Введение. 1.1 Источники загрязнения окружающей природной среды .4

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………………………………3

1. ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ И ЗАГРЯЗНЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОПАСНОСТЬ …………………………………………………………......4

1.1 Источники загрязнения окружающей природной среды……………………….4

1.2. Вредные выбросы основных технологических процессов и их опасность……………………………………………………………………….....................8

1.3. Газовыделения при добыче и переработке сероводородсодержащего газа.....................................................................................................................................11

1.4. Опасность локальных выбросов на объектах переработки сероводородсодержащего газа………………………………………………………………………………………………………...12

1.5. Сернистые соединения как загрязнители атмосферы…………………………..13

2.ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ОТ АНТРОПОГЕННЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ НЕФТЕГАЗОВЫХ ПРОИЗВОДСТВ ………………………………………………………………………………………...15

2.1. Защита окружающей среды при бурении нефтяных и газовых скважин. ………15

2.2. Защита атмосферы на объектах добычи и переработки природного газа и газа содержащего сероводород………………………………………………………….18

2.3. Источники загрязнения образующиеся при бурении, добыче, транспорте и хранения нефти и газа…………………………………………………………………...22

2.4. Охрана ландшафтов при разведке и эксплуатации месторождений северных районов……………………………………………………………………………………….27

1. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ЭФФЕКТИВНОГО КОНТРОЛЯ ЗА УРОВНЕМ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ ……………………………………………………….29

3.1. Основные задачи контроля………………………………………………………..29

3.2. Показатели, термины, единицы измерения в системе контроля………………29

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………………………………..31

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ …………………………………………….32

Введение

Ускоренный рост добычи, а соответственно транспорта, переработки использо­вания нефти и газа, объемов разведывательного и эксплуатационного бурения, особенно в шельфах морей и океанов, широкое применение в технологии новых физических принципов, высоких давлений, температур, скоростей, обустройство промыслов технологическими установками большой единичной мощности, соору­жение трансконтинентальных нефтегазопроводов в экологически легко ранимых районах Крайнего Севера и другие принципы значительно повысили экологическую опасность нефтегазовых производств, возможное и фактическое воздействие их на воздух, воду, почву, растения, животный мир и человека. Во многих случаях нефть, газ, их спутники и продукты переработки, многочисленные катализаторы, кислоты, щелочи, ингибиторы и другие опасные вещества, а также отходы и выбросы являются основными загрязнителями окружающей природной среды и ее основных элементов. Изменения в составе и функции этих элементов нарушили, например, естествен­ный круговорот веществ и энергии в природе, заметно изменили в ряде слу­чаев состав воздуха и воды, плодородие почвы, условия жизни и обитания всех живых организмов. Огромная по масштабам техносфера, созданная людь­ми в качестве второй природы, отрицательно воздействует на климат планеты, недра Земли, понижает защитные функции океана как чистилища атмосферы. Под влиянием ее происходят глубокие изменения во взаимоотношениях между обществом и природой, в обменных процессах, которые лежат в основе этого взаимоотношения

1. ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ И ЗАГРЯЗНЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОПАСНОСТЬ

1.1. Источники загрязнения окружающей природной среды.

Нефтяная и газовая промышленности остаются потенциально опасными по загрязнению окружающей среды и ее отдельных объектов. Возможное воздействие их на основные компоненты окружающей среды (воздух, воду, почву, растительный, животный мир и человека) обусловлено токсичностью природных углеводо­родов, их спутников, большим разнообразием химических ве­ществ, используемых в технологических процессах, а также все возрастающим объемом добычи нефти и газа, их подготовки, тран­спортировки, хранения, переработки и широкого разнообразного использования.

Источники загрязнения природной среды можно классифици­ровать: по происхождению — искусственные — антропогенные (удельная значимость 90% общего объема) и естественные; по месту поступления — континентальные, морские и атмосферные; по временному признаку — постоянные, эпизодические, разовые, случайные; по пространственно-временному признаку — фиксиро­ванные и нефиксированные.

При современных способах разработка около 40—50% разве­данных запасов нефти и 20—40% природного газа остаются неиз­влеченными из недр. Около 1—16,5% нефти и продуктов ее пере­работки теряются в процессах добычи подготовки, переработки

и транспортировки.

Все технологические процессы в нефтяной промышленности (разведка, бурение, добыча, сбор, транспорт, хранение и перера­ботка нефти и газа) при соответствующих условиях могут нарушить естественную экологическую обстановку. Нефть, угле­водороды нефти, нефтяной и буровой шламы, сточные воды, со­держащие различные химические соединения, способны опасно воздействовать на воздух, воду, почву, растительный, животный мир и человека. Они в больших количествах проникают в водоемы и другие экологические объекты: 1) при бурении и ава­рийном фонтанировании разведочных нефтяных и газовых сква­жин; 2) при аварии транспортных средств; 3) при разрывах во­доводов, нефте и продуктопроводов; 4) при нарушении герметич­ности колонн в скважинах и технологического оборудования; 5) при сбросе неочищенных промысловых сточных вод в поверх­ностные водоемы и водостоки на поля испарения.

