Разработка комплекса технологий для сокращения выбросов вредных веществ в атмосферу при сборе, подготовке и транспортировке углеводородного сырья
ВВЕДЕНИЕ
На пороге третьего тысячелетия человечество осознало, что дальнейшее движение по пути развития, по которому пришли к своему нынешнему благополучию развитые страны, ведет к неминуемой катастрофе. Мировое сообщество должно перейти на рельсы устойчивого развития, при котором потребности сегодняшнего населения планеты будут удовлетворяться не в ущерб будущим поколениям, а экономический рост будет сочетаться с решением социальных проблем и сохранением окружающей среды.
Массированное воздействие на окружающую среду-характерная черта современной промышленной революции, которая стала основой экономического развития. Однако в ходе этой революции не принималось во внимание то, что многие виды природных ресурсов невозобновляемые и могут быть исчерпаны, а восстановительные способности живой природы не беспредельны. Сегодня угрозу выживанию человечества несет природная среда, которая быстро деградирует под натиском человеческой деятельности. Эта угроза имеет общепланетный характер, затра
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 5
1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ЗАЩИТЫ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВРЕДНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ ПРИ РАЗРАБОТКЕ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ 10
1.1. Защита атмосферного воздуха 10
1.2. Защита атмосферного воздуха при разработке нефтяных место¬рождений 14
1.2.1. Нефтедобывающая промышленность и загрязнение атмосфер¬ного воздуха 14
1.2.2. Вредные вещества, выбрасываемые в атмосферу при разработ¬ке нефтяных месторождений 15
1.2.3. Методы защиты воздушного бассейна при добыче нефти 17
1.3. Анализ состояния защиты атмосферного воздуха в АО "Татнефть" 18
1.3.1. Анализ источников загрязнения атмосферного воздуха 18
1.3.2. Оценка масштабов загрязнения атмосферного воздуха 19
1.3.3. Динамика изменения загрязнения атмосферного воздуха 23
1.3.4. Расчет укрупненного ущерба от загрязнения атмосферного воздуха 28
2. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ ГАЗА ОТ СЕРОВОДО¬РОДА С ПОЛУЧЕНИЕМ ЭЛЕМЕНТАРНОЙ СЕРЫ 32
2.1. Методы очистки газа от сероводорода 32
2.2. Исследование свойств абсорбентов на основе хелатов трехва¬лентного железа 40
2.3. Промысловые исследования технологии очистки газа от серово¬дорода 49
2.4. Исследование и разработка технологии очистки газов от серово¬дорода с безнасосной циркуляцией абсорбента 54
2.4.1. Очистка кислых газов аминовых процессов... 54
2.4.2. Очистка углеводородных газов 58
2.4.3. Методика расчета аппаратов с безнасосной циркуляцией 61
2.5. Разработка технологических схем очистки газов от сероводоро¬да 63
2.5.1. Очистка девонского газа, загрязненного сероводородом 63
2.5.2. Очистка газовых выбросов из водяных резервуаров 65
2.5.3. Очистка газовых выбросов из нефтяных резервуаров 67
3. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ СЕРОВОДО¬РОДА ПРИ СОВМЕСТНОМ СБОРЕ ГАЗИРОВАННЫХ ЭМУЛЬ¬СИЙ ДЕВОНСКИХ И УГЛЕНОСНОГО ГОРИЗОНТОВ 70
3.1. Анализ применения совместного сбора эмульсий девонских и угленосного горизонтов при обустройстве нефтяных месторожде¬ний 71
3.2. Влияние концентрации ионов железа и водорода на распре¬деление сероводорода между газом и пластовой водой 77
3.3. Исследование процессов нейтрализации сероводорода в продук¬ции скважин угленосного горизонта ионами железа 84
3.4. Исследование возможности предотвращения образования суль¬фида железа при совместном сборе смеси нефтей 87
3.5. Исследование процесса нейтрализации сероводорода в интервале скважина - ГЗУ-ДНС 90
3.6. Технология подготовки нефти при совместном сборе эмульсий различных горизонтов 93
3.6.1. Исследование процессов подготовки промежуточных слоев 93
