Необходимость и значимость мониторинга воздушного бассейна предприятий по переработке углеводородных систем связаны с насыщенностью источниками выделения и опасностью выбрасываемых в атмосферу вредных веществ. Напомним, что к вредным веществам относят те вещества, которые при контакте с организмом человека вызывают профессиональные заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами. При этом учитываются воздействия этих веществ в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. К основным целям мониторинга воздушного бассейна следует отнести:
- - наблюдение за известными источниками поступления вредных веществ в воздушный бассейн;
- - выявление источников и факторов загрязнения, а также степени их воздействия;
- - оценку фактического состояния атмосферного воздуха;
- - прогноз загрязнения атмосферного воздуха и пути улучшения ситуации;
- - определение приоритетных загрязнителей воздушного бассейна с использованием результатов прошлых наблюдений и данных об уровнях фонового загрязнения.
Данные мониторинга, полученные в результате прямых и косвенных (расчетные методики) измерений, используются для решения таких задач, как:
- - проверка соответствия нормам экологического законодательства;
- - оценка эффективности технологических процессов;
- - экспертиза новых технологий контроля за загрязнением атмосферы и водного бассейна;
- - создание баз данных по выбросам всех типов технологических процессов;
- - установление коэффициентов эмиссии загрязнителей;
- - оценка влияния источника выброса на качество воздуха в регионе с использованием моделей рассеивания;
192
- - разработка целенаправленной экологической политики предприятия.
На опасных объектах целесообразно использовать следующие способы получения результатов аналитических измерений о состоянии окружающей среды:
- - предварительный отбор проб в заранее определенных точках отбора с последующим анализом в лаборатории (лабораторная сеть наблюдений);
- - отбор проб и проведение анализа в точке отбора с помощью специально предназначенных для этого приборов (инструментальный контроль);
- - отбор проб, проведение анализа на стационарных постах и передача полученной информации в автоматическом режиме в центр сбора и обработки информации (автоматизированные системы мониторинга).
Использование методов дистанционного мониторинга оказывается чрезвычайно дорогим. Основными недостатками лабораторной сети наблюдений за состоянием загрязнения окружающей среды является ее неоперативность и периодичность. Запаздывание получения результата от момента отбора проб составляет в среднем 5-6 ч. При такой системе отсутствует постоянная достоверная информация о состоянии атмосферы промышленной и санитарно-защитной зон и нет возможности в полной мере реализовывать цели и задачи, предъявляемые к мониторингу окружающей среды.
Решением данной проблемы является создание автоматизированных систем мониторинга окружающей среды (СМОС), которые позволяют увязать все наблюдения за состоянием загрязнения атмосферы, водного бассейна, почвы и станут необходимым звеном системы экологического менеджмента (СЭМ). Внедрение СМОС в качестве подсистемы в интегрированную информационную управляющую систему (ИИУС) предприятия обеспечит в перспективе объединение с информационной системой городского или регионального уровня. СМОС заводов по переработке УВС станут элементами отраслевых подсистем ЕГСЭМ. Одним из наиболее важных элементов систем мониторинга окружающей среды будет система управления базами данных, работающая в режиме реального времени.
Для создания, внедрения и функционирования данных систем необходимо рассмотреть и решить следующие вопросы:
- - общие требования к системе;
- - размещение и количество постов наблюдений;
193
- - программу и сроки наблюдений;
- - определение перечня веществ, подлежащих наблюдению, и соответствующего ему аппаратурного оформления;
- - организацию метеорологических наблюдений и анализ проб.
Степень загрязнения воздушной среды зависит от применяемой техники и технологии, а также от масштабов переработки углеводородных систем. Предприятия нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности оказывают заметное негативное влияние на состояние окружающей среды, и, прежде всего, на атмосферный воздух, что обусловлено их деятельностью и сжиганием продуктов переработки нефти (моторных, котельных топлив и др. продукции).
По загрязнению воздушного бассейна нефтепереработка и нефтехимия занимают четвертое место среди других отраслей промышленности. В состав продуктов сгорания топлива входят такие загрязняющие вещества, как оксиды: азота, серы и углерода, технический углерод, углеводороды, сероводород.
