Солдатова О.Е._ТБбп-1705а. Модернизация схем очистки нефтесодержащих сточных вод для нефтегазовой отрасли
 Скачать 1.57 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тольяттинский государственный университет» Институт инженерной и экологической безопасности (наименование института полностью) 20.03.01 Техносферная безопасность (код и наименование направления подготовки, специальности) Экоаналитика и экозащита (направленность (профиль)/специализация) ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА (БАКАЛАВРСКАЯ РАБОТА) на тему Модернизация схем очистки нефтесодержащих сточных вод для нефтегазовой отрасли Студент О.Е.Солдатова (И.О. Фамилия) (личная подпись) Руководитель И.В. Резникова (ученая степень, звание, И.О. Фамилия) Консультант к.э.н., доцент, Т.Ю. Фрезе (ученая степень, звание, И.О. Фамилия) Тольятти 2022 2 Аннотация Темой бакалаврской работы является: Модернизация схем очистки нефтесодержащих сточных вод для предприятий нефтегазовой отрасли. В разделе «Особенности технологических процессов предприятий нефтегазовой отрасли» описаны приведена характеристика особенностей технологического процесса нефтегазовой отрасли и рассмотрены особенности нефтеперерабатывающего предприятия на примере АО «Сызранский НПЗ». В разделе «Схемы очистки нефтесодержащих сточных вод» были рассмотрены существующие методы очистки загрязненного водного стока, которые показали, что для высокого показателя водоочистки характерно применение многостадийных схем очистных сооружений. В разделе «Модернизация схем очистки нефтесодержащих сточных вод» представлено подробное описание действующей технологической схемы загрязненного водного стока на предприятии АО «Сызранский НПЗ». Приведена сравнительная характеристика фактических значений концентраций очистки сточных вод с нормами ПДС. В качестве модернизации системы очистки было предложено внедрение мембранного биореактора на установку БОС, которая показала, что данная схема позволит достичь высокой степени по всем показателям загрязняющих веществ. В разделе «Разработка регламентной процедуры по охране труда «Разработка и применение системы охраны труда» рассмотрен Приказ Минтруда и социальной защиты РФ от 29.10.2021 № 776Н, как основополагающий документ при разработке и применении СУОТ в организации. Проработаны вопросы, касающиеся обязанностей работодателя при разработке данной системы. Рассмотрена процедура, рекомендательного характера, по составлению Плана мероприятий по ОТ в организации. В разделе «Разработка регламентной процедуры по охране окружающей среды и экологической безопасности рассмотрена процедура 3 переоформления разрешения на выбросы, руководствуясь Приказом Росприроднадзора от 06.07.2020 №776. Описан процесс согласования принятых документов и основания для отказа в данной процедуре. В разделе «Защита в аварийных и чрезвычайных ситуациях. Анализ возможных техногенных аварий. Обеспечение устойчивости функционирования объекта в чрезвычайных ситуациях» рассмотрен вопрос различных сценариев возможных техногенных аварий, дана характеристика объекта в плане технических решений, которые помогут произвести операции по локализации и ликвидации опасной ситуации на объекте. В разделе «Оценка затрат на внедрение схем очистки нефтесодержащих сточных вод» произведено экономическое обоснование природоохранного проекта и оценку экономической эффективности инвестиций в природоохранный проект, который показал, что предлагаемое техническое решение является экономически целесообразным. Срок окупаемости проекта составит 4.6 лет. Работа состоит из 7 разделов на 53 страницах, содержит 4 таблицы и 8 рисунков. 4 Содержание Введение…………………………………………………………..……….…...….5 Перечень сокращений и обозначений…………………………………………...6 1 Особенности технологических процессов предприятий нефтегазовой отрасли……………………………………………………………………….…….7 2 Схемы очистки нефтесодержащих сточных вод….………………..…..........11 3 Модернизация схем очистки нефтесодержащих сточных вод……….…….17 4 Разработка регламентной процедуры по охране труда «Разработка и применение системы охраны труда»……………………………………….…..26 5 Разработка регламентной процедуры по охране окружающей среды и экологической безопасности ……………………….…………………………..32 6 Защита в аварийных и чрезвычайных ситуациях. Анализ возможных техногенных аварий. Обеспечение устойчивости функционирования объекта в чрезвычайных ситуациях……………………………………………….