3.6.2. Технология подготовки промежуточных слоев 108
4. ЗАЩИТА ВОЗДУШНОГО БАССЕЙНА ПРИ РАЗРАБОТКЕ МЕС-ТОРОЖДЕНИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ТЕПЛОВЫХ МЕТОДОВ ДО¬БЫЧИ 114
Влияние тепловых методов на загрязнение атмосферного возду¬ха 114
Состав отходящих газов Мордово-Кармальского месторожде¬ния 116
4.2.1. Характеристика скважин Мордово-Кармальского месторожде¬ния 116
4.2.2. Состав газов по скважинам Мордово-Кармальского месторожде¬ния 117
4.2.3. Состав газа УПСВ Мордово-Кармальского месторождения 120
4.2.4. Влияние методов добычи на состав газа 122
4.2.5. Динамика изменения состава отходящих газов в 1980-98 г.г.. 122
Оценка влияния вредных выбросов Мордово-Кармальского ме¬сторождения на окружающую среду 125
Современное состояние проблемы обезвреживания газовых вы¬бросов 128
4.4.1. Очистка газовых выбросов от сероводорода 128
4.4.2. Очистка газов от сернистых соединений 131
4.4.3. Обезвреживание углеводородов и окиси углерода 133
4.4.4. Обезвреживание газов внутрипластового горения 135
4.5. Экспериментальные исследования технологий обезвреживания газов внутрипластового горения 136
4.5.1. Окисление сероводорода с образованием конденсированной серы на твердом катализаторе 136
4.5.2. Окисление сероводорода при наличии избытка кислорода в от¬сутствии конденсированной серы на катализаторе...., 139
4.5.3. Промышленные испытания модели блока дожигания с рекупе¬рацией тепла отходящих газов 144
4.6. Принципиальная технологическая схема процесса обезврежива¬ния отходящих газов месторождений, разрабатываемых методом внутрипластового горения 147
5. УЛАВЛИВАНИЕ УГЛЕВОДОРОДОВ, ВЫБРАСЫВАЕМЫХ В АТМОСФЕРУ ИЗ РЕЗЕРВУАРОВ . 150
5.1. Анализ проблемы улавливания углеводородов, выбрасываемых
из резервуаров 150
5.1.1. Уровень потерь углеводородов из резервуаров при добыче, пе¬реработке, транспортировке нефти и нефтепродуктов 150
5.1.2. Сокращение потерь углеводородов из резервуаров с сырой нефтью 154
5. Г.З. Сокращение потерь нефтепродуктов и стабильной нефти 158
5.2. Анализ работы технологии улавливания легких фракций нефти на объектах АО "Татнефть" 163
5.2.1. Исследование влияния состава газовой фазы на процесс испа¬рения нефти в резервуарах, оборудованных системой улавливания легких фракций 165
5.2.2. Особенности использования системы улавливания легких фракций на резервуарах различного назначения на нефтяных про¬мыслах и НПЗ 167
5.2.3. Методика определения параметров системы улавливания лег¬ких фракций 170
5.3. Совершенствование компрессорной технологии улавливания легких фракций 177
5.3.1. Совмещенная технология предварительного обезвоживания и сепарации в резервуарах, оборудованных системой УЛФ 177
5.3.2. Технология сбора газов низкого давления одной компрессор¬ной станцией 186
5.3.3. Исследование работы совмещенной технологии УЛФ на резер- вуарном парке ЭЛОУ-2 НГДУ "Бавлынефть" 195
5.4. Разработка технологии улавливания паров стабильной нефти и бензинов 197
5.4.1. Оценка влияния выбросов паров стабильной нефти и бензинов на состояние воздушного бассейна 197
5.4.2. Анализ и выбор технологии улавливания паров нефти и нефте¬продуктов 199
5.4.3. Базовая технологическая схема процесса 207
5.4.4. Сокращение потерь углеводородов на Бугульминской и Туап- синской нефтебазах 212
5.4.5. Варианты технологических схем систем улавливания паров бензина на НПЗ 215
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 220
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 222
ЛИТЕРАТУРА
1. Экологическая химия. Основы и концепции / Под. ред. Ф.Корте - М.: Мир, 1997.-383 с.
2. Крылов Д.А., Путинцева В.Е. ТЭК России: окружающая среда и статистика // Энергия: экономика, техника, экология. - 1998. - №9. - С.9-15.
3. Бретшнайдер Б., Курфюрст И. Охрана воздушного бассейна от загрязнений,- Л.: Химия, 1989.- 288 с.
