Природный газ

Из природного газа получают энергию — электрическую, а так же тепловую. Так же, основе газа можно сделать еще удобрение, топливо, краску и многое другое.

В России около половины поставок газа приходится на энергетические компании и коммунальное хозяйство. Даже если в доме нет газовой плиты или газового водонагревателя, все равно свет и горячая вода, скорее всего, получены с использованием природного газа.

Природный газ — самое чистое среди углеводородных ископаемых топлив. При сжигании образуются только вода и углекислый газ, в то время как при сжигании нефтепродуктов образуются еще копоть и зола. Кроме этого, эмиссия парникового углекислого газа при сжигании природного газа самая низкая, за что он получил название «зеленое топливо». Благодаря высоким экологическим характеристикам природный газ занимает одно из лидирующих мест в энергетике мегаполисов.

Природный газ может использоваться как моторное топливо. Сжатый (или компримированный) метан стоит в два раза дешевле бензина, продлевает ресурс двигателя и способен улучшить экологию окружающей среды. Двигатель на природном газе соответствует экологическому стандарту Евро-5. Газ можно использовать для обычных автомобилей, сельскохозяйственного, водного, воздушного и железнодорожного транспорта.

Очистка и первичная переработка газа происходит на ГПЗ — газоперерабатывающих заводах.

Газоперерабатывающие заводы (ГПЗ) — промышленные предприятия по переработке попутного и природного газа, газового конденсата с получением индивидуальных углеводородов и их смесей, а также сопутствующих продуктов, такие как сера, гелий, и газомоторных топлив.   

 

Рисунок 1. Оренбургский ГПЗ 

 

Оренбургский газоперерабатывающий завод.

Основными видами деятельности ГПЗ являются:

- Переработка газа;

- Переработка газового  конденсата и нефти;

- Хранение продуктов  переработки на складах;

- Отгрузка товарной  продукции.

Проектные мощности по переработке сырого газа

I очередь

Три установки общей проектной производительностью - 15 млрд. н.м3 в год. На одной установке сероочистки первой очереди находится в эксплуатации - 113 технологических аппаратов и 26 позиций насосного оборудования.

II очередь

Две установки общей проектной производительностью - 10 млрд. н.м3 в год. На одной установке сероочистки второй очереди находится в эксплуатации - 45 технологических аппаратов, 9 позиций насосного оборудован

III очередь

Три установки общей проектной производительностью - 15 млрд. н.м3 в год. На одной установке сероочистки третьей очереди находится в эксплуатации - 105 технологических аппаратов, 33 позиции насосного оборудования и 2 технологические печи.

Общая (суммарная) проектная мощность завода по переработке газа составляет – 40 млрд.н.м3 в год. Учитывая, что одна полунитка на третьей очереди ГПЗ – 2,5 млрд.н.м3 в год используется для очистки газов регенерации цеолитов ГПЗ и ГЗ, то фактическая проектная мощность составляет – 37,5 млрд. н.м3 в год.

Рисунок 2. Оренбургский ГЗ 

 

Оренбургский гелиевый завод.

В эксплуатации находятся три очереди гелиевого завода мощностью по перерабатываемому сырью в год.

I очередь – 3 млрд.нм

II очередь – 9 млрд.нм3

III очередь – 3 млрд.нм3

Природный газ на гелиевый завод поступает с газоперерабатывающего завода (используется газ Оренбургского и Карачаганакского газоконденсатных месторождений).

Товарной продукцией завода является сжатый гелий, жидкий и этановая фракция, ШФЛУ, сухой отбензиненный газ (метановая фракция низкого давления), ПГФ, конденсат газовый, а так же сжиженные газы.

Все ГПЗ как и прочие предприятия химической отрасли - загрязняют окружающую среду.

Для обеспечения жизнедеятельности человека необходима воздушная среда определённого качественного и количественного состава. В нормальный состав воздуха входят следующие критерии [2]  (об. %): азот – 78,02; кислород – 20,95; углекислый газ – 0,03; неон, аргон, ксенон, радон, криптон, озон, водород – Σ до 0,94. В реальном воздухе, кроме этого, содержатся различные примеси (пыль, газы, пары), оказывающие вредное воздействие на организм .