Для некоторых районов характерны естественнее выходы неф­ти на поверхность земли. Один из береговых пунктов в Южной Калифорнии, например, был назван по этому признаку Нефтя­ным мысом». Такие выходы обычны в Карибском море, Мексикан­ском и Персидском заливах. В нашей стране они наблюдаются для ряда месторождений Азербайджана, Коми АССР (г. Ухта) и др. Нефть этих источников имеет специфический состав, кото­рый четко отличает ее от добываемой, транспортируемой нефти и т. п. Нередко эти выходы проявляются в виде грифонов на по­верхности морей и океанов или истечений нефти на донных или береговых участках рек.

Фонтаны делят на нефтяные и газовые. При этом за нефтяные принимают фонтаны с большим дебитом нефти (1500—2000 т/сут и более) и меньшим количеством газа (750 тыс. м³/сут); газонеф­тяные— с содержанием газа более 50%, газовые — с 90—100° газа. По дебиту фонтаны делят на слабые (дебит до 500 тыс. м³/сут), средние — 0,5—1 млн. м³/сут и мощные—>1 млн. м³/сут. Во всех случаях огромный экологический вред и опасность фон­танов для основных объектов природной среды (атмосферы, во­доемов, почвы, недр и т. д.) очевидны. Вместе с тем отрицатель­ные последствия каждого из них в одних и тех же условиях неоди­наковы. Фонтан в штате Риверс залил нефтью поверхность земли площадью около 607 тыс. м². В пределах аварийного участка зем­ли были выделены четыре зоны с разной степенью загрязнения: 1 — сильно загрязненная; 2 — со средней степенью загрязнения; 3 — слабо загрязненная; 4 — с незначительными следами загряз­нения распыленной нефтью. В первой зоне глубина проникнове­ния нефти достигла 90 см.

В процессе бурения, добычи, подготовки, транспортировки и хранения нефти и газа непрерывное загрязнение окружающей природной среды вызвано утечками углеводородов через неплот­ности во фланцевых соединениях (сальниках, задвижках), раз­рывами трубопроводов, отбором проб, опорожнением сепараторов и отстойников. Основная часть нефти и сточных вод на террито­рии промысла накапливается и поступает в водоемы из устья скважин и прискважинных площадок; разлив нефти в этих слу­чаях возможен через неплотности в устьевых сальниках (при насосной эксплуатации), в устьевой арматуре (при фонтанокомпрессорной эксплуатации), при ремонтных работах и освоении скважин тартанием и откачкой поршнем;

мерников и трапов групповых и индивидуальных сборных установок (разлив нефти из переполненных мерников, при очистке мерников и трапов от грязи и парафина). При переполнении тра­пов возможно попадание нефти в газовую и факельную линию с последующим опасным загрязнением территории и сточной воды;

сборных участковых и промысловых резервуарных парков (разлив нефти происходит при спуске сточной воды из резервуа­ров, при неполной очистке резервуаров от грязи и парафина и переливе нефти через верх резервуара). Обычно в резервуарных парках все эти загрязняющие вещества поступают в канализа­цию и значительно увеличивают загрязнение сточной воды.

Наиболее типичные утечки нефти из резервуаров обусловлены коррозией их днища под действием воды. Постоянный автомати­ческий контроль содержимого в резервуаре позволяет своевре­менно обнаруживать даже небольшие утечки нефти и нефтепро­дуктов и устранять их.

О потенциальной опасности резервуарных парков для окружа­ющей среды можно судить по их общему и единичному объему. Самый большой резервуар в Венесуэле, например, врытый в зем­лю для хранения нелетучего жидкого топлива, имеет вместимость 1750 млн. л. В Пенсильвании разлив нефти из одного резервуара, деформированного при обвале насыпи, составил 13500 м³.

В нашей стране и за рубежом имеется опыт использования подземных резервуаров, образованных в солевых и других мало­проницаемых геологических отложениях. При применяемых техно­логиях строительства зарегистрированы случаи загрязнения во­доемов и почвы фенолом, образующимся при выщелачивании ем-­
костей. Большинство хранилищ не исключают утечек, испарения,
фильтрации нефти, газа, конденсата.

