Повышение экологической безопасности путем применения установки рекуперации паров нефтепродуктов на объекте нефтяной отрасли



Данная работа направлена на рассмотрение существующих установок рекуперации паров нефтепродуктов, как одних из наиболее эффективных методов повышения экологической безопасности на объектах нефтяной отрасли. Проанализированы особенности адсорбционно-абсорбционной установки рекуперации паров.

Ключевые слова: установка рекуперации паров, экологическая безопасность, паровоздушная смесь, испарение нефти, нефтепродукты.

Современный этап общественного развития характеризуется повышенным вниманием к экологическим проблемам и необходимостью внедрения эффективных технологий и мероприятий, направленных на обеспечение экологической безопасности. Одной из наиболее актуальных задач в этой области является снижение негативного воздействия на окружающую среду нефтеперерабатывающих предприятий, в частности, за счет сокращения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

Нефтебазы, являющиеся важным звеном в цепочке транспортировки и хранения нефтепродуктов, представляют собой источник потенциальных выбросов паров нефтепродуктов в атмосферу. Ситуация усугубляется тем, что за последние 20–30 лет многие нефтебазы оказались в селитебной части населённых пунктов из-за интенсивности градостроительства.

Пары углеводородов не только наносят ущерб окружающей среде, но и приводят к существенным экономическим потерям для предприятий, связанным с потерей ценного сырья.

Сокращение выбросов углеводородов актуализирует задачи ресурсосбережения и охраны окружающей среды, решение которых требует комплексного подхода, включающего совершенствование технологий, оборудования и организации производственных процессов на предприятиях нефтегазового комплекса.

Одним из методов снижения выбросов и потерь нефтепродуктов является внедрение установок рекуперации паров на объектах нефтяной промышленности. Повышение технологичности и безопасности отрасли является ключевым направлением ее развития, а установки рекуперации паров играют в этом важную роль.

Кроме того, в соответствии с п. 77 приказа от 15 декабря 2020 г. № 529 Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору об утверждении федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правил промышленной безопасности складов нефти и нефтепродуктов» для исключения образования взрывоопасной концентрации паров, а также для сокращения потерь нефти и нефтепродуктов вертикальные резервуары необходимо оборудовать системами улавливания и рекуперации паров [1].

Актуальность исследования обусловлена обеспечением экологической безопасности объектов нефтяной отрасли, в связи с повышением требований к охране окружающей среды.

Процессы хранения, налива, транспортировки и слива нефти и нефтепродуктов всегда сопровождаются потерями. Потери, зависящие от свойств топлива и внешних факторов (температура окружающего воздуха, атмосферное давление и т. п.), которые полностью предотвратить невозможно, следует отнести к естественным. К ним, безусловно, относятся и потери от испарения. Конечно, существуют и другие виды потерь, например, проливы и разбрызгивания продукта, однако, примерно 75 % потерь жидкого нефтяного топлива приходится на испарения [4].

Анализ негативных последствий испарения нефтепродуктов в процессе их хранения и транспортировки демонстрирует двойственный характер наносимого ущерба. С одной стороны, наблюдаются прямые экономические потери ценного сырьевого ресурса, что напрямую сказывается на финансовых показателях профильных предприятий. С другой стороны, оказывается значительное негативное влияние на состояние окружающей среды в виде загрязнения атмосферного воздуха в районах дислокации объектов хранения и налива нефтепродуктов. Достаточно сказать, что в России за год потери бензина от испарения только на нефтебазах составляют более 100 тыс. тонн, на АЗС — более 140 тыс. тонн [3].

Одним из эффективных способов, позволяющих снизить испарения при приеме, отпуске и хранении нефтепродуктов, является установка рекуперации паров нефти и нефтепродукта.

Рекуперация паров нефтепродуктов представляет собой процесс улавливания и возврата в производственный цикл летучих органических соединений, которые выделяются при хранении, транспортировке и распределении топлива. Эти пары могут представлять серьезную угрозу для окружающей среды и здоровья человека, поскольку содержат токсичные вещества, такие как бензол, толуол и ксилол.

Применение установок рекуперации позволяет эффективно решить эту проблему. Принцип работы таких систем основан на конденсации паров нефтепродуктов и их возвращении обратно в резервуары или технологический процесс. Это не только снижает выбросы вредных веществ в атмосферу, но и способствует сохранению ценного сырья, повышая экономическую эффективность производства.

Несмотря на разнообразие предлагаемых установок, можно выделить основные способы, реализованные в установках улавливания и рекуперации паров нефтепродуктов:

– компрессионный (сжатие паров углеводородов до конденсации паров);

– адсорбционный (поглощение углеводородов из паровоздушной смеси твердыми адсорбентами с последующей десорбцией);

– криогенный (охлаждение паровоздушной смеси без изменения давления до конденсации углеводородов в жидкую фазу);

– абсорбционный (поглощение углеводородов из паровоздушной смеси жидкими абсорбентами);

– мембранные технологии;

– комбинированные (различное сочетание компрессионного, криогенного, адсорбционного и абсорбционного способов) [5].

Эффективность мембранного метода может достигать 80 %, однако он малопроизводителен и достаточно дорог. Адсорбционный метод улавливания паров высокоэффективен (90–96 %), но требует частой регенерации адсорбента. На таком же почти уровне эффективности находятся абсорбционный (96–98 %), криогенный (96 %) и компрессионный методы рекуперации паров (до 98 %) [2].