….…35 7 Оценка затрат на внедрение схем очистки нефтесодержащих сточных вод……………………………………………………………………………….. 40 Заключение…………………………………………………………………….....47 Список используемой литературы……..…………………………………..…..50 Приложение А Расчет показателей экономической части проекта..………....54 5 Введение Целью бакалаврской работы является проработка вопросов, касающихся изучения нормативных правовых документов и нормативно – правовых актов в области техносферной безопасности. В ходе работы необходимо рассмотреть вопрос, касающийся нефтегазовой отрасли. В России доказательные запасы нефти составляют 4,6% от мировых запасов, 30,7% приходится на объем мирового газа, поэтому наша страна занимает одно из лидирующих положений в мире по добыче данных ископаемых. Большие масштабы нефтегазового производства порождают экологические проблемы. Обоснование, проработка и внедрение технологического решения по совершенствованию очистки сточных вод предприятия является одной из главных для снижения антропогенной нагрузки на окружающую среду. Задачами являются: рассмотреть особенности технологических процессов предприятий нефтегазовой отрасли; проанализировать схемы очистки нефтесодержащих сточных вод; рассмотреть возможную модернизацию схем очистки нефтесодержащих сточных вод; разработать регламентированную процедуру по охране труда; разработать регламентную процедуру «Переоформление разрешения на выбросы»; проработать вопрос, касающийся защиты в аварийных и чрезвычайных ситуациях, проанализировать возможные техногенные аварии на производстве, а также рассмотреть вопрос обеспечения устойчивости функционирования объекта в чрезвычайных ситуациях; произвести оценку затрат на внедрение схем очистки нефтесодержащих сточных вод. 6 Перечень сокращений и обозначений ТЭК – топливно – энергетический комплекс ЭЛОУ – АВТ - 6 – электрообессоливающая установка, атмосферно- вакуумная трубчатка (цифра обозначает производительность установки - 6 млн. тонн в год) АВТ - 5- атмосферно-вакуумная трубчатка (5 млн. тонн в год) АО «СНПЗ» - акционерное общество «Сызранский нефтеперерабатывающий завод» НПЗ - нефтеперерабатывающий завод БОС – биологические очистные сооружения ПДС – предельно - допустимый сброс УФО – ультрафиолетовое обеззараживание СОУТ – специальная оценка условий труда ОТ – охрана труда ПДВ – предельно – допустимый выброс СИЗ – средства индивидуальной защиты ЛАРН АО «СНПЗ» - ликвидация аварийных разливов нефти ВГСО – военизированный горноспасательный отряд ОПО – опасный производственный объект АСР – аварийно-спасательные работы АСДНР - аварийно-спасательные и другие неотложные работы ГД – генеральный директор ЧС – чрезвычайная ситуация 7 1 Особенности технологических процессов предприятий нефтегазовой отрасли Одним из наиболее перспективной сферы сейчас является топливно- энергетический комплекс (ТЭК), нефтепереработка, нефтехимия и нефтедобыча. Нефтегазовая отрасль является важнейшей частью основой экономики страны и мирового рынка. Данная отрасль определяет состояние всей экономики России. В настоящее время, при нестабильности ситуации в стране нефтедобыча продолжает оставаться базой, которая обеспечивает экономический потенциал страны. К технологическим процессам нефтегазовой промышленности можно отнести разведку, добычу, транспортировку, складирование, переработку и продажу сырья. Однако существует много компаний нефтегазовой отрасли, которые имеют в своем подразделении не всю цепочку и часто прибегают к услугам других компаний в частности транспортировки из-за неравномерных объемов поставок. Особенностями данных видов деятельности являются: непрерывность газогидродинамических режимов, специфическая сложность, территориальное расположение, экологические проблемы, риски и опасность технологических процессов. Существует несколько видов процессов: естественные - происходят в окружающей среде самопроизвольно, без воздействий человека. Они характерны длительной протяженностью во времени; 8 производственные – предназначены для извлечения углеводородного сырья и дальнейших его процессов с целью его переработки и дальнейшего применения. Данные виды процессов контролируются человеком и имеют большое количество поэтапных операций [25]. Существующие технологические процессы в нефтегазовой отрасли можно