Строительство трубопроводов, особенно в северных районах, оказывает влияние на микроклимат тундры и лесотундры. Проходка траншей локально изменяет режим питания растительного покрова влагой, нарушает теплофизическое равновесие, растепляет вечномерзлые грунты, приводит к гибели чувствительный к
механическому и другому воздействиям растительный покров малоземельной тундры.

Большую опасность для окружающей среды представляют трубопроводы. Утечки нефти, газа, конденсата, сточной воды, мета­нола и других загрязнителей на участках трубопроводов, распо­ложенных под судоходными трассами морей, рек и каналов, наи­более подверженных механическим повреждениям из-за размы­вов, оползней, волочения якоря, углубления дна и т. д., нередко обнаруживают через 12 ч и более после начала их проявления. 1 Опасные утечки загрязняющих веществ остаются иногда незамеченными в течение длительного времени и наносят большой ущерб всем экологически значимым объектам окружающей среды.

Подсчитано, что в среднем при одном порыве нефтепровода выбрасывается 2 т нефти, приводящей в непригодность 1000 м² земли.

Наиболее тяжелым и опасным по последствиям является за­грязнение подземных и наземных пресных вод и почвы. К основ­ным их загрязнителям в глобальном масштабе относятся нефть, буровой и нефтяной шламы и сточные воды.

Образующийся при бурении скважин буровой шлам может содержать до 7,5% нефти и до 15% органических химических реагентов, применяемых в буровых растворах. В относительно большом объеме шлам накапливается нередко и при подготов­ке нефти. В этом случае шламы могут содержать до 80—85% нефти, до 50% механических примесей, до 67%.минеральных со­лей и 4% поверхностно-активных веществ. Все эти токсичные, вредные вещества весьма опасны для окружающей среды и всех ее обитателей.

Основными же загрязнителями природной среды при бурении и эксплуатации скважин остаются буровые и промысловые сточ­ные воды.

Объем их во всех развитых нефтедобывающих странах мира быстро растет и намного превышает объем добываемой нефти. В 1980 г. в нашей стране только нормативно очищенные воды со­ставили 786 млн. м³. С учетом объема неутилизированной воды эту цифру, по-видимому, нужно удвоить.

Основные проблемы по охране окружающей среды в нефтяной промышленности должны решаться сегодня путем увеличения оборотного водоснабжения, рекультивации земель и внедрения эффективных технологических мероприятий по повышению на­дежности работы нефтепромысловых объектов и сооружений

Характерными остаются разливы нефти в результате, аварий на нефтегазосборных коллекторах и технологических установках, ликвидация которых нередко затягивается и выполняется некаче­ственно. Из-за отсутствия системы канализации на некоторых КНС и ДНС промысловые стоки сбрасывают в близлежащие во­доемы или болота, загрязняют их и грунтовые воды. На буря­щихся кустовых скважинах могут разрушаться обваловки земля­ных амбаров для сбора отработанного бурового раствора и шла­ма в водоемы.

Для всех производственных объектов нефтяной и газовой про­мышленности остается актуальной проблема полной утилизации пластовых вод. Обусловлено это тем, что во многих случаях пла­стовые воды весьма агрессивны, вызывают интенсивную корро­зию нефтепромыслового оборудования и сооружений, нарушают герметичность колонн в скважинах, в результате чего происходят утечки сточных вод при их сборе, подготовке и закачке, а также засолонение почвы и грунтовых источников питьевых вод, гибель растительности.

Устранение утечек во многих случаях затруднено из-за недос­татка эпоксидных смол, лаков, кордовых волокон, герметизирую­щих смазок, центробежных насосов типа 1ДН в антикоррозионном исполнении, стальных задвижек и др.

Удельный вес источников загрязнения (%) следующий: суда (танкеры)—41, наземный транспорт—1,2, нефтеперерабатываю­щие заводы — 2,5, нефтебазы—5,1, морские сооружения — 7,5 и другие источники — 42,71. Концентрация нефти в сточных пла­стовых водах колеблется в пределах 15—1000 мг/м³ и значитель­но превышает предельно допустимую (14—16 мг/м³), а также опасную для рыбной икры (1200—1400 мг/м³) и планктона (100 мг/м³).

По данным А. М. Рябчикова (1973 г.), потери нефти в мире при ее добыче, переработке и использовании превышают 45 млн. т/ч год, что составляет около 2% годовой добычи. Причем из них 22 млн. т теряются на суше, около 7 — в море и до 16 поступают в атмосферу из-за неполного сгорания нефтепродуктов при рабо­те автомобильных, авиационных и дизельных двигателей.