Нормирование содержания вредных веществ (пыль, газы, пары и т.д.) в воздухе проводят по предельно допустимым концентрациям (ПДК) [4].

ПДК – максимально допустимая концентрация вредных веществ, отнесённая к определённому времени, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает ни на него, ни на окружающую среду в целом вредного воздействия.

ПДКmax – основная характеристика опасности вредного вещества, которая установлена для предупреждения возникновения  рефлекторных реакций человека (ощущение запаха, световая чувствительность и др.) при кратковременном воздействии (не более 30 мин.)

ПДКсс – установлена для предупреждения общетоксического, канцерогенного, мутагенного и другого влияния вредного вещества при воздействии более 30 мин [3].

При работе ГПЗ происходят далеко не малые выбросы в атмосферу диоксида серы, сероводорода, оксида углерода, метана и прочих вредных для здоровья человека веществ.

В таблицах 1-3 показаны отходы производства, сточные воды, выбросы в атмосферу, методы их утилизации на примере 1 цеха переработки и очистки природного газа.

Таблица 1

Отходы производства (твердые и жидкие)

№	Наименование отхода (агрег.состояние) класс опасности	Состав отходов	Место использования, размещения, вывоза (утилизации, обезвреживания)
1	Отработанные каt  (твердое), 4 класс	AL2O3 – 81,65%; Na2O – 0,15 %; SiO2 – 0,15; Fe2O3 – 0,075 %; сульфаты – 9,095 %; элементарная сера – 1,805 %; С (кокс) –1,06 %; вода – 6,015 %	1. Размещение на  площадке хранения твердых промышленных  отходов; 2. Передача сторонним  организациям для повторного  использования
2	Отработанные турбинные масла  (жидкое), 3 класс	Масломинеральное– 99 - 99,2% Мех. примеси- 1,0 - 0,8%	Передаются для утилизации специализированным организациям, имеющим соответствующие лицензии.

 

 

Таблица 2

Сброс загрязняющих веществ со сточными водами

№	Наименование сброса	Состав сточных вод	Предельно-допустимое значение содержания загрязнений в сбросах, мг/л	Условие (метод) ликвидации, обезвреживания, утилизации	Периодичность сброса
1	Промливневые стоки	Смешанные стоки	pH – 6,5 ÷ 8,5  ХПК – менее 500 мгО2/дм3	Биологическая очистка	По мере образования
2	Котловая вода	Смешанные стоки	pH – 6,5 ÷ 8,5  ХПК* – менее 500 мгО2/дм3	Биологическая очистка	Постоянно

ХПК* – химическое потребление кислорода

Таблица 3

Выбросы вредных (загрязняющих) веществ в атмосферу

№	Источник выделения (место образования)	Компонентный состав выбросов в атмосферу	Установленные нормативы на выбросы загрязняющих веществ по ПДВ, т/г	Периодичность выбросов
1	Вентиляционные выбросы	Сероводород Диоксид серы	0,001 0,0004	Постоянно, при работе установки
2	Вентиляционные выбросы	Сероводород Диоксид серы	0,0015 0,0004	Постоянно, при работе установки
3	Вентиляционные выбросы	Сероводород Диоксид серы	0,0015 0,0004	Постоянно, при работе установки
4	Выбросы пыли при замене катализатора	Пыль неорганическая SiO2 – до 20%	0,048192	При перегрузке катализатора
5	Выброс в трубу при пуске установок	Углерода оксид Азота диоксид Азота оксид Серы диоксид	16,5096 0,0692 0,0112 0,0244	1 раз в год

 

 

Из-за выброса в атмосферу парниковых газов, происходит изменение климата.

Так же, в близости, загрязняется почва и водоемы [2]. Газоперерабатывающие заводы способствуют возникновению кислотных дождей, что ведет, к закислению почв.

Рассматривая основные экологические проблемы  материалов [2] главными загрязнителями  являются сернистые соединения (в это же числе окислы серы, серная кислота, сероводород и др.), азотные, углеводородные газы и др.

