БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ГАЗОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ

Голубое топливо и такой необходимый природный газ…

Из природного газа получают энергию — электрическую, а так же тепловую. Так же, основе газа можно сделать еще удобрение, топливо, краску и многое другое.

В России около половины поставок газа приходится на энергетические компании и коммунальное хозяйство. Даже если в доме нет газовой плиты или газового водонагревателя, все равно свет и горячая вода, скорее всего, получены с использованием природного газа.

Природный газ — самое чистое среди углеводородных ископаемых топлив. При сжигании образуются только вода и углекислый газ, в то время как при сжигании нефтепродуктов образуются еще копоть и зола. Кроме этого, эмиссия парникового углекислого газа при сжигании природного газа самая низкая, за что он получил название «зеленое топливо». Благодаря высоким экологическим характеристикам природный газ занимает одно из лидирующих мест в энергетике мегаполисов.

Природный газ может использоваться как моторное топливо. Сжатый (или компримированный) метан стоит в два раза дешевле бензина, продлевает ресурс двигателя и способен улучшить экологию окружающей среды. Двигатель на природном газе соответствует экологическому стандарту Евро-5. Газ можно использовать для обычных автомобилей, сельскохозяйственного, водного, воздушного и железнодорожного транспорта.

Очистка и первичная переработка газа происходит на ГПЗ — газоперерабатывающих заводах.

Газоперерабатывающие заводы (ГПЗ) — промышленные предприятия по переработке попутного и природного газа, газового конденсата с получением индивидуальных углеводородов и их смесей, а также сопутствующих продуктов, такие как сера, гелий, и газомоторных топлив.

Рисунок 1. Оренбургский ГПЗ

Оренбургский газоперерабатывающий завод.

Основными видами деятельности ГПЗ являются:

- Переработка газа;

- Переработка газового конденсата и нефти;

- Хранение продуктов переработки на складах;

- Отгрузка товарной продукции.

Проектные мощности по переработке сырого газа

I очередь

Три установки общей проектной производительностью - 15 млрд. н.м³ в год. На одной установке сероочистки первой очереди находится в эксплуатации - 113 технологических аппаратов и 26 позиций насосного оборудования.

II очередь

Две установки общей проектной производительностью - 10 млрд. н.м³ в год. На одной установке сероочистки второй очереди находится в эксплуатации - 45 технологических аппаратов, 9 позиций насосного оборудован

III очередь

Три установки общей проектной производительностью - 15 млрд. н.м³ в год. На одной установке сероочистки третьей очереди находится в эксплуатации - 105 технологических аппаратов, 33 позиции насосного оборудования и 2 технологические печи.

Общая (суммарная) проектная мощность завода по переработке газа составляет – 40 млрд.н.м³ в год. Учитывая, что одна полунитка на третьей очереди ГПЗ – 2,5 млрд.н.м³ в год используется для очистки газов регенерации цеолитов ГПЗ и ГЗ, то фактическая проектная мощность составляет – 37,5 млрд. н.м³ в год.

Рисунок 2. Оренбургский ГЗ

Оренбургский гелиевый завод.

В эксплуатации находятся три очереди гелиевого завода мощностью по перерабатываемому сырью в год.

I очередь – 3 млрд.нм

II очередь – 9 млрд.нм³

III очередь – 3 млрд.нм³

Природный газ на гелиевый завод поступает с газоперерабатывающего завода (используется газ Оренбургского и Карачаганакского газоконденсатных месторождений).

Товарной продукцией завода является сжатый гелий, жидкий и этановая фракция, ШФЛУ, сухой отбензиненный газ (метановая фракция низкого давления), ПГФ, конденсат газовый, а так же сжиженные газы.

Все ГПЗ как и прочие предприятия химической отрасли - загрязняют окружающую среду.

Для обеспечения жизнедеятельности человека необходима воздушная среда определённого качественного и количественного состава. В нормальный состав воздуха входят следующие критерии [2]  (об. %): азот – 78,02; кислород – 20,95; углекислый газ – 0,03; неон, аргон, ксенон, радон, криптон, озон, водород – Σ до 0,94. В реальном воздухе, кроме этого, содержатся различные примеси (пыль, газы, пары), оказывающие вредное воздействие на организм .