4. Терешин А.Г., Клименко В.В. Промышленные выбросы окислов серы в атмосферу в 1950-1995 гг. Глобальная оценка // Химическое и нефтегазовое машиностроение. -1999. - №3. - С.34-37.
5. Перспективы снижения выбросов оксидов серы в атмосферу при сжигании органических топлив / Н.Ю.Кудрявцев, В.В.Клименко, В.Б.Прохоров и др.// Теплоэнергетика. -1995. - №2. - С.6-11.
6. Г.Фелленберг. Загрязнение природной среды. Введение в экологическую хи¬мию. - М.: Мир, 1997. - 232 с.
7. Предельно - допустимые концентрации вредных веществ в воздухе и воде. - Л.: Химия, 1972. - 376 с.
8. Панов Е.Г., Петряшин Л.Ф., Лысяный Г.Н. Охрана окружающей среды на предприятиях нефтяной и газовой промышленности,- М.: Недра, 1986.- 244с.
9. Государственный доклад "О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1996 г." // Зеленый мир. Специальный выпуск №26, 1997.
10. Цифры и факты. Основные показатели воздействия нефтедобывающей промышленности на среду и природные ресурсы // Энергия: экономика, техника, экология. -1998. - № 8. - С.58.
11. Вредные вещества в промышленности. т.З. Неорганические элементы и со¬единения. - Л.: Химия, 1977. - 607с.
12. Химия нефти /Батуева И.Ю., Гайле A.A., Поконов Ю.В. и др. - Л.: Химия, 1984.-360 с.
13. Экологическая безопасность при добыче нефти на Юго - Востоке республи¬ки Татарстан. Комплексная программа на 1996-2000гг.- Альметьевск, 1996.¬75 с.
14. РД 39-0147098 - 001-88. Методика оценки современного состояния и про-гнозирования поступления вредных веществ в воздушный бассейн от пред¬приятий Миннефтепрома на перспективу до 2015 года. -Уфа: ВНИИСПТ- нефть, 1988. - 59 с.
15. Техногенез и экологический мониторинг Юго-Востока Республики Татар¬стан / Галеев Р.Г., Муслимов Р.Х., Васясин Г.И. и др. - Казань: КГУ, 1995. - 244 с.
16. Климат и загрязнение атмосферы в Татарстане / Под.ред. Ю.П.Переве- денцева. - Казань: КГУ, 1995. - 156 с.
17. Государственный доклад "О состоянии окружающей природной среды Рес¬публики Татарстан в 1994 году". - Казань: Природа, 1995. - 207 с.
18. Временная типовая методика определения экономической эффективности осуществления природоохранных мероприятий и оценки экономического эффекта, причиняемому народному хозяйству загрязнением окружающей среды. - M.: Экономика, 1986. - 96 с.
19. Фаттахов Р.Б., Тронов В.П., Сахабутдинов Р.З. Экономический ущерб от выбросов вредных веществ в атмосферу в результате деятельности ПО "Татнефть" // Всесоюзное сов. "Проблемы охраны окружающей среды в нефтяной промышленности", Уфа, 19-21 марта, 1989: Тез. докл. - Уфа. - С.94-96.
20. Гоник A.A. Сероводородная коррозия и меры ее предупреждения. - M.: Недра, 1966.-176 с.
21. Гетманский А.Д., Рождественский Ю.Г., Калимуллин A.A. Предупреждение
локальной коррозии нефтепромыслово
Показано, что на парциальное давление сероводорода рН оказывает более сильное влияние, чем концентрация ионов железа.
3.3. Исследование процессов нейтрализации сероводорода в продукции скважин угленосного горизонта ионами железаИсследования осуществлялись на экспериментальной установке и по методике, описанным в работе [171].
Результаты исследований глубины нейтрализации сероводорода путем смешения газированной угленосной эмульсии с девонской водой, содержащей ионы железа, приведены в табл. 3.2. Из табл. 3.2 видно, что при смешении девонской воды и угленосной газированной эмульсии реакция нейтрализации сероводорода ионами железа протекает достаточно глубоко. В результате реакции уменьшается концентрация сероводорода в газе и эмульсии,и увеличивается концентрация сульфида железа в нефти и воде.
Было исследовано влияние соотношения количества ионов двухвалентного железа к количеству се