Предполагается, что потенциально возможный аварийный вы­брос нефти в Северном море может длиться около 100 суток и иметь максимальный дебит до 10 000 т/сут. В самом худшем слу­чае количество разлитой нефти может составить 1—2 млн. т. Около половины этой нефти, как показали расчеты, испарится в атмосферу, которой будет причинен ощутимый ущерб. Около 0,5—1,0 млн. т тяжелой нефти останется в морской воде и может вызывать тяжелые экологические последствия для подводных обитателей.

В мире все возрастает потребление нефти и нефтепродуктов это обусловило в последние годы значительный рост танкерного флота, а соответственно числа морских катастроф и выбросов в моря и океаны больших количеств нефти, нефтепродуктов и сбро­совых вод.

Разливы и сбросы нефти и нефтепродуктов с судов про­исходят: во время загрузки и разгрузки нефти на конечных пунк­тах, сбросы с судов в портах, акваториях, переливы из танкеров (17%), сбросы, в том числе с балластными водами (23%), при аварийном столкновении и посадке их на мель (5%), сбросы с берега, включая сточные воды (11%), из городов (5%), приток с речными водами (28%), приток из атмосферы (10%); поступле­ние при бурении на шельфе (1%). В опасных объемах нефть и загрязненные ею воды выбрасываются во время балластировки, очистки танков и закачки углеводородов в трюмы. Моря и их прибрежные зоны загрязняются также при разработке шельфовых месторождений нефти и газа. Из 6 млн. т нефти антропоген­ного происхождения, которая попадает в море в течение года, выбрасывается судами, 26%—привносится реками и 6% —в результате катастроф океанических супертанкеров. Вся поверхность Мирового океана покрыта в настоящее время нефтяной пленкой толщиной 0,1 мкм.

Защита окружающей среды предполагает заблаговременную количественную оценку уровня ее загрязнения нефтью. Отсутст­вие научно обоснованного метода прогноза ожидаемых изменений в экологическом состоянии природы вынуждает проводить в на­стоящее время в больших масштабах природоохранные меро­приятия без достаточного обоснования и с малой эффективностью. Учитывая, что полностью удалить пролитую нефть и исключить разливы нефти и нефтепродуктов пока невозможно, оценка веро­ятности предполагаемых разливов, их последствий для экологи­ческой обстановки является необходимым условием для опре­деления оптимального объема и вида профилактической работы.

Загрязнение окружающей среды возможно при добыче и про­мысловой обработке газа. Вредные жидкие отходы в данном слу­чае представлены дренажными водами, содержащими значитель­ное количество метанола, поступающего от установки регенера­ции.

Загрязнителями атмосферы на объектах дальнего транспорта являются природные газы от газоперекачивающих агрегатов, их спутники, одоранты и др.

Мощным источником опасных загрязнителей воздушного бас­сейна в нефтяной и газовой промышленности продолжают оста­ваться продукты сгорания нефти, конденсата, природного и нефтяного газа в факелах. Несмотря на то, что использование ресур­сов нефтяного газа на предприятиях нефтяной отрасли возросло с 64,5 до 85%, этот источник среди загрязнителей в ряде случаев
доминирует. При продувке магистральных газопроводов к потенциальным загрязнителям вод и грунтов относятся: углеводородный конденсат, минеральные смазочные компрессорные масла, метанол, органические кислоты, поверхностно-активные вещества (ПАВ) и другие детергенты. Огромное количество загрязняющих веществ выбрасывается в воздух, водоемы и почву в процессе использования нефти, газа, продуктов их переработки. Это обусловлено малыми к. п. д. современных двигателей внутреннего сгорания, несовершенством энергетических и других технологических установок.

Большой объем загрязнений поступает в воздух в процессе очистки нефти от серы и сернистых соединений, при сжигании попутных газов, обессоливании и обезвоживании нефти, сепарации газа, стабилизации конденсата и т. д.

Известно, что степень загрязнения нашей планеты на 40% определяется в настоящее время объемами вредных выбросов в США. При этом 60% вредных веществ поступает в атмосферный воздух с автотранспорта 16 — промышленности, 14 —электро­станций, 6 — труб отопительных систем и 4 — при переработке отходов.

Химический состав и объемы вредных выбросов (млн. т) ха­рактеризуются при этом следующими данными:

Двуокись углерода..................... 3000

Окись углерода...................... 50

Пары, газы (углеводороды, окислы азота и др.)....... 40

Окислы серы........................ 20

Промышленная пыль.................... 6

Дым (угольный)...................... 5

Природная пыль.................... 30

Энергетическое использование природных углеводородов реа­лизуется в настоящее время во многих случаях без выделения лег­ких фракций и ценных спутников (гелия, сернистых соединений и т. п.) по многоступенчатой технологии с использованием несовер­шенного оборудования и т. д. В этом одна из причин относительно высокой экологической опасности этих процессов.