Нормирование содержания вредных веществ (пыль, газы, пары и т.д.) в воздухе проводят по предельно допустимым концентрациям (ПДК) [4].

ПДК – максимально допустимая концентрация вредных веществ, отнесённая к определённому времени, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает ни на него, ни на окружающую среду в целом вредного воздействия.

ПДК_max – основная характеристика опасности вредного вещества, которая установлена для предупреждения возникновения  рефлекторных реакций человека (ощущение запаха, световая чувствительность и др.) при кратковременном воздействии (не более 30 мин.)

ПДК_сс – установлена для предупреждения общетоксического, канцерогенного, мутагенного и другого влияния вредного вещества при воздействии более 30 мин [3].

При работе ГПЗ происходят далеко не малые выбросы в атмосферу диоксида серы, сероводорода, оксида углерода, метана и прочих вредных для здоровья человека веществ.

В таблицах 1-3 показаны отходы производства, сточные воды, выбросы в атмосферу, методы их утилизации на примере 1 цеха переработки и очистки природного газа.

Таблица 1

Отходы производства (твердые и жидкие)

Таблица 2

Сброс загрязняющих веществ со сточными водами

ХПК^* – химическое потребление кислорода

Таблица 3

Выбросы вредных (загрязняющих) веществ в атмосферу

Из-за выброса в атмосферу парниковых газов, происходит изменение климата.

Так же, в близости, загрязняется почва и водоемы [2]. Газоперерабатывающие заводы способствуют возникновению кислотных дождей, что ведет, к закислению почв.

Рассматривая основные экологические проблемы  материалов [2] главными загрязнителями  являются сернистые соединения (в это же числе окислы серы, серная кислота, сероводород и др.), азотные, углеводородные газы и др.

Проведение геохимических исследований в зоне влияния газоперерабатывающих предприятий Оренбургской области и изучение геохимического состояния города Оренбурга, не взирая на различные варианты данных, обеспечило установить ряд особенностей: первое, отмечается различное содержание тяжелых металлов, восходящая с увеличением  загрязнения; второе, в почвах  газоперерабатывающих предприятий Оренбургской области  отмечается превышение концентраций валовых форм относительно ПДК – никеля и хрома, не особо значительное содержание – никеля, хрома, цинка, меди.

Данная проблема изучена и для близрасположенного Оренбургского газо- химического комплекса. В среднем, содержание валовых форм химических элементов в почвах и почвообразующих породах варьирует в пределах 10,6-30,4 мг/кг [2].

Санитарно-защитная зона газоперерабатывающих предприятий Оренбургской области характеризуется умеренно-опасной степенью загрязнения. Максимальные загрязнения наблюдаются в северо- восточном районе Оренбургского ГПЗ, в районе среднего течения р. Каргалка.[3]

И так по выявленным данным, можно сделать следующими выводы: Предприятия газоперерабатывающего комплекса являются существенными источниками загрязнения природной среды. Основными загрязнителями являются, диоксид азота, диоксид серы, сероводород, оксид углерода, углеводороды, нефтепродукты, тяжелые металлы и другие соединения, которые приводят к глобальному изменению качества среды обитания человека и причиняют значительный вред окружающей среде, вызываемый массовыми выбросами в атмосферу и сбросами в водные объекты.

Несмотря на загрязнение тяжелыми металлами, почвы исследуемой территории пока сохраняют способность к нейтрализации загрязняющих веществ, но в целом всю ситуацию по степени химического загрязнения покрова почв можно считать критической [2].

Помимо экологической проблемы в процессе переработки, работа ГПЗ может привести к техногенным, аварийным ситуациям, так как технологические  процессы некоторых установок ГПЗ по характеру сырья и получаемых продуктов относится к категории опасных производственных объектов.

Возможные аварийные ситуации.

Авария - разрушение сооружений и (или) технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте, неконтролируемые взрывы и (или) выброс опасных веществ.

Классификация аварий на опасных производственных объектах.

