Борьба с загрязнением водных ресурсов на НПЗ Соединенных Штатов (Часть 1)
Поскольку в EnviroChemie GmbH я курирую вопросы проектирования и строительства очистных сооружений для НПЗ, нефтехимических заводов, предприятий по производству удобрений, меня интересует, как обстоят дела в этой отрасли в других государствах. Недавно я нашел доклад о защите водных ресурсов в нефтехимической отрасли в США.
Я не знаю дату публикации этого доклада. Судя по тексту, это не современный документ, а рассказ о состоянии дел в очистке сточных вод НПЗ в 70-е годы. Но, всеравно, может еще кому-то будет интересно ознакомиться с этой информацией; ниже вы можете прочитать перевод с английского в моем исполнении.
С уважением,
Сергей Лахардов
Менеджер по продажам
ООО "ЭНВИРО-ХЕМИ ГмбХ"
+7 343 228 04 00
БОРЬБА С ЗАГРЯЗНЕНИЕМ водных ресурсов на нефтеперерабатывающих заводах Соединенных Штатов
АННОТАЦИЯ
Нефтеперерабатывающая отрасль является основным потребителем водных ресурсов в Соединенных Штатах. В настоящем докладе рассматриваются проблемы, связанные с процессами водопотребления и мероприятия, осуществляемые нефтеперерабатывающими заводами для решения этих проблем. Здесь также даются краткие ссылки на «Руководство по утилизации отходов нефтеперерабатывающего производства», обозначена важность организации системы оборотного водоснабжения на нефтеперерабатывающем предприятии. В докладе сообщается, что 97% всех проблем с загрязнением воды на НПЗ возникают в процессе использования ее в системах охлаждения технологических установок. В связи с этим, в последние годы в США быстрыми темпами растет использование аппаратов воздушного охлаждения для снижения количества потребляемой воды. Также указывается, что с точки зрения эффективности очистки и с экономической точки зрения, наиболее выгодно разделить водные потоки по типам и обрабатывать каждый тип стоков отдельно. Рассматривается практика использования установок напорной флотации для удаления нефтепродуктов и взвешенных веществ, комментируется применение биологических прудов в составе очистных сооружений НПЗ. Дано краткое описание биологических очистных сооружений и рассмотрен практический опыт их использования. Даны примеры очистных сооружений, спроектированных для новых нефтеперерабатывающих производств с учетом ужесточения природоохранного законодательства. Трудности с обработкой стоков НПЗ могут возникнуть на любой стадии, где имеются частицы загрязняющих веществ такой же плотности, что и вода. В будущем, технологии очистки сточных вод на этих НПЗ придется перепроектировать заново, с учетом необходимости повторного использования и рециркуляции сточных вод, сокращения водозабора, увеличения мест применения воздушного охлаждения.
Процесс водопотребления и последующей очистки образующихся сточных вод нефтяной промышленностью США уже многие годы является объектом пристального внимания. Еще в далеком 1920-м году в отделе нефтепереработки американского нефтяного института (API) был создан комитет по утилизации отходов нефтепереработки, который занимался непосредственно проблемами очистки сточных вод нефтеперерабатывающих заводов. Позже полномочия комитета были расширены, и он стал заниматься всеми проблемами охраны окружающей среды, возникающими на территории НПЗ.
Самым ценным достижением этого комитета стало создание «Руководства по утилизации отходов нефтеперерабатывающего производства». Разделы этого Руководства периодически подвергались пересмотру. И в 1969 году было опубликовано полностью переписанное Руководство по обращению с жидкими отходами, содержавшее как ранее изданные разделы I и III, так вновь добавленные главы. Документ включал в себя следующие главы:
· Глава I, Жидкие отходы;
· Глава II, Отходящие газы и твёрдые примеси в атмосфере;
· Глава IV, Отбор проб и анализ сточных вод;
· Глава V, Отбор проб и анализ отходящих газов и твердых примесей в атмосфере;
· Глава VI, Твердые отходы;
Нефтяная промышленность использует большое количество воды. Основной потребитель воды в промышленности - это нефтеперерабатывающая отрасль. Другие операции, как транспортировка сырой нефти и нефтепродуктов, сбыт используют незначительное количество воды. Некоторая часть воды используется в процессе добычи нефти при бурении скважин и на установках по выделению бензина из газа, но количество ее, все равно, незначительно в сравнении с нефтепереработкой.
В данном докладе мы постараемся рассмотреть только проблемы, связанные с потреблением воды нефтеперерабатывающей отраслью нефтяной промышленности США и некоторыми мероприятиями по решению этих проблем.
Подсчитано, что нефтеперерабатывающие заводы США используют 63,2 млн. куб.м. (16,7 млрд. галлонов) воды в сутки. В тоже время, объем водозабора всех НПЗ составляет всего лишь 13,6 млн. куб.м. (3,6 млрд. галлонов) в сутки. Это говорит о том, что заводы широко внедряют системы повторного использования воды или оборотного водоснабжения на производстве.
Из этих 13,6 млн. куб.м., примерно половина воды является солоноватой или соленой.
Времена, когда вода на НПЗ использовалась только один раз, безвозвратно уходят в прошлое. Особенно это относится к проектированию новых производств или предприятий, находящихся в процессе масштабной реконструкции. Снижения объемов водопотребления удалось достигнуть благодаря изменению схемы нефтеперерабатывающих установок и совершенствованию процессов теплопередачи, применению воздушного охлаждения технологических потоков и широкому внедрению систем оборотного водоснабжения.
В конце 1967 года американский нефтяной институт осуществил исследование очистных сооружений и систему водного менеджмента на нефтеперерабатывающих заводах Соединенных Штатов. Результаты исследований были опубликованы в сентябре 1968.