рассмотреть по скорости протекания: гидромеханические – протекают в жидких веществах, используются для механического разделения неоднородных жидкостей и газов от твердых частиц. К данным процессам относят центрифугирование, фильтрование за счет разности давлений, сжатие, перемещение потоков газа; тепловые процессы – повышение степени теплоты и температуры излучающей поверхности (нагревание, охлаждение, конденсация паров); массообменные процессы – данный процесс характеризуется переходом одного или нескольких веществ из одной фазы в другую. Такими процессами может быть абсорбция, ректификация, экстракция, кристаллизация; механические процессы – применяют для преобразования твердых материалов. К таким процессам можно отнести прессование, измельчение [25]. По способу организации технологические процессы нефтегазовой отрасли можно разделить периодические, непрерывные и комбинированные. При периодических процессах работа может быть остановлена без каких- либо потерь. Непрерывные процессы характеризуются последовательными операциями без прерывания во времени, например бурение скважин, подача нефти и газа по трубопроводу. При изменении рабочих параметров процессы бывают стационарными и нестационарными (изменяющиеся во времени) [25]. 9 Продукцией нефтеперерабатывающих предприятий являются сжиженные газы, различные виды масел и топлива. Одним из этапов будет являться обессоливание и обезвоживание сырой нефти и ее дальнейшая перегонка с получение различных фракций. Далее, в процессе отделяются более легкие компоненты и применяются в качестве внутризаводского топлива. Такой процесс присутствует на каждом предприятии нефтепереработки. Происходит первичная перегонка нефти на установке атмосферно-вакуумной трубчатке, на которой для подогрева сырья используют трубчатые печи. В основе лежит физический метод разделения сырья на узкие фракции, за счет чего не изменяется химический состав получаемых компонентов [25]. Вторичная переработка сырой нефти способствует получению высококачественного моторного топлива, а также в значительной степени повышает глубину переработки сырья и позволяет увеличить ассортимент получаемых продуктов. Чаще всего вторичные процессы являются католическими за счет того, что в них применяются растворители и реагенты, изменяя структуру углеводородов [25, 27]. Рассматривая нефтегазовую отрасль, можно подразделись ее деятельность на основное и вспомогательное производство. К основному относится осуществление процесса по добыче нефти и газа, процесс транспортировки, а также работа цехов по поддержанию пластового давления. К вспомогательному процессу можно отнести координирующую деятельность цехов, центры подготовки и перекачки нефти, цеха, занимающиеся научно - исследовательской деятельностью, технологический процесс. По видам использований орудий труда в нефтегазовой отрасли преобладает преимущественно машинные (механическое бурение) и автоматизированные (оперативный контроль) процессы. По содержанию механические процессы, но также присутствуют физико- химические которые под воздействием энергии изменяют структуру 10 и исходное сырье, например, соляно – кислотная обработка приборной зоны при добыче сырой нефти. По характеру протекания во времени в нефтегазовой отрасли преобладают непрерывные процессы. По числу участвующих в производстве исполнителей характеризуется как групповые. Вывод: Нефтеперерабатывающее предприятие осуществляет производственные процессы. Важную роль в производстве играют тепловые процессы, позволяющие осуществлять нагревание или охлаждение сырья; гидромеханические, позволяющие за счет разности давления осуществить процесс в неоднородной системе, состоящей из жидкостей и растворенных в них взвешенных веществ. Для предприятия нефтегазового комплекса характерно основное и вспомогательное производство; машинные и автоматизированные процессы по видам орудий труда; по содержанию преобладают механические, а присутствуют физико-химические процессы; по характеру протекания во времени преобладают непрерывные процессы; по числу участвующих в производстве людей нефтегазовый комплекс можно отнести к групповому. 