Существует следующая  классификация происходящих аварий:

1) взрывы пылегазовоздушной смеси с возгоранием (в технологической системе, производственном помещении, на открытой площадке);

2) взрывы реакционной среды внутри технологического аппарата в результате отклонения параметров технологического процесса от регламента;

3) пожар, связанный с розливом взрывопожароопасных веществ (неконтролируемое горение, причинившее материальный ущерб, вред жизни и здоровью людей, интересам общества и окружающей природной среде);

4) выброс химически опасных, взрывоопасных, горючих веществ;

5) полное или частичное разрушение технологического оборудования и трубопроводов, зданий и построек, не связанное с взрывом,  либо пожаром;

6) взрыв пылегазовоздушной смеси без возгорания (хлопок);

7) загорание, самовозгорание в результате утечки опасных веществ  при разгерметизации технологической системы, не повлекшие вывод из строя оборудования;

8) переполнение емкостной аппаратуры (железнодорожных цистерн, резервуаров, аппаратов, контейнеров, баллонов и другого оборудования) с розливом взрывопожароопасного и вредного сырья.

На установках ГПЗ получают, используют, перерабатывают следующие опасные вещества:

- воспламеняющиеся вещества - газы, которые при нормальном давлении и в смеси с воздухом становятся воспламеняющимися и их температура кипения при нормальном давлении составляет плюс 20 ⁰С (или ниже);

-горючие вещества - жидкости, газы и пыли, обладающие способностью к  самовозгоранию, также, возгораться от источника и самостоятельно гореть после его удаления;

- токсичные вещества - вещества, способные приводить к гибели при  воздействии на живой организм.

Кроме всего перечисленного, особенностью технологических процессов  является способность газообразных углеводородов  и сероводорода, накапливающихся в серных ямах, образовывать с воздухом взрывоопасные смеси в широких пределах; возгорание жидкой и твердой серы из-за накопления статического электричества при неблагоприятных погодных условиях (сухая, жаркая погода) при работе экскаваторов и бульдозеров по бетонному покрытию склада и дорог, образование пирофорных соединений на металлоконструкциях, трубопроводах, рельсах из-за контакта сероводорода, серы с металлом.

Взрывопожароопасные, токсические свойства продуктов и отходов производства показаны в таблице 4.

Таблица 4

Взрывопожароопасные, токсические свойства продуктов и отходов производства

Для предотвращения аварийных ситуаций при эксплуатации установок предусмотрены следующие меры:

- предотвращение взрывов и пожаров внутри технологического оборудования;

- защита технологического оборудования от разрушения и максимальное ограничение выбросов горючих веществ в атмосферу при разгерметизации;

- автоматическое отключение и сброс сред из технологического оборудования в системы утилизации при опасном отклонении технологических параметров;

- строгое ведение технологического процесса по непосредственным нормам технологического регламента;

- регламентированные значения параметров, допустимый диапазон их изменений устанавливаются на основании данных о критических значениях или их совокупности для участвующих в процессе веществ;

- оснащение установок контролем за параметрами и регистрацией показаний и предаварийной сигнализацией их значений, в том числе и оснащение средствами автоматического регулирования и противоаварийной защиты.

Список литературы:

1. Гаев А.Я., Куделина И.В., Леонтьева Т.В. Проблемы гидросферы города Оренбурга и его окрестностей // Экология урбанизированных территорий, 2013
2. Куксанова В.Ф., Гаева А.Я., Грошива И.В. ГАЗОВАЯ ОТРАСЛЬ ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ ЕЁ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ 2013г. URL:http://conference.osu.ru/assets/files/conf_reports/conf11/223.doc (дата обращения 02.12.2016)
3. Семенов Е.А., Герасименко Т.И., Ахметов Р.Ш. Экономическая и социальная география Оренбургской области: учеб. пособие для вузов /; Министерство образования и науки РФ, Гос. образоват. Учреждение высш. проф. образования "ОГУ". - Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2011. - 137 с.
4. Федеральный закон "Об охране окружающей среды" от 10.01.2002 N 7-ФЗ (действующая редакция, 2016)