Наибольшее применение в нефтяной отрасли нашли адсорбционно-абсорбционные установки благодаря своей простоте в эксплуатации, надежности и безопасности по сравнению с другими.

Данный вид установки объединяет в себе два типа — абсорбционный и адсорбционный. На рисунке 1 изображена технологическая схема адсорбционно-абсорбционной установки [7].

Рис. 1. Технологическая схема адсорбционно-абсорбционной установки

Паровоздушная смесь через огнепреградитель (на схеме не показан) по входной линии поступает на фильтр, где очищается от механических примесей и частиц-окислителей, осаждающихся на поверхности угля. Далее пары поступают в конденсатосборник, где происходит отделение капель конденсата. К конденсатосборнику подключен насос (на схеме не показан), обеспечивающий откачку собираемого конденсата в коллектор внутреннего возврата нефти. ПВС поступает к адсорберам, где происходит очистка и улавливание углеводородов. Затем очищенный воздух выбрасывается в атмосферу.

Процесс десорбции осуществляется вакуум-насосами, подающими пары адсорбированных углеводородов в абсорбер, в который одновременно сверху через распылитель подается абсорбент. Двигаясь в противотоке, абсорбент поглощает пары углеводородов. Использованный абсорбент насосом закачивается обратно в коллектор налива [6].

Данный тип установок объединяет в себе преимущества адсорбционной и абсорбционной установок:

– высокая пропускная способность: от 400 до 15 000 м ³ /ч [7];

– высокая степень очистки — 95–98 %. Диапазон улавливаемых углеводородов — С1-С4;

– замкнутый цикл очистки паровоздушной смеси;

– наличие фильтров для обеспечения однородности поступающей паровоздушной смеси [6].

Данная установка имеет высокий уровень надежности и простоту в обслуживании, что создает высокую вероятность использования комбинированной установки на объектах нефтяной промышленности.

Установка рекуперации паров нефтепродуктов является важным инструментом повышения экологической безопасности предприятий:

1. Снижение выбросов вредных веществ в атмосферу. Улавливание и возврат паров нефтепродуктов позволяет предотвратить их попадание в окружающую среду, тем самым уменьшая загрязнение воздуха.
2. Соответствие экологическим нормативам. Применение установок рекуперации помогает предприятиям выполнять требования природоохранного законодательства и избегать штрафных санкций.

Помимо очевидных экологических преимуществ, применение установок рекуперации паров нефтепродуктов также открывает дополнительные возможности для повышения эффективности производственных процессов:

1. Оптимизация расходов на топливо и энергию. Возвращение уловленных паров обратно в производственный цикл позволяет сократить объемы приобретаемого сырья, что ведет к снижению затрат на топливо, электроэнергию и другие энергоресурсы. Это положительно сказывается на себестоимости продукции и конкурентоспособности предприятия.
2. Повышение производительности. Более полное использование нефтепродуктов за счет рекуперации паров позволяет увеличить объемы выпуска продукции при тех же производственных мощностях, что способствует росту экономических показателей предприятия.
3. Повышение инвестиционной привлекательности. Внедрение технологий рекуперации свидетельствует об ответственном и инновационном подходе к управлению производством, что улучшает репутацию предприятия и способствует привлечению дополнительных инвестиций.
4. Улучшение условий труда. Улавливание вредных паров на источнике их образования способствует улучшению условий труда для персонала, занятого на производстве или транспортировке нефтепродуктов.

Таким образом, внедрение установок рекуперации паров нефтепродуктов является комплексным решением, объединяющим экологические, экономические и социальные аспекты устойчивого развития. Данная технология играет важную роль в достижении целей по снижению негативного воздействия промышленности на окружающую среду.

Литература:

1. Об утверждении федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности складов нефти и нефтепродуктов»: Приказ Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 15.12.2020 № 529. — Текст: электронный //: [сайт]. — URL: http://publication.pravo.gov.ru/Document/View/0001202012300139?ysclid=m2c2gbmp92237591732 (дата обращения: 20.10.2024).
2. Данилов, В. Ф. К вопросу о решении проблемы потерь нефтепродуктов от испарения / В. В. Данилов, В. Ю. Шурыгин. — Текст: непосредственный // Успехи современного естествознания. — 2016. — № 3. — С. 141–145.
3. Кириллов, Н. П. Новые технологии хранения нефтепродуктов / Н. П. Кириллов. — Текст: электронный // Энергетика и промышленность России: [сайт]. — URL: https://www.eprussia.ru/epr/30/2000.htm (дата обращения: 20.10.2024).
4. Козачок, О. В. Применение системы рекуперации легких фракций углеводородов при наливе в железнодорожные цистерны / О. В. Козачок. — Текст: непосредственный // Записки Горного института. — 2008. — № 174. — С. 124–125.
5. Румановский, И. Г. Анализ методов рекуперации паров нефтепродуктов / И. Г. Румановский, В. В. Ковалева. — Текст: непосредственный // Дальний Восток: проблемы развития архитектурно-строительного комплекса. — 2019. — № 1–3. — С. 421–424.
6. Комягин, А. А. Установки рекуперации паров нефти и нефтепродуктов: анализ и особенности применения / А. А. Комягин, И. Ф. Дяченко, Р. А. Шестаков. — Текст: непосредственный // Деловой журнал Neftegaz.RU. — 2024. — № 1(145). — С. 28–35.
7. Установки рекуперации паров для высоких концентраций паров ЛОС. — Текст: электронный // Voczero: [сайт]. — URL: https://ru.voczero.com/high-voc-concentration-vapour-recovery (дата обращения: 20.10.2024).