11 2 Схемы очистки нефтесодержащих сточных вод Загрязненные сточные воды нефтеперерабатывающих предприятий являются высокотоксичными и представляют собой экологическую опасность, поэтому большое внимание уделяется их очистке. Наиболее опасными загрязнителями для водной среды являются нефть и нефтепродукты, так как они являются стойкими загрязнителями и могут перемещаться в водной среде на большие расстояния. Принципиальные схемы очистки нефтесодержащих сточных вод на предприятиях состоят из следующих этапов: механическая очистка сточных вод необходима для удаления нерастворимых примесей, взвешенных веществ и нефтепленки. На данном этапе используют песколовки и нефтеловушки; физико - химическая очитка способствует удалению коллоидных и растворенных примесей. Очистка происходит в сепараторах, далее поступает в депураторы с использованием флокулянта; биохимическая очистка осуществляется за счет воздействия микроорганизмов, развивающихся в активном иле, способствует удалению растворенных органических соединений. Для очистки данным методом применяют аэротенки и отстойники; ультрафиолетовое обеззараживание сточных вод необходимо для доочистки водного стока от патогенных микроорганизмов [4]. На нефтеперерабатывающих предприятиях предусмотрены две основные системы производственных канализаций. «Первая система канализации предназначена для сбора и очистки производственно-ливневых сточных вод и вод с нейтральной реакцией. Эти воды считаются условно-чистыми, и после очистки они могут применяться для подпитки оборотных систем водоснабжения на производстве» [26]. 12 Данная система отводит на сооружения водоочистки сточные воды от скрубберов и конденсаторов смешения, дренажных аппаратов и насосов, от систем охлаждения насосов и др. «Вторая система канализации служит для сбора, отведения и очистки сильно загрязненных и токсичных сточных вод — в том числе вод с эмульсионными и химическими компонентами. Источники образования стоков, поступающих во вторую систему канализации: сточные воды обессоливающих установок, сернисто-щелочные и другие технологические конденсаты, подтоварные воды сырьевых парков и др.» [26] Принципиальные схемы очистки нефтесодержащих сточных вод представлены на рисунке 1. Рисунок 1 – Схемы очистки сточных вод на нефтеперерабатывающем предприятии Для очистки сточных вод первой системы, представленной на рисунке 1, на нефтеперерабатывающих предприятиях России используют 2 схемы. 13 Первая включает в себя очистку водного стока на нефтеловушках, прудах дополнительного отстаивания, флотаторах, песчаных фильтрах. Вторая, помимо механической и физико-химической очистки от сернисто-щелочных стоков, включает в себя двухступенчатую очистку на биологических очистных сооружениях, а иногда и установку доочистки. Также вода может быть деминерализована, дополнительно очищена от взвешенных веществ и растворенных примесей [4]. Сточные воды I и II системы проходят очистные сооружения по отдельности из-за различия состава и концентрации загрязнений. Очищенный водный сток I системы после очистки поступает в систему оборотного водоснабжения предприятия. Очищенный сток после II второй системы канализации не всегда можно использовать повторно в производстве, поэтому их направляют на доочистку, в дальнейшем сбрасывают в водный объект [4]. В настоящее время большинство предприятий нефтепереработки осуществляют программы по модернизации очистного оборудования, что связано с ужесточением природоохранных требований. «Башнефть-Уфанефтехим» в рамках стратегии «Роснефть - 2022» осуществила проект по реконструкции технологического комплекса на БОС для очистки промышленных,ливневых и коммунальных сточных вод с НПЗ «Башнефти» и 66 уфимских предприятий. Основой внедрения является мембранный биореактор, который способствует прохождению очищенного водного стока через микроскопические поры мембран. Финальный этап очистки заключается в обессоливании за счет оборудования реверсивного электролиза, обратного осмоса и технологии ионного обмена. После модернизации очистного оборудования в 2,5 раза был увеличен объем повторно использующейся очищенной сточной воды, а также снижен объем водозабора из р. Белая [24]. В 2020 году на предприятии ООО «Газпром нефтехим Салават» было введено в работу комплексное оборудование для очистки сточных вод. В 14 рамках модернизации были реконструированы объекты механической очистки, а также предусмотрена автоматизированная система управления технологическим процессом. Были построены закрытые нефтеловушки повышенной