Были получены заполненные анкеты от 171 нефтеперерабатывающего завода, из 260 предприятий, функционирующих на территории 48 штатов. На этот 171 завод приходится почти 93% производственных мощностей по переработке нефти в стране. Впоследствии, 39 небольших предприятий по производству асфальта и смазочных материалов были исключены из выборки, т.к. они предоставили неполные данные или их профиль производства не соответствовал типичному для НПЗ. Остальные 132 предприятия перерабатывали 9’050’000 баррелей сырой нефти в сутки, что составляло 87% всех перерабатывающих мощностей США.
Американские производители понимают, что увеличение глубины переработки нефти, привело к значительному увеличению загрязненности сточных вод как в качественном, так и в количественном смысле.
Каталитический крекинг, повышение октанового числа топлива, производство смазочных материалов и нефтехимические процессы, все это увеличивает нагрузку на систему. Авторы исследования проанализировали большое количество полученных данных и составили следующую систему классификации нефтеперерабатывающих заводов:
Таблица 1. Классификация нефтеперерабатывающих производств в зависимости от глубины переработки нефти
Категория
Технологическая схема
A
Отгон лёгких фракций (атмосферная и/или вакуумная перегонка)
B
Отгон лёгких фракций + каталитический крекинг
C
Отгон лёгких фракций + каталитический крекинг + нефтехимия
D
Полный цикл (отгон лёгких фракций + каталитический крекинг + производство смазочных материалов)
E
Полный цикл + нефтехимия
Затем, каждый НПЗ, участвующий в исследовании был оценен и классифицирован с точки зрения используемых на производстве технологий очистки сточных вод. Категории применяемых на очистных сооружениях способов обработки стоков представлены в таблице 2.
Предварительная очистка
Нефтеловушка (API сепаратор, нефтеотделитель)
Промежуточная очистка
Химическая флокуляция
Напорная флотация без добавления реагентов
Напорная флотация с добавлением реагентов
Фильтрация
Биологическая очистка
Обработка активным илом в аэротенке
Капельный биофильтр
Пруд-усреднитель с аэрацией
Пруд-усреднитель без аэрации
Окисление в градирнях
В таблице 3 показано распределение всех НПЗ по категориям в зависимости от глубины переработки сырья.
Таблица 3 Распределение по глубине и объему переработки сырой нефти
Категория
Количество заводов
Мощность переработки сырой нефти, баррелей в сутки
% от перерабатывающих мощностей США
A
15
317’000
3,0
B
70
2’921’000
27,9
C
20
2’002’000
19,2
D
18
2’142’000
20,5
E
9
1’668’000
16,0
132
9’050’000
86,6
В таблице 4 показано распределение
НПЗ по группам в зависимости от того, какого типа очистные сооружения они используют.
Таблица 4 Распределение перерабатываемых мощностей по типам очистных сооружений
Мощность переработки сырой нефти, баррелей в сутки
% от перерабатывающих мощностей США
Предварительная очистка
3’446’000
33.0
Промежуточная очистка
1’171’000
11.2
Биологическая очистка
4’443’000
42.4
9’050’000
86.6
В отчете представлены данные по 87% от всех перерабатывающих мощностей США. Экстраполируя эти данные на предприятия, которые не принимали участие в анкетировании, можно посчитать общую нагрузку по загрязняющим веществам, которой подвергаются очистные сооружения НПЗ по всей стране. Результаты расчетов представлены в таблице 5.
Загрязняющее вещество
Тонн в сутки
БПК
363
ХПК
1 134
Нефтепродукты
163
Фенол
25
Взвешенные вещества
227
Результаты исследования показали, что, в среднем, 97% потребляемой воды расходуется на охлаждение. И, в среднем, в процессе переработки 1 тонны нефти используется 45 тонн воды.
Важно, что 46% опрошенных предприятий сообщили о том, что они используют воздух для охлаждения технологических потоков. Чаще всего воздушное охлаждение используется на заводах глубокой переработки нефти, в том числе на нефтехимическом производстве. Большое количество НПЗ использовали воздух для удовлетворения более 20% от всех потребностей в охлаждении. И использование воздуха для охлаждения в США нарастает быстрыми темпами.
Остальные 3% составляет вода, используемая для выработки пара и технологических нужд. Из них 1.7% потребляется в виде сырой воды, 0.9% - в виде пароконденсата и технологического конденсата. Прочие 0.4% - это вода в различных оборотных потоках.
Повторное использование пароконденсата, несмотря на его незначительное количество в сравнении с общим водопотреблением, имеет важное значение для предотвращения загрязнения окружающей среды. Как правило, этот тип воды содержит аммоний, сульфиды и фенолы. Обычно аммоний и сульфиды удаляются из воды в процессе отдувки перед повторным использованием. Фенолы достаточно легко удаляются в оборотных процессах, таких как экстракция сырой нефтью в ЭЛОУ или биологическое окисление в градирне. Сорок семь процентов опрошенных НПЗ сообщили о повторном использовании технологического конденсата. Опыт показывает, что каждый тип сточных вод (производственные стоки, охлаждающая вода, хозяйственно-бытовые стоки) может быть очищен более эффективно, а во многих случаях и дешевле, если обрабатывается отдельно, не смешиваясь с другими потоками. Конечно, в ряде случаев, выполнение раздельных систем канализации не практично, требуются определенные усилия для того, чтобы отделить хозяйственно-бытовые стоки и обработать их отдельно.
Продолжение следует...
С уважением,
Сергей Лахардов
EnviroChemie GmbH
Тел. +7 343 228 04 00
Вы также можете ознакомиться с моим блогом о нефициальных новостях ООО "ЭНВИРО-ХЕМИ ГмбХ"