Мероприятия по снижению выбросов в атмосферу.

Мероприятия подразделяются на технологические и организационные. Эффективность технологических мероприятий по снижению выбросов в окружающую среду определяется экологической чистотой технологических процессов. В результате осуществления которых негативное воздействие которых на окружающую среду происходит незначительно или сводится до минимума. Такие малоотходные технологические процессы или системы обеспечивают максимальное и комплексное использование сырья и энергии.

Для предприятий нефтепереработки и нефтехимии это означает осуществление следующих мероприятий:

1. Модернизацию технологического оборудования

2. Контроль целостности оборудования и соблюдение технологического режима

3. Разработку аппаратуры, предотвращающей выбросы в атмосферу или ограничивающей их до допустимых уровней

4. Улучшение качества моторных (неэтилированных бензинов) и котельных (малосернистых) топлив

5. Совершенствование и сокращение факельных систем

Организационные мероприятия:

1. Строительство высоких и сверхвысоких труб (более 50 м и более 250 м, соответственно)

Однако, организационные мероприятия не уменьшают выброс вредного вещества в атмосферу и степень их распространения, обеспечивая снижение приземной концентрации.

Целесообразность и направленность технологических и организационных мероприятий по улучшению технологической обстановки определяется результатами наблюдений за средой и выбросами в неё.

Развитая система мониторинга окружающей среды на предприятии дает возможность получить информацию о состоянии окружающей среды (МС) и источника выброса (МВ). Мониторинг позволяет обеспечить управление окружающей средой за счет эффективного использования организационных и технологических мероприятий.

Технологические мероприятия.

Для очистки газообразных выбросов с целью их обезвреживания или извлечения из них дорогих и дефицитных компонентов, применяют различное очистное оборудование и соответствующие технологические приемы.

Отходящие газы промышленности, содержащие твердые или жидкие частицы, представляют собой двухфазные системы. Сплошной фазой являются газы в системе, а дисперсной – твердые частицы или капельки жидкости. Такие аэродисперсные системы называют аэрозолями. Для обезвреживания аэрозолей используют сухие, мокрые и электрические методы. Аппараты отличаются друг от друга, как по конструкции, так и по принципу осаждения взвешенных частиц.

Рассмотрим сухие методы. Они относятся к механическим способам очистки. К ним относятся механические пылеуловители. В основе работы сухих аппаратов лежат гравитационные, инерционные, центробежные механизмы осаждения или фильтрационные механизмы. Пылеуловители делят на три группы:

1. пылеосадительные камеры

2. инерционные пылеуловители

3. циклоны

Принцип их работы основан на действии силы тяжести, силы инерции и центробежной силы.

Пылеосадительная камера представляет собой пустотелый или с полками во внутренней полости прямоугольный короб, в нижней части которого имеется отверстие или бункер для сбора пыли. Она пригодна для улавливания крупных частиц не менее 50мкм. Степень очистки составляет 40-50%.

Для пылеосадительной камеры для частиц нужного размера.

Циклоны. Пылегазовый поток с большой скоростью поступает тангенциально в корпус циклона и совершает движение по нисходящей спирали. Частица пыли центробежной силой отбрасывается к стенке циклона, с которой пыль ссыпается в бункер. Газовый поток устремляется на выход.

Циклоны характеризуются высокой производительностью по газу, простотой устройства, надежностью работы. Степень очистки от пыли зависит от размеров частиц. Эффективность очистки составляет: если диаметр частицы более 30 мкм – около 90%, от 2 до 5 мкм – около 40%.

Достоинства циклонов:

1. отсутствие движущихся частей в аппарате,

2. надежность работы до температуры вплоть до 500°С,

3. возможность улавливания абразивный материалов при защите внутренних поверхностей циклона специальными материалами,

4. улавливание пыли в сухом виде,

5. почти постоянное гидравлическое сопротивление,

6. успешная работа при высоких давлениях газа,

7. простота изготовления,

8. сохранение высокой фракционной эффективности очистки при увеличении запыленности газа.

Недостатки:

1. высокое гидравлическое сопротивление (1250-1500 Па)

2. плохое улавливание частиц менее 5 мкм,

3. невозможность использования для очистки газов от липких загрязнителей.

Мультициклон или батарейный циклон отличается от обычного тем, что они включают несколько циклонов в одном коробе. Общий входящий поток, в коробе 50 и более циклонов, которые производят отделение пыли, выход из бункера общий, выход очищенного газа тоже общий. Батарейные циклоны используются для значительных потоков больших объектов.