Автотранспорт современного столичного города (Парижа, на­пример) за один день выбрасывает в воздух более 50 млн. м³ оки­си углерода и более 200 млн. м³ других продуктов неполного сгорания.Ежегодно от искусственных (не биологических) источ­ников в атмосферу Земли поступает 100 млн. т выбросов.

Первоочередной задачей в области охраны природы на предприятиях нефтяной и газовой промышленности является всемерное и последовательное снижение выбросов вредных веществ в основные элементы биосферы и доведение их в ближайшие годы до установленных норм.

1.2. Вредные выбросы основных технологических процессов и их опасность.

К наиболее распространенным загрязнителям атмосферы при до­быче, подготовке, транспортировке и переработке нефти и газа, а также при их сгорании относятся сернистый ангидрид, сероводо­род, окислы азота, углеводороды и механические взвеси.

Основные вредные выбросы этих веществ при добыче нефти и газа происходят при аварийном фонтанировании, опробовании и испытании скважин, испарениях из мерников и резервуаров, раз­рывах трубопроводов, очистке технологических емкостей, на уста­новках комплексной подготовки и очистных сооружениях.

Сернистый газ, углеводороды, сероводород — основные загряз­нители атмосферы при разработке нефтяных месторождений, содер­жащих сероводород. Большой объем их выделяется с открытых поверхностей очистных сооружений: песколовок, нефтеловушек, прудов дополнительного отстаивания, фильтров, аэротенков (табл.1).

В парообразном состоянии большой объем нефти и конденсата удаляется в атмосферу через неплотности оборудования и арматуры. Установлено, например, что при нормальной работе один на-

таблица 1

Объемы газовыделений с поверхностей очистных сооружений.

Источник газовыделения Количество выделяющихся газов, г/ч

Углеводороды сероводород

Песколовки 10600 103,3

Нефтеловушки 50700 26,7

Пруды дополнительного отстаивания 135700 7,35

Кварцевые фильтры 28600 14,7

сос в течение 1 ч выделяет до 1 кг газов и паров, а один компрес­сор — до 3 кг.

Источниками сернистого ангидрида, окиси углерода, сажи яв­ляются факельные системы, на которые подаются вредные газопа­рообразные вещества из технологических установок, коммуникаций и предохранительных устройств для сжигания при невозможности их использования в качестве топлива в специальных печах или ко­тельных установках.

Загрязнение атмосферы сернистым ангидридом в основном про­исходит при сжигании высокосернистых нефтепродуктов. Ожидает­ся, что выбросы сернистого ангидрида достигнут в 2000 г. 333 млн. т. При этом на долю производства и сжигания нефти и нефтепродуктов будет приходиться свыше 30%.

В атмосфере газ распределяется крайне неравномерно. В промышленных районах концентрации его составляют 0,00001 — 0,0001; для сельских районов 0,000001; для морей и океанов 10^-7—10^-8 %. Эта неравномерность обусловлена относительно не­большой продолжительностью существования сернистого ангидри­да и неравномерным распределением основных источников — про­мышленных районов. Над континентальными областями она равна около 10 ч. В течение этого периода сернистый ангидрид распро­страняется в нижней тропосфере на расстоянии до 500 км. В силь­но загрязненной атмосфере продолжительность существования и соответственно расстояние распространения резко уменьшаются.

При трансформации в атмосфере сернистый газ превращается в сульфаты и сернистую кислоту. Реакция перехода в сульфаты особенно быстро протекает в присутствии аммиака. С ростом влаж­ности воздуха растет количество серной кислоты.

Выбросы сероводорода составляют около 3 млн. т/год и опре­деляются в основном процессами деструктивной переработки неф­ти и очистки природного газа. Вредное влияние на человека сероводород оказывает при концентрации — 0,008 мг/м³. В зоне выбросов содержание его значительно выше указанной концентра­ции.

Большое количество сероводорода образуется при многих есте­ственных процессах восстановления сульфатов. Велик удельный вес сероводорода в глобальном балансе серы. Фоновое содержание в тропосфере этого газа обычно не превышает 3—8 мг/м³, в том числе вблизи естественных источников.

Выбросы в атмосферу окислов азота составляют более 55 млн. т/год. При сжигании топлива окислы азота образуются как за счет азота, содержащегося в самом топливе, так и при реакции атмосферного азота с кислородом воздуха. Для окислов азота, об­разующихся при сгорании топлива, в общем объеме этого загряз­нителя составляет 98%.

Содержание окислов азота в нижней тропосфере обычно равно 2-5×10^-7% и представлено в основном окисью азота. В городах оно в 10—100 раз больше и его удельный вес в составе двуокиси азота повышается. Существование окислов азота в атмосфере при фоновых концентрациях составляет 3-4 сут. Оно обычно тем ниже, чем выше загрязнение воздуха, и сильно зависит от содержа­ния углеводородов.