В процессах переработки углеводородных систем в атмосферу выбрасывается более 1500 тыс. т/год вредных веществ. Из них (%): углеводородов - 78,8; оксидов серы - 15,5; оксидов азота - 1,8; оксидов углерода - 17,46; твердых веществ - 9,3. Выбросы твердых веществ, диоксида серы, оксида углерода, оксидов азота составляют до 98% суммарных выбросов от промышленных предприятий. Как показывает анализ состояния атмосферы, именно выбросы этих веществ в большинстве промышленных городов создают повышенный фон загрязнения. Удельные выбросы токсичных веществ в воздушный бассейн в целом по заводам данной отрасли составляют (кг/т нефти): углеводороды - 3,83; оксиды серы - 0,79; оксиды азота - 0,09; оксиды углерода - 0,41. Выбросы в атмосферный воздух специфических веществ (аммиака, ацетона, фенола, ксилола, толуола, бензола) составляют -2%. На предприятиях нефтепереработки и нефтехимии улавливается около 46,2% от общего количества выбросов от всех стационарных источников выделения вредных веществ, причем, количество утилизируемых вредных веществ составляет 56,7% (от улавливаемых). Прежде всего, это углеводороды (25-70%). В табл. 3.1 представлена структура выбрасываемых, улавливаемых и утилизируемых веществ предприятиями нефтепереработки и нефтехимии.
Величина безвозвратных потерь для отечественных предприятий составляет в среднем 1% от объема переработанной нефти. Безвозвратные потери нефти и нефтепродуктов по различным
194
Таблица 3.1
Структура выбрасываемых, улавливаемых и утилизируемых веществ на предприятиях нефтепереработки и нефтехимии
| Вещество |
Структура выбросов, % |
Структура улавливаемых веществ, % |
Структура утилизируемых веществ, % |
| Углеводороды |
72,06 |
69,38 |
63,04 |
| Диоксид серы |
14,26 |
0,40 |
0,03 |
| Оксид углерода |
8,85 |
3,40 |
0,38 |
| Оксиды азота |
1,58 |
0,31 |
0,34 |
| Сероводород |
0,41 |
2,78 |
1,83 |
| Аммиак |
0,47 |
2,45 |
- |
| Фенол |
0,06 |
0,01 |
0,01 |
| Твердые вещества |
0,90 |
9,73 |
15,15 |
| Прочие |
1,41 |
11,54 |
10,05 |
источникам на заводах с глубокой переработкой нефти составляют (в%):
- потери углеводородов (включая сернистые соединения) за счет испарения - 63, в том числе: из резервуаров и емкостей для хранения нефти и нефтепродуктов (открытого типа с шатровой крышей) - 40; с поверхности сточной жидкости в нефтеловушках и различных прудах, с сооружений биологической очистки сточных вод, включая испарение из канализационных колодцев и открытых градирен - 19; при наливе в цистерны и при товарных операциях (на эстакадах открытого типа) - 1,3; прочие источники испарения, утечки через неплотности, пропуски через клапаны и воздушники на аппаратах, не подключенных к факельной линии и др. - 2,7;
- - потери на факелах (при отсутствии газгольдеров для улавливания факельного газа) - 17;
- - потери при сжигании кокса с катализаторов, от разливов и утечек в грунт, с газами разложения на АВТ и битумных установках, со шламами, глинами и т.д. - 19;
- - потери со сточными водами (до биологической очистки при содержании в них 75 мг/л нефтепродуктов) - 1.
Показатели валовых выбросов вредных веществ от различных источников не могут полностью характеризовать степень опасности их для окружающей среды. Например, специфические вещества
195
(ацетон, аммиак, фенол, толуол, бензол и др.) имеют высокий класс опасности и низкие значения предельно допустимых концентраций (ПДК) и, несмотря на малотоннажный выброс, могут представлять большую опасность для жизнедеятельности человека. Поэтому для оценки степени загрязнения атмосферы используются единичные усредненные показатели загрязнения атмосферы, нормированные на ПДК соответствующего периода усреднения. Нормированные на ПДК единичные усредненные и разовые показатели загрязнения атмосферы называются единичными индексами загрязнения атмосферы (I).
Лимитирующий показатель вредности характеризует направленность биологического действия вещества: рефлекторное и резорбтивное. Под рефлекторным действием понимают реакцию со стороны рецепторов верхних дыхательных путей - ощущение запаха, раздражение слизистых оболочек, задержку дыхания и т.п. Указанные эффекты возникают при кратковременном воздействии вредных веществ, поэтому, рефлекторное действие лежит в основе установления максимальной разовой ПДК (ПДКм.р. ). Под резорбтивным действием понимают возможность развития общетоксических, мутагенных, канцерогенных и других эффектов, возникновение которых зависит не только от концентрации вещества в воздухе, но и от длительности его вдыхания. С целью предупреждения развития резорбтивного действия устанавливается среднесуточная ПДК (ПДКс.с.).