Фильтрация – разделение неоднородной системы путем пропускания через пористую перегородку. Фильтры способны задерживать взвешенные частицы и пропускать газ. Фильтрование обеспечивает почти полное освобождение газов от взвешенных частиц. В качестве фильтрующих материалов применяют естественные и искусственные материалы (зернистые и пористые тела). По эффективности этот метод имеет преимущество над механическими. Еще более эффективными являются электрофильтры. В электрофильтрах отделение заряженных частиц аэрозоля происходит на осадительных электродах.

1 – источник электропитания

2 – коронирующий электрод

3 – осадительный электрод (куда устремляется частица)

4 – ионизированная частица пыли

5 – свободная частица

Электрофильтр – наиболее эффективный метод

Наряду с сухими используют мокрые методы пылеулавливания.

Аппараты мокрого пылегазоулавливания.

В мокрых пылеуловителях осуществляется контакт запыленных газов с жидкостью. При этом осаждение происходит на поверхности газовых пузырей, на пленке или на капле жидкости. Аппараты, в которых это происходит называют скрубберами (почти то же, что и абсорберы).

а) на пузырьке газа

б) на пленке жидкости

в) на капле жидкости

При объемно-жидкостном способе по схеме а), поток запыленного газа пропускается через определенный объем жидкости. Для этой цели используется газопромыватель или скруббер барбатажного типа. Если слои располагаются многократно – это тарельчатый скруббер.

Улавливание пыли пленкой жидкости характеризуется тем, что контакт газа и жидкости происходит на границе двух сред без перемешивания. На поверхности таких скрубберов с насадкой, мокрых циклонов, ротоклонов (пылеуловитель вентиляционных газов)

Для варианта в) используют полые распылители и скрубберы и скруббер Вентури. Эти скрубберы улавливают пыль распыляемой с помощью форсунок под давлением жидкости. В скруббере Вентруи – за счет энергии потока поступающего газа.

Очистка до 95%.

Размер частиц, мкм	Аппараты	Эффективность
40-1000	Пылеосадительные камеры	40-50%
20-1000	Циклоны	50-99%
20-100	Скрубберы	75-95%
0,9-100	Тканевые фильтры	до 99%
0,05-100	Волокнистые фильтры	до 96%
0,01-10	Элетрофильтры	до 99%

Очистка выбросов от вредных газов.

Снижение загрязнений атмосферы серосодержащими соединениями.

1. Прием на НПЗ малосернистых нефтей.

2. Необходимость очистки природного газа от серосодержащих соединений. Наряду с сероводородом в природном газе присутствуют меркаптаны (R-SH), сероуглерод (CS₂).

Для очистки от серосодержащих соединений используется абсорбционный метод. Поглотителями для данных серосодержащих соединений должны быть сорбенты основного характера. Для каждого из трех компонентов используется свой сорбент. Для сероводорода используют водные растворы 3-этаноламин, моноэтаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин (HOCH₂-CH₂-NH₂, (HOCH₂-CH₂)₂NH, (HOCH₂-CH₂)₃N). Для упрощения удаления серосодержащих соединений, первоначально газ пропускают через водород (восстановитель), в итоге все серосодержащие соединения превращаются в сероводород. В таком случае, в газе имеется один тип примесей и требуется одна установка с триэтаноламином.

При 20-70°С реакция идет в прямом направлении, а при 105°С – в обратном.

Природный газ, содержащий сероводород направляется вниз абсорбера, в итоге сероводород поглащается. Орошение идет ТЭА, выход – газообразный очищенный природный газ и гидросульфид триэтаниламмония, который направляется в рекуперационный теплообменник, через который проходит нагретый поток из десорбера. При достижении в десорбере 105°С, образовавшийся триэтаноламин.

5 – рекуперационный теплообменник

6 – холодильник

4 – сепоратор

Эксплуатация систем очистки газа от сероводорода аминами связана рядом трудностей, вызываемых пенообразованием, термическим и химическим разложением реагентов и с коррозией. Но в целом, переработка высокосернистого газа с применением жидких поглотителей экономически наиболее целесообразно.

Аминная очистка не позволяет очистить газ до содержания сероводорода менее 0,5%. Поэтому, для достижения требуемой степени очистки, после аминной очистки обычно проводят горячую щелочную очистку при температуре 50-80°С и давлении 2МПа.

Однако, процесс необратим. Это приводит к разводу щелочи, образованию шлама в виде сульфида натрия и потере сероводорода.

Сероводород после извлечения поступает на установку элементной серы и участвует в так называемом процессе Клауса или на производство серной кислоты/ За счет реализации товарной серы и за счет сокращения штрафных санкций со стороны природоохранных органов, увеличивается рентабельность производства.

Процесс Клауса включает окисление в 2 стадии (термическая и каталитическая). Термическая заключается в пламенном окислении стехиометрическим количеством кислорода при температуре 900-1200°С.

Часть сероводорода окисляется до SO₂.

На каталитической стадии: катализатор Al₂O₃, температура220-250°С.