По разным оценкам, в атмосферу поступают от 20 до 100 млн. т углеводородов при испарении нефти и нефтепродуктов. В их со­ставе выделяют три класса: насыщенные (парафиновые); нафте­новые и ароматические. Порядка 10—50 млн. т углеводородов выб­расывается автомобильным транспортом. Максимальные концент­рации углеводородов над сушей достигают 10^-4, а над океаном —10^-5 г/м³.

В результате неполного сгорания топлив в атмосферу поступают полициклические ароматические углеводороды. Они довольно устойчивы, способны накапливаться в окружающей среде и вызы­вать разные виды онкологических заболеваний. Индикаторным ве­ществом на присутствие всей группы полициклических углеводоро­дов является бенз(а)пирен. Особенно много бенз(а)пирена содер­жится в атмосфере городов. Хотя присутствие его обнаруживается практически повсеместно.

Концентрации ароматических углеводородов в воздухе изучены |недостаточно. Вероятно, при фоновых уровнях они не превышают 10^-12-10^-14 г/м³.

Распределение аэрозолей по размерам зависит от ряда факто­ров. Частицы радиусом менее 5×10^-3 мкм осаждаются на Основными предприятий, хранение, погрузка и транспорт твердой серы и т. д. При химиче­ских превращениях сернистого, углекислого газов и окислов азота в атмосфере образуются вторичные аэрозоли. Общее количество естественных аэрозолей составляет 2×10³, а антропогенных — 3×10² млн. т/год. источниками аэрозолей служат сжигание топлива, выбросы газонефтедобывающих и перерабатывающих крупных пылинках. Очень крупные частицы с радиусом >20 мкм под дей­ствием сил тяжести быстро выпадают. Концентрация дисперсной Фазы аэрозолей в промышленных районах колеблется в пределах 0,1—1 мг/м³, в сельской местности составляет обычно 10^-2 мг/м³; над океанами —5×10^-4 мг/м³. Наблюдается устойчивый рост кон­центрации аэрозолей в атмосферном воздухе.

Даже нетоксичная пыль отрицательно влияет на здоровье лю­дей. Запыленность воздуха на производстве и в населенных пунк­тах нормируется. Предельно допустимые среднесуточные концент­рации пыли в воздухе равны 0,1, а разовые — 0,5 мг/м³.

Нефтяная, газовая и нефтеперерабатывающая промышленности являются также источниками специфических загрязнителей атмо­сферы: углеводородов, выделяющихся в основном при хранении и транспортировке нефти и нефтепродуктов; окиси углерода и других вредных веществ, образующихся при сжигании газов в факелах; отходящих газов регенерации с установок каталитического кре­кинга.

Источниками газовыделения на объектах газовой промышлен­ности являются скважины, газопроводы, аппараты, факелы, предо­хранительные клапаны, емкости, дымовые трубы и постоянно дей­ствующие свечи, аварийные выбросы. Источники разделяются на три группы: первая объединяет фоновые постоянные утечки при­родного газа; вторая — технически неизбежные эпизодические утеч­ки; третья — технологически неизбежные постоянные выбросы.

Мероприятия по инвентаризации всех источников выбросов вредных веществ в атмосферу (четвертая группа) регламентиро­ваны на основе ГОСТ 17.2.3.02—78.

Выбросы вредных веществ разделяются на организованные и неорганизованные. К первым относятся выбросы, которые отводят­ся от мест выделения и улавливаются с помощью специальных ус­тановок. Ко вторым — возникающие за счет не герметичности тех­нологического оборудования, резервуаров и т. п.

Инвентаризации подлежат оба вида выбросов.

1.3. Газовыделения при добыче и переработке сероводородсодержащего газа.

В процессе добычи и переработки нефти, природного газа, кон­денсата, а особенно при широком использовании получаемых из них разнообразных продуктов в окружающую среду выделяется значительное количество различных загрязнителей. В составе за­грязнителей, характерных для объектов газовой промышленности и родственных им производств по переработке сернистых нефтей, обычно выделяют сероводород Н₂S, углеводороды H _n H _m и продукты сгорания: сернистый газ SО₂, окись СО и двуокись СО₂ углерода. В составе загрязнителей помимо назван­ных содержатся также меркаптаны RSН, входящие в состав при­родного газа, пары метанола СН₃ОН, используемого в качестве ингибитора, диэтиленгликоль С₄Н₃(ОН)₂ и аммиак NН₂, приме­няемые для сушки газа и нейтрализации серы, а также сточные воды, пыль, шламы, копоть и т. д.