При установлении ПДК загрязняющего вещества в атмосферном воздухе исходят из следующих основных принципов:
- - любой химический загрязнитель имеет порог действия. Безвредными являются дозы загрязнителей на уровне подпороговых концентраций;
- - величина ПДК должна защищать от неблагоприятного воздействия нормируемого загрязняющего вещества каждого члена общества, а не "среднего" человека. В связи с этим нормирование ведется в расчете на наиболее ранимые группы населения, к которым относят детей, лиц старших возрастов или ослабленных болезнями;
- - в основе нормирования загрязняющих веществ лежат натурные наблюдения за населением и животными. Величину ПДК обычно устанавливают в 3-10 раз ниже пороговой концентрации;
- - при оценке порогового уровня необходимо учитывать функциональные неспецифические изменения в организме и отдаленные последствия, а не только очевидные патологические изменения.
196
Как указывалось выше, к основным загрязнителям атмосферного воздуха, определяющим увеличение трансграничных загрязнений, выпадение кислотных дождей, разрушение озонового слоя, накопление в атмосфере токсичных и химически активных веществ относятся: диоксиды серы и азота, оксид углерода, углеводороды, твердые вещества.
В табл. 3.2 в качестве примера представлены данные о выделении в атмосферу вредных веществ на трех НПЗ разной мощности:
Для оценки значимости среднегодовых выбросов различных вредных веществ как для отдельных производств, так и для отрасли в целом предложены различные показатели:
- - коэффициент токсичности вредного вещества Г1;
Tt = Мг /ПДКм.р., (т·м3)/(год·мг),
(3.1)
где Мг - суммарный выброс вредного вещества за год, т/год;
ПДКм.р. - максимальная разовая ПДК, мг/ м3;
- - индекс суммарной токсичности:
Гз =
Г1i
(3.2)
где N - количество вредных веществ.
Пд = М/(ПДК·103), м3/с,
где М - выброс вредного вещества (г/с);
- - другие параметры, учитывающие высоту источника, долю организованных источников в общих выбросах, мощность производства по сырью и др.
Если в показателях не учитывается класс опасности вредных веществ, последний определяется по самому опасному ингредиенту.
С учетом коэффициента токсичности приоритетный перечень вредных выбросов для предприятий по переработке углеводородных систем представлен в табл. 3.3.
Приоритетный перечень вредных веществ для конкретного предприятия может отличаться от отраслевого, поэтому при разработке
197
Таблица 3.2
Содержание вредных веществ в выбросах НПЗ различной мощности
| Вредные вещества |
Концентрация вредных веществ в газовых выбросах объектов разной мощности (в % к мощности НПЗ № 1, принятой за 100%) |
| НПЗ № 1 (100%) |
НПЗ № 2 (86%) |
НПЗ № 3 (57%) |
| Углеводороды (сумма) |
|
|
|
| Непредельные углеводороды |
|
|
|
| Сероводород |
|
|
|
| Диоксид серы |
|
|
|
| Оксид углерода |
|
|
|
| Фенол |
|
|
- |
| Бензол |
|
|
- |
Примечание.В числителе - средние значения концентрации, в знаменателе - минимальные и максимальные значения концентрации вредных веществ (в мг/м3).
Таблица 3.3
Приоритетный список вредных выбросов
для предприятий нефтеперерабатывающей отрасли
| Приоритетный номер |
Вредное вещество |
Г1, (т·м3)/(год·мг) |
Относительная токсичность вредного вещества, Г2* = Г1i/∑Г1i·100% |
| 1 |
Сероводород |
1732500 |
41,4 |
| 2 |
Диоксид серы |
827200 |
19,8 |
| 3 |
Фенол |
548000 |
13,1 |
| 4 |
Углеводороды |
493319 |
11,8 |
| 5 |
Оксиды азота |
373270 |
8,9 |
| 6 |
Оксид углерода |
153062 |
3,7 |
| 7 |
Пыль нетоксичная |
52606 |
1,3 |
* Г2 - относительная токсичность вредного вещества, определенная относительно общей массы выбросов.
198
природоохранных мероприятий необходимо составление приоритетных перечней вредных веществ для каждого предприятия. В первую очередь, следует обращать внимание на мероприятия по сокращению и обезвреживанию выбросов тех вредных веществ, которые имеют высокий приоритетный номер.
199
