Исследование и разработка комплексных методов обеспечения экологической безопасности в нефтехимическом комплексе (на примере производства изобутан-изобутиленовой фракции и изобутилена ООО «СИБУР Тольятти»)
ОПРЕДЕЛЕНИЯ 4
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 5
ВВЕДЕНИЕ 6
1 Пути снижения негативного воздействия нефтехимических предприятий на окружающую среду 12
1.1Основные методы очистки промышленных выбросов, применяемые на предприятиях нефтехимического профиля 12
1.2 Характеристика методов очистки сточных вод 24
1.3 Обращение с отходами производства 29
2 Исследование производства изобутан-изобутиленовой фракции и изобутилена с точки зрения воздействия на окружающую среду 34
2.1 Описание технологического процесса и схемы 34
2.1.1 Установка дегидрирования изобутана 34
2.1.2 Установка выделения изобутан-изобутиленовой фракции 40
2.1.3 Установка выделения концентрированного изобутилена 42
2.2 Анализ воздействия производства на атмосферный воздух, водный бассейн, характеристика отходов производства 49
2.2.1 Характеристика токсичности сырья, полупродуктов, готовой продукции 59
2.2.2 Шламохранилище ООО «СИБУР -Тольятти» 61
2.2.3 Воздействие шестивалентного хрома на окружающую среду и здоровье человека 63
З Технолого -технологические решения по снижению негативного воздействия производства на окружающую среду 66
3.1 Предложение по модернизации пылеулавливающего оборудования установки дегидрирования изобутана БК-2 66
3.2 Обоснование перехода на более эффективный катализатор 71
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 73
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 75
ПРИЛОЖЕНИЕ А 80
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 81
С начала XXI века вопросам обеспечения экологической безопасности уделяется все больше внимания. Прежде всего, это объясняется качественными и количественными изменениями, происходящими как в локальном, так и глобальном масштабе в окружающей природной среде. В связи со стремительным развитием в различных областях человеческой деятельности, а также технико-технологическим развитием в мире все большую актуальность приобретают вопросы защиты окружающей среды и создания экологически безопасных производств. Всё это привело к значительной трансформации предметной области экологической безопасности и дальнейшему развитию содержания этого понятия. Современный период развития исследований по проблеме экологической безопасности можно охарактеризовать как период развития безопасного функционирования хозяйственных систем. Основой ее формирования является комплексный подход к исследованию экологического воздействия хозяйствующего субъекта на человека и окружающую среду.
Согласно Федеральному закону «Об охране окружающей среды» № 7-ФЗ от 10 января 2002 г.: «Экологическая безопасность - это состояние действительности, характеризующееся защищенностью окружающей среды и интересов человека от риска неблагоприятного воздействия хозяйственной деятельности, чрезвычайных ситуаций природного или техногенного характера, а также их возможных последствий.». [1].
Проблема увеличения вредного влияния различных промышленных производств, в том числе относящихся к нефтегазовому и химическому комплексам на окружающую среду выявляется законодательством многих стран.
Для обеспечения экологической безопасности деятельность нефтегазовых и химических компаний должна базироваться на следующих основных принципах:
1. Необходимость снижения антропогенного воздействия на окружающую среду - развитие компаний должно происходить таким образом, чтобы учитывалось воздействие на окружающую природную среду. Данный принцип также подразумевает постоянное совершенствование природоохранной деятельности и системы экологического менеджмента на предприятиях.
2. Экономическая целесообразность. Стремление компаний к росту и увеличению мощностей производств основной упор должен делаться на рациональное использование природных ресурсов, внедрение безотходных технологий и экономию за счет эффективного управления.
3. Рациональность. Принцип основан на концепции рационального использования природных ресурсов и внедрении наилучших доступных технологий в области охраны окружающей среды, направленных на улучшение экологической ситуации.
4. Периодичность. Обуславливает необходимость постоянного контроля за соблюдением требований природоохранного законодательства, промышленной и экологической безопасности, а также необходимость проведения экологического мониторинга компонентов природной среды в зоне влияния промышленных объектов.
5. Безаварийность производств. Заключается в максимально возможном сокращении количества и снижении опасных свойств выбросов, сбросов загрязняющих веществ (ЗВ) и отходов при увеличении объемов производства за счет внедрения наилучших существующих технологий, современных достижений науки и техники.
6. Публичность экологической информации. Обуславливает открытость для широкой общественности актуальной информации о деятельности организаций.