Известно, что в различных топочных устройствах при сгорании углеводородов в атмосферу в значительных количествах выделяются серный ангидрид SО₃, окислы азота N0 _x, сажа и бенз(а)пирен С₂₀Н₁₂.При сжигании природного газа, например, в воздух выде­ляется 2—3 % (от всего объема) сернистого ангидрида и 0,4— 1,2% окислов азота. Продукты сгорания природного газа, кроме того, содержат в своем составе от 15×Ю^-4—50×10^-4 % окислов азота.

Экологическая опасность выделяющихся в воздух производст­венных объектов веществ характеризуется данными табл. Из таблицы видно, что вещества, в большинстве случаев не контролируемые в настоящее время в составе воздуха и выбросов на объектах нефтяной и газовой промышленности (S0_з, N0), по токсичности и опасности для человека нередко превосходят контро­лируемые (SО₂, углеводороды). Необходимость комплексного уче­та всех опасных загрязнителей атмосферы производственных объ­ектов обусловлена также тем, что большинство их (окислы азота, сернистый газ, окись углерода и оксиданты) названы в 1972 г. ко­митетом экспертов, наиболее распространенными загрязнителями воздуха Земли.

Большое число источников загрязнений и сложность химическо­го состава выбросов выдвигают необходимость обстоятельной оцен­ки их влияния на условия труда и жизни человека. Вместе с тем для основных производственных объектов газовой промышленнос­ти, разрабатывающих и перерабатывающих сероводородсодержащие газы, таких исследований не проводилось. Газ Оренбургского газоконденсатного месторождения, содержащий от 1,5 до 4,5 % H₂S, весьма актуализировал эту проблему. Помимо опасного хро­нического отравления сероводород и другие яды способны изме­нять работу ответственных анализаторных систем организма чело­века, его поведение. Последние имеют важное значение для без­опасности труда и эффективной работы.

Отсутствие информации о количествах вредных выбросов объ­ектами добычи, подготовки и переработки газа не дает возмож­ности пока что оценить их реальное влияние на условия труда и окружающую среду и выдвигает необходимость комплексного изучения и оценки всех источников, опасности их для человека и окружающей среды.

Более полно эти проблемы изучались на примере предприятий, добывающих и перерабатывающих сернистые нефти. Информация о составе и масштабах загрязнений, об опасности, которую они представляют для работающих и окружающей среды, здесь более обширна. В работе, например, приводятся данные по выбро­сам нефетеперерабатывающего завода. Эти выбросы достаточно велики. Вредные вещества, выделяющиеся на НПЗ мощностью 12 млн. т, составляют, т/год:

Углеводороды Сероводород Окись углерода Сернистый ангидрид
190000 640 219000 115000

Вместе с тем более сложная технология и состав газа на про­изводственных объектах газовой промышленности позволяют пред-

таблица 2

Количество положительных проб (%) атмосферного воздуха, отобранных в стационарных точках

Весенне-летний период Осенне-зимний период

Расстояние от

Производственного H₂S H₂S

объекта, км

1 94 6 94,0 80 0 72,2 55,0 52,5

2 5 76,0 80,5 50,5 56,5 26,6 37,5

20 63,5 58,0 35,0 56,1 5, 14,0

полагать, что выбросы предприятий по переработке газа более опасны и экологически значимы, чем выбросы в нефтяной промыш­ленности.

При переработке нефти с содержанием сероводорода около 3 % концентрация Н₂S на рабочих местах оказывается в 3—20 раз вы­ше, чем при переработке нефти с 1,5%-ным содержанием серово­дорода. Все пробы на сероводород, отобранные в 1,5 км от НПЗ, являются положительными.

Результаты исследований по изучению загрязнения воздуха в окрестности крупного нефтехимического комплекса приведены в табл. 2.

Добыча и переработка сероводородсодержащих газов, токсич­ность и летучесть компонентов которых выше, чем у нефтей, спо­собствуют выделению больших количеств газа в атмосферу, явля­ются более опасными по загрязнению воздуха и других экологиче­ских объектов по сравнению с природным газом, свободным от Н₂S.

1.4. Опасность локальных выбросов на объектах переработки сероводородсодержащего газа.

Объемы добычи, подготовки и переработки природного газа не­прерывно растут. Такое быстрое увеличение добычи предполага­ется обеспечить преимущественно за счет ввода в эксплуатацию месторождений северных, южных и юго-восточных районов СССР. Природный газ этих месторождений во многих случаях содержит токсичный и агрессивный сероводород. Концентрация этого опас­ного яда в составе газов месторождений (%): Оренбургского 1,5— 4,5, Мубарекского — 6, а вновь открытого Астраханского — 30. 'Сложный химический состав газа требует комплексной технологии его переработки и характеризуется большой насыщенностью обору­дования. В процессе переработки происходит разрушение и износ оборудования, в результате чего выделяются в окружающую среду ^в опасных объемах сероводород и сопутствующие ему токсичные сернистые, азотные и другие соединения. Высокий уровень безопас­ности труда, предотвращение выбросов в окружающую среду пред­полагают глубокое изучение основных источников, их состава и

структуры, объемов, характера превращений, продолжительности существования и распространения вредных веществ в атмосферном воздухе и т. д..

