных выбросов модулем биологической очистки, представленным в
виде биологического окисления загрязнителей, размещенных на
микробиологическом уровне. Загрязненный воздух в этом случае будет
проходить через матрицу микроорганизмов, которыми поглощаются опасные
загрязнения и окислять их посредством реализации метаболических
процессов.
За счет использования интеллектуальной системы распыления воды
микроорганизмы будут увлажняться, питаться минеральными компонентами
и веществами.
Создание благоприятных условий разложения вредных веществ позволит
Пермскому нефтеперерабатывающему заводу обеспечить высокую степень
очистки в сравнении с другими способами очистки. При этом уровень
капитальных затрат будет достаточно низким.
Соединения с низкомолекулярной массой, содержащей в воде атомы
кислорода, позволят обеспечить этот процесс. Кетоны, альдегиды, простые
эфиры, спирты и сложные эфиры будут быстро разлагаться через
микроорганизмы.
62
Достоинства и недостатки предложенной технологии биологической
очистки приведены в табл. 2.
Таблица 2 – Достоинства и недостатки предложенной технологии
биологической очистки
Достоинства
Недостатки
Экономия на затратах
Снижение эффективности при
изменении концентрации газового
потока и температур
Отсутствие опасных веществ
Режим очистки до 4 недель и
высокий уровень инерции к
изменениям газового потока
Существует возможность
обезвреживания компонентов до
95%
Обеспечение непрерывной работы
независимо от наличия или
отсутствия выбросов
Позволяет очистить выбросы до 60
тыс. м
3
/час
Имеет большие габариты
Позволяет очистить
низкоцентрированные выбросы
Необходимо контролировать
температуру газа, а также
содержание питательных элементов
Низкий уровень энергопотребления
Суммарная концентрация ЛОК в
очищенном газе должна быть в
пределах от 400 до 2000 мг/м
3
Высокий уровень
взрывобезопасности и коррозийной
устойчивости
Необходимо производить замену
биофильтра
Для реализации описанной технологии предлагаем Пермскому
нефтеперерабатывающему заводу внедрить блочно-модульную систему
комплексной очистки воздушных отходов, основанную на рекуперации
тепловых отходов и замкнутом цикле воздухообмена.
В состав комплексного блока очистки воздуха входит устройство забора
загрязненного воздуха, циклон для очистки от пылевых фракций, вентилятор
(3), блок адсорбционный очистки, включающий (6) фильтрующих кассет, блок
фотокаталитической очистки от углеводородных составляющих и бактерий
63
(5), реактор каталитической очистки от особо трудно разлагающихся
углеводородных соединений (6), блок рекуперации тепла очищаемого
воздуха.
Эффективность комплексной очистки газов обеспечивается за счёт не
только модульной системы, а и входящих в ее состав новых армирующих
материалов и нанокатализаторов из цветных металлов.
Для совершенствования системы очистки пылевоздушных выбросов
предлагаем Пермскому нефтеперерабатывающему заводу использовать
катализатор для очистки газовых выбросов от диоксида серы, предложенный
Институтом катализа им. Г. К. Борескова Сибирского отделения Российской
Академии наук.
В настоящее время в ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез» применяется
процесс Клауса, как способ утилизации сероводорода. Среди недостатков
этого процесса следует отметить высокие температуры, ведущие к
энергозатратам.
Поскольку процессы происходят при высоких температурах, то в
результате образуются такие вредные вещества как C, H
2
S и CS, а в
присутствии паров воды CO и COS. Это приводит к низкому выходу серы (не
более 65%) и низкой эффективности очистки промышленных газов и создает
необходимость ввода дополнительных стадий очистки.
Предложенный процесс восстановления диоксида серы монооксидом
углерода можно проводить при низких рабочих температурах от 350
0
С до
600
0
С с получением серы на выходе от 85% до 95%. Однако, этот процесс
приведет к сильному экзотермическому эффекту и образованию таких
побочных продуктов как H
2
S и COS. Для оптимизации процесса образования
побочных продуктов предлагается изменить состав и свойства катализатора.
Катализатор для очистки от вредных выбросов диоксида серы должен
иметь:
64
- селективность и высокую активность в отношении к элементарной сере
и обеспечивать высокую конверсию SO
2
(90%) и селективность в отношении
элементарной серы;
- катализатор должен иметь низкий уровень активности в отношении
побочных реакций, которые приводят к образованию COS и H
2
S;
- устойчивостью к влиянию триоксида серы, паров воды и кислорода. Для
удаления этих соединений не обходимо использовать сорбционные методы.
Однако, перечисленные приемы приводят к усложнению
технологического осуществления каталитического процесса очистки от
диоксида серы.
Для исключения этого недостатка и получения высокой эффективности
очистки выбросов, содержащих не менее 15% диоксида серы, предлагаем
использовать оксид алюминия, модифицированный добавками оксида церия,
имеющего удельную поверхность от 150 до 250 м
2
/г.
Для модифицирования гранул алюмооксидного носителя необходимо
использовать метод пропитки по влагоемкости с применением раствора соли
нитрата РЗМ определенной концентрации. Пропитанные гранулы необходимо
сушить при температуре от 70 до 120
0
С и прокаливать при температуре 500
0
С
в течение 4 часов.
Для пропитки по влагоемкости можно использовать следующие методы:
- метод капиллярной пропитки по влагоемкости. В этом случае Гранулы
пористого алюмооксидного носителя пропитываются по влагоемкости
раствором бихроматов меди или одним из металлов группы Fe, Ni, Co
необходимой концентрации. Пропитанные гранулы сушатся при температуре
от 70 до 120
0
С и прокаливаются при температурах от 600 до 900
0
С в течение
3-4ч для того чтобы образовать структуру шпинели. Этот метод является
наиболее безотходным;
- метод последовательной капиллярной пропитки по влагоемкости. В
этом случае гранулами пористого алюмооксидного носителя, в том числе