7. Социальная ориентированность. Проявляется в стремлении к сохранению природных ресурсов, имеющих эстетическую ценность, поддержанию психоэмоционального благополучия сотрудников предприятий и населения, проживающих в районах расположения промышленных объектов.
8. Экологизация сознания. Затраты на природоохранные мероприятия должны обеспечивать поддержание надлежащего качества окружающей среды и общее поддержание природно -ресурсного потенциала, включая сохранение экологического равновесия на всех уровнях (от локального до глобального). Достигается путем постоянного повышения уровня компетентности сотрудников организаций в вопросах обеспечения экологической безопасности и охраны окружающей среды.
Нефтехимическая промышленность является одной из важнейших отраслей обрабатывающей индустрии. Эта отрасль производит различные синтетические материалы, которые прочно вошли в жизнь современного человека [2].
В условиях возрастающего с каждым годом спроса на товары нефтехимической отрасли, предприятия вынуждены наращивать производственные мощности. Этот факт негативно сказывается на состоянии окружающей среды вблизи действующих заводов. Нефтехимические предприятия загрязняют все объекты окружающей среды: атмосферный воздух, водные объекты и почву.
По данным государственного доклада Минприроды РФ «о состоянии окружающей среды» за 2016 год [3] на долю обрабатывающей индустрии приходится более 30% выбросов вредных веществ в атмосферный воздух. Основные загрязняющие вещества - это оксиды углерода и азота, сероводород и углеводороды. В действительности же, выбросы предприятий нефтехимической отрасли содержат до 250 химических веществ, треть из которых представляет I и II класс опасности, такие как оксиды хрома, формальдегид, стирол и бенз/а/пирен [4].
Вклад предприятий нефтехимического комплекса в загрязнение водного бассейна составляет более 10% всех сбросов [3]. Химически загрязненные сточные воды представляют собой многокомпонентные системы и зачастую содержат в своем составе токсичные вещества. Попадая в водоем, они губительно воздействуют на флору и фауну, а также существенно снижают качество поверхностных вод.
Почвы в районах расположения нефтехимических предприятий также подвергаются загрязнению. Исследования показали, что ядовитые вещества способны проникать на глубину до 80 километров и распространяться в радиусе до 3 километров.
Немаловажной проблемой являются также отходы нефтехимических производств. Ежегодно образуются тысячи тонн отходов, содержащих полезные вещества, которые можно извлекать и повторно использовать. Но технологии переработки отходов нефтехимических производств до настоящего времени не получили широкого распространения, значительная часть отходов по-прежнему свозится на специализированные площадки - полигоны захоронения, что влечет дополнительную нагрузку на окружающую среду в виде отчуждения территорий под строительство, выбросов вредных веществ в атмосферу, загрязнения почв и водных объектов.
Таким образом, вопросы рационального использования природных ресурсов и минимизации неблагоприятного влияния на окружающую природную среду и здоровье населения, проживающего вблизи предприятий нефтехимического комплекса в Российской Федерации на сегодняшний день являются актуальными.
Проблема исследования: негативное воздействие производства изобутан-изобутиленовой фракции и изобутилена ООО «СИБУР Тольятти» на окружающую среду.
Объект исследования: производственно-технические процессы производства изобутан-изобутиленовой фракции и изобутилена ООО «СИБУР Т ольятти»
Предмет исследования: негативное воздействие производства изобутан-изобутиленовой фракции и изобутилена ООО «СИБУР Тольятти» на окружающую среду.
Цель диссертации: исследование путей эффективного уменьшения негативного воздействия на окружающую среду производства изобутан - изобутиленовой фракции и изобутилена ООО «СИБУР Тольятти».
Для достижения цели поставлены следующие задачи:
1. Исследовать эффективность современных методов и технологий очистки газовых выбросов, применяемых на промышленных предприятиях нефтехимического профиля, методов очистки сточных вод и утилизации отходов нефтехимических производств;
2. Проанализировать технологические процессы производства изобутан-изобутиленовой фракции и изобутилена в ООО «СИБУР Тольятти» с точки зрения негативного воздействия на окружающую среду;
3. На базе результатов выполненного анализа функционирования производственно-технических процессов в ООО «СИБУР Тольятти» предложить основные способы и технические решения по уменьшению негативного воздействия на окружающую среду.