До исследований в настоящее время отмечался некоторый про­бел в наших знаниях о составе, структуре и свойствах внешней газодинамики на производственных объектах газовой промышлен­ности. Это приводило к тяжелым осложнениям в работе. На при­мере Оренбургского газохимического комплекса авторы предпри­няли попытку восполнить этот пробел. Ниже излагаются основные результаты этих исследований.

Основными источниками вредных выбросов в пределах пром-площадки Оренбургского газоконденсатного месторождения явля­ются: газоперерабатывающий завод ОГПЗ, установки комплекс­ной подготовки газа УКПГ, скважины в период их продувки, обо­рудование устья скважин и внутренние трубопроводы при наличии в них неплотностей.

В экологическом отношении источники' вредных веществ раз­нообразны и рассредоточены на площади около 2000 км².

Опасные выбросы содержат сероводород, углеводород, угле­кислый газ и меркаптаны, входящие в состав природного газа и конденсата, а также продукты их окисления: SО₂, СО, СО₂, сажу, образующиеся при сжигании газа, SО₃ — продукт дальнейшего окисления SО₂, окислы азота, образующиеся из атмосферного азо­та при сжигании газа, бенз(а)пирен, выделяющийся в воздух при неполном сгорании газов, а также используемые в техноло­гическом процессе метанол, аммиак, диэтиленгликоль и др.

К основным источникам газовыделений на ОГКМ относятся шесть производственных объектов: тепловая электроцентраль (ТЭЦ), предприятия управления буровых работ (УБР), установка комплексной подготовки газа (УКПГ), установка трансгаза и га­зоперерабатывающий завод.

В составе вредных выбросов в каждом из указанных выше ис­точников более девяти компонентов: С _n Н _2n +2, Н₂S, SО₂, SО₃, N0 _x, СО₂, СО, RSН, СН₃ОН и др. Каждый отдельный источник пред­ставляет неодинаковую экологическую и токсикологическую опас­ность для человека, фауны, флоры, воздуха, воды и почвы, имеет разный состав, концентрацию отдельных компонентов, температу­ру к объем. Состав, структура и состояние вредных веществ в вы­бросе свидетельствуют о неодинаковом воздействии их на эколо­гически значимые объекты, химическое превращение (трансфор­мацию) в атмосфере, распространение, накопление и т. д. Влияние одних источников, по этой причине, ограничивается только рабо­чей зоной (утечки), других — рабочей зоной и объемно-простран­ственной средой производственного объекта (дымовые трубы), третьих — рабочей зоной, объемно-пространственной средой и ближней и дальней окрестностью предприятия, месторождения (продувка скважин, свечи и др.).

1.5. Сернистые соединения как загрзнители атмосферы

В ходе научно-технической революции масштабы воздействия за­грязнений на природу стали превышать ее восстановительный по­тенциал. Объем загрязняющих веществ в воздухе, воде, почве, непрерывно растет. Окружающая природная среда неотразимо и опасно изменяется в региональном и локальном измерении.

Значительная часть месторождений нефти и газа содержит сернистые соединения. Использование природного газа быстро расширяется. Этому благоприятствуют возможность легкой транс­портировки природного газа к потребителю; способность газа рав­номерно смешиваться с окислителем и гореть с более высокой тех­нологической и экономической эффективностью по сравнению с другими видами топлива; все процессы по добыче, подготовке и переработке газа легко автоматизируются и т. д.

Понятно, что с ростом объемов потребления природного газа, а особенно с освоением в крупных масштабах месторождений при­родного газа с большим содержанием сероводорода удельный вклад сероводорода и других сернистых соединений в загрязнение окружающей среды все более увеличивается. Производственные объекты газовой промышленности еще долго будут оставаться источниками опасного загрязнения окружающей среды и особенно атмосферы. Это означает, что обстоятельное изучение различных аспектов загрязнения атмосферного воздуха, а особенно трансфор­мации газов и газовых смесей, состава, структуры и свойств серусодержащих веществ и др. будет весьма актуальным в видимый

период будущего.

По данным ряда исследователей, все возрастающее загрязне­ние атмосферы сернистыми соединениями обязано источникам антропогенного и природного происхождения (табл. 3).

таблица 3

Содержание сернистых соединений в атмосфере Земли