Проведение геохимических исследований в зоне влияния газоперерабатывающих предприятий Оренбургской области и изучение геохимического состояния города Оренбурга, не взирая на различные варианты данных, обеспечило установить ряд особенностей: первое, отмечается различное содержание тяжелых металлов, восходящая с увеличением  загрязнения; второе, в почвах  газоперерабатывающих предприятий Оренбургской области  отмечается превышение концентраций валовых форм относительно ПДК – никеля и хрома, не особо значительное содержание – никеля, хрома, цинка, меди.

Данная проблема изучена и для близрасположенного Оренбургского газо- химического комплекса. В среднем, содержание валовых форм химических элементов в почвах и почвообразующих породах варьирует в пределах 10,6-30,4 мг/кг [2].

Санитарно-защитная зона газоперерабатывающих предприятий Оренбургской области характеризуется умеренно-опасной степенью загрязнения. Максимальные загрязнения наблюдаются в северо- восточном районе Оренбургского ГПЗ, в районе среднего течения р. Каргалка.[3]

И так по выявленным данным, можно сделать следующими выводы: Предприятия газоперерабатывающего комплекса являются существенными источниками загрязнения природной среды. Основными загрязнителями являются, диоксид азота, диоксид серы, сероводород, оксид углерода, углеводороды, нефтепродукты, тяжелые металлы и другие соединения, которые приводят к глобальному изменению качества среды обитания человека и причиняют значительный вред окружающей среде, вызываемый массовыми выбросами в атмосферу и сбросами в водные объекты.

Несмотря на загрязнение тяжелыми металлами, почвы исследуемой территории пока сохраняют способность к нейтрализации загрязняющих веществ, но в целом всю ситуацию по степени химического загрязнения покрова почв можно считать критической [2].

Помимо экологической проблемы в процессе переработки, работа ГПЗ может привести к техногенным, аварийным ситуациям, так как технологические  процессы некоторых установок ГПЗ по характеру сырья и получаемых продуктов относится к категории опасных производственных объектов.

Возможные аварийные ситуации.

Авария - разрушение сооружений и (или) технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте, неконтролируемые взрывы и (или) выброс опасных веществ.

Классификация аварий на опасных производственных объектах.

Существует следующая  классификация происходящих аварий:

1) взрывы пылегазовоздушной  смеси с возгоранием (в технологической  системе, производственном помещении, на открытой площадке);

2) взрывы реакционной  среды внутри технологического  аппарата в результате отклонения  параметров технологического процесса  от регламента;

3) пожар, связанный  с розливом взрывопожароопасных  веществ (неконтролируемое горение, причинившее материальный ущерб, вред жизни и здоровью людей, интересам общества и окружающей  природной среде);

4) выброс химически  опасных, взрывоопасных, горючих веществ;

5) полное или частичное  разрушение технологического оборудования  и трубопроводов, зданий и построек, не связанное с взрывом,  либо пожаром;

6) взрыв пылегазовоздушной  смеси без возгорания (хлопок);

7) загорание, самовозгорание  в результате утечки опасных  веществ  при разгерметизации технологической системы, не повлекшие вывод из строя оборудования;

8) переполнение емкостной  аппаратуры (железнодорожных цистерн, резервуаров, аппаратов, контейнеров, баллонов и другого оборудования) с розливом взрывопожароопасного  и вредного сырья.

На установках ГПЗ получают, используют, перерабатывают следующие опасные вещества:

- воспламеняющиеся  вещества - газы, которые при нормальном  давлении и в смеси с воздухом  становятся воспламеняющимися и  их температура кипения при  нормальном давлении составляет  плюс 20 0С (или ниже);

-горючие вещества - жидкости, газы и пыли, обладающие  способностью к  самовозгоранию, также, возгораться от источника и самостоятельно гореть после его удаления;

- токсичные вещества - вещества, способные приводить  к гибели при  воздействии на живой организм.

Кроме всего перечисленного, особенностью технологических процессов  является способность газообразных углеводородов  и сероводорода, накапливающихся в серных ямах, образовывать с воздухом взрывоопасные смеси в широких пределах; возгорание жидкой и твердой серы из-за накопления статического электричества при неблагоприятных погодных условиях (сухая, жаркая погода) при работе экскаваторов и бульдозеров по бетонному покрытию склада и дорог, образование пирофорных соединений на металлоконструкциях, трубопроводах, рельсах из-за контакта сероводорода, серы с металлом.