эффективности со скребковыми системами для сбора нефтепродуктов и взвешенных веществ. Газонепроницаемые крышки оборудования отводят испарения в систему газоочистки в ячеистый фильтр, который удерживает аэрозоли и пыль, а затем направляет в угольный фильтр. В рамках проекта осуществить реконструкцию радиальных установки флотации и радиальных отстойников, снабдив их купольной газоочистной системой [13]. Омский НПЗ, принадлежащий компании «Газпром нефть», по второй половине 2022 года планирует в эксплуатацию ввод комплекса «Биосфера», который поспособствует переходу на замкнутый цикл водопотребления и сократит водозабор на 6 млн. м 3 /год. Предусмотрено, что на первом этапе вода проходит через блок напорной флотации, где происходит удаление механических примесей. Далее, вода проходит через мембранный биореактор, где происходит поглощение остатков нефтепродуктов. Следующими стадиями очистки являются прохождение через угольный фильтр, блок обратного осмоса и УФ обеззараживание. После прохождения всех стадий вода является полностью очищенной и может быть возвращена в производственный цикл [28]. Комсомольский НПЗ на данный момент реализует проект по защите водных ресурсов. В перспективе установка ультрафильтрации, мембранных фильтров, а также узел УФО стоков [7]. В 2013 году Киришский НПЗ, принадлежащий компании ОАО «Сургутнефтегаз», ввел в эксплуатацию линию очистных сооружений первой системы производительностью 1000 м 3 /ч. Также была проведена модернизация узла флотационной очистки первой системы производительностью 3000 м 3 /ч. В планах предприятия модернизация узла флотационной очистки второй системы промышленных стоков [15]. 15 Самарская область также осуществляет проекты по модернизации схем водоочистки на предприятиях. АО «Новокуйбышевский НПЗ», принадлежащая компании «Роснефть», с 2013 года реализует экологическую программу, цель которой снизить негативное воздействие на окружающую среду. На предприятии в 2018 году был введен в работу блок доочистки сточных вод с применением мембранного биореактора. Максимальная суточная производительность оборудования – 80 тыс. м 3 [11]. Куйбышевский НПЗ реализует крупные экологические проекты, одним из которых является ввод в эксплуатацию блока оборотного водоснабжения БОВ – 2, что позволило уменьшить водопотребление, воздействие на атмосферный воздух и уменьшить энергопотребление [8]. Рассмотрев возможные схемы очистки нефтесодержащих сточных вод на предприятиях, а также проанализировав ситуацию, связанную с модернизацией очистных сооружений, была замечена тенденция по совершенствованию устарелых схем водоочистки и внедрению современных технологий для уменьшения негативного воздействия на окружающую среду. Один из наиболее инновационных решений в сфере очистки загрязненных сточных вод является применение мембранного биореактора в комплексе с другими методами. Его отличительными чертами является более долгое время жизни активного ила, отсутствует переток осадка, концентрация сточной воды на выходе имеет высокое качество [14]. Рисунок 2 – Схема этапов обычной очистки загрязненного водного стока с помощью активного ила 16 На рисунке 2 представлена обычная схема очистки с помощью активного ила. Данная схема широко применяется на биологических очистных сооружениях нефтеперерабатывающих предприятий. На рисунке 3 представлена схема очистки загрязненного водного стока с помощью системы мембранного биореактора. Следует заметить, что некоторые стадии очистки были упразднены ввиду замены на мембранный фильтр. Рисунок 3 – Очистка загрязненного водного стока с применением мембранного биореактора Важным преимуществом очистки сточных вод с помощью мембранного биореактора является то, что после прохождения сточной воды через мембрану реактора можно не использовать УФО. Ультрафиолетовые лампы не дают необходимой эффективности обеззараживания водного стока, а мембранный реактор способен решить данную проблему и имеет высокую степень надежность работы системы [18]. Рассмотрев основные схемы очистки нефтесодержащих сточных вод, пришли к выводу, что для нефтеперерабатывающих предприятий предусмотрены высокие нормативы содержания загрязняющих веществ в сточных водах до норм предельно-допустимого сброса в водный объект. Для нефтеперерабатывающих предприятий характерно применение многоэтапных схем очистки 17 |