Теоретической и методологической базой исследования являются нормативно-правовые документы в области охраны окружающей среды Российской Федерации (№7-ФЗ «Об охране окружающей среды» от 10.01.2002г., №89-ФЗ «Об отходах производства и потребления» от 24.06.1998г., №96-ФЗ «Об охране атмосферного воздуха» от 4.05.1999г., №74- ФЗ «Водный кодекс Российской Федерации» от 03.06.2006г., №52-ФЗ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» от 30.03.1999г.), а также научные труды отечественных и зарубежных авторов, в том числе публикации в периодических научно-технических изданиях.
Научная новизна исследования: предложенные технолого-технологические решения при их внедрении в производство могут снизить нагрузку на окружающую природную среду при производстве изобутан-изобутиленовой фракции ООО «СИБУР Тольятти»
Практическая и теоретическая значимость диссертации: представленные методы уменьшения негативного воздействия позволят сократить выброс в атмосферный воздух соединений хрома, а также приведут к снижению расхода катализатора на единицу готовой продукции, что повлечет положительный экологический эффект, а также снижение энергозатрат при возможном увеличении мощности производства.
Положения, выносимые на защиту: анализ работы производства изобутан-изобутиленовой фракции и изобутилена ООО «СИБУР Тольятти» с точки зрения воздействия на окружающую среду и обзор предложенных способов снижения нагрузки на окружающую среду.
Список опубликованных работ. По проблемам, рассматриваемым в диссертации опубликована одна печатная работа «Анализ проблемы и методов утилизации отходов производства изобутан-изобутиленовой фракции» в научно-практическом журнале «Аллея науки».
Структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка используемых источников и двух приложений. Основная часть исследования изложена на 79 страницах, текст иллюстрирован 11 таблицами и 9 рисунками.
Экологическая безопасность - неотъемлемая и немаловажная составляющая национальной безопасности государства, без которой невозможно добиться устойчивого развития общества и поддержания требуемого качества окружающей среды.
Промышленные предприятия, в том числе нефтехимические, являются источниками поступления в окружающую природную среду широкого спектра загрязнителей, со многими из которых природа не в состоянии справиться естественным путем. Нынешнее поколение уже столкнулось с последствиями потребительского отношения к компонентам природной среды, потому экологические проблемы в настоящий момент стоят перед человечеством наиболее остро. Для сохранения окружающей нас среды необходимо разрабатывать и внедрять современные технологии и методы очистки природных компонентов от различных загрязнителей, а также рационального использования ресурсов.
Целью магистерской диссертации являлось исследование путей эффективного уменьшения негативного воздействия на окружающую среду производства изобутан-изобутиленовой фракции и изобутилена ООО «СИБУР Тольятти».
В соответствии с тематикой диссертации были рассмотрены актуальные на сегодняшний день методы и технологии, позволяющие снизить нагрузку на компоненты окружающей среды: атмосферный воздух, водные объекты, почвы, а также решить проблему накопления опасных отходов промышленных производств. На выбор конкретного метода влияет ряд важных факторов, прежде всего это физические и химические свойства поллютантов, их масса либо объем, температура и состав. Не менее значимым фактором является экономическая составляющая.
На основании изученного теоретического материала произведен анализ технико-технологических процессов производства ООО «СИБУР Тольятти», установлено, что в производстве ежегодно образуется более 2000т отходов III и V класса опасности. Наиболее значимой проблемой является большой объем образования отходов алюмохромового катализатора на начальном звене производства - установке дегидрирования изобутана БК-2.
В атмосферу от организованных и неорганизованных источников производства поступают вещества I-IV классов опасности в общем объеме - более 150 т/год. Наибольшую опасность представляет хром VI (1 класс опасности), обладающий резорбтивным, аллергенным и канцерогенным действием.
Изучение работы установки дегидрирования за последние 5 лет позволило выявить проблему низкой эффективности пылеулавливающего оборудования реакторно-регенераторного блока. Замена средств защиты атмосферы на более современные аппараты позволит повысить эффективность улавливания катализаторной пыли из газовых выбросов более чем на 20% без необходимости снижения мощностей производства.
Другая существенная проблема - образование большого количества отходов отработанного катализатора может быть решена путем перехода на более современный продукт. Замена катализатора позволит увеличить объемы производства, а также время межремонтного пробега аппаратов пылеулавливания за счет улучшенных физических и химических свойств.
Внедрение описанного комплекса методов позволит сократить поступление в атмосферу катализаторной пыли, содержащей опасные соединения хрома, и приведет к уменьшению образования отходов очистки газовых выбросов в атмосферу - шлама и шлака отработанного алюмохромового катализатора без необходимости снижения производственных мощностей. Таким образом, можно сделать вывод о целесообразности внедрения указанных методов.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
