Дипломный проект - Разработка технологии очистки выбросов установки ЭЛОУ-АВТ

Рассмотрена нефтеперерабатывающая промышленность как источник загрязнения окружающей среды на примере установки ЭЛОУ-АВТ.
Проанализирована эксплуатации установки в аварийном и штатном режимах работы.
Исследованы условия труда оператора ЭЛОУ-АВТ, а также предложены мероприятия по улучшению условий труда.
Разработана принципиальная технологическая схема очистки отходящих газов. Выполнен расчет оборудования, материальный баланс очистки газов.
Выполнена оценка экоэффективности очистки выбросов ЭЛОУ-АВТ.

Содержание
Введение    6
1 НЕФТЕПЕЕРАБАТЫВАЮЩАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ КАК ИСТОЧНИК ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ    9
1.2 Современное состояние проблемы загрязнения окружающей среды   в мире, РФ и РБ нефтеперерабатывающей промышленностью    14
1.2.1 Загрязнение атмосферы предприятиями нефтеперерабатывающей промышленности    20
1.2.2 Загрязнение гидросферы предприятиями нефтеперерабатывающей промышленности    25
1.2.3 Загрязнение литосферы предприятиями нефтеперерабатывающей промышленности    27
1.3 Характеристика воздействия техногенного загрязнения на среду обитания    28
1.3.1 Поведение приоритетных загрязняющих веществ в атмосфере, гидросфере и литосфере    28
1.3.2 Влияние загрязнения на биоту и человека    30
2 РИСК – АНАЛИЗ ВОЗДЕЙСТВИЯ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ПРЕДПРИЯТИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ И ЧЕЛОВЕКА (НА ПРИМЕРЕ УСТАНОВКИ ЭЛОУ-АВТ)    36
2.1 Общие сведения о филиале ПАО АНК «Башнефть» «Башнефть-Новойл»    36
2.1.1 Схема расположения и структурные подразделения филиала ПАО АНК «Башнефть» «Башнефть-Новойл»    37
2.1.2 Характеристика технологических процессов на установке ЭЛОУ-АВТ    42
2.1.3 Баланс входных и выходных материальных потоков воздействия объекта на окружающую среду    45
2.2 Анализ функционирования установки ЭЛОУ-АВТ в штатном режиме    46
2.2.1 Структурный анализ проблемы взаимодействия нефтеперерабатывающий промышленности с окружающей средой с использованием операций декомпозиции и агрегирования    47
2.2.2 Обеспечение безопасных условий труда на рабочем месте оператора установки ЭЛОУ-АВТ 55
2.2.2.1Идентификация опасных и вредных производственных факторов    55
2.2.2.2Разработка мероприятий по улучшению условий труда на рабочем месте оператора ЭЛОУ-АВТ    67
2.3 Оценка потенциального риска здоровью населения, связанного с загрязнением атмосферы    78
2.4 Анализ функционирования установки ЭЛОУ-АВТ в аварийном режиме    80
2.4.1 Установка ЭЛОУ-АВТ как пожаровзрывоопасный объект    80
2.4.2 Анализ риска с помощью дерева отказов и дерева событий    86
2.4.3 Прогноз обстановки при реализации наиболее вероятного  сценария   развития   чрезвычайной ситуации  на  установке ЭЛОУ-АВТ    88
2.3.4 Расчет интенсивности теплового излучения пожара пролива    88
2.4.5 Оценка  индивидуального  риска   в    случае реализации наиболее вероятного сценария развития событий    94
2.4.6 Способы и средства обеспечения безопасного функционирования установки ЭЛОУ-АВТ    95
2.4.6.1Расчет молниезащиты установки ЭЛОУ-АВТ    96
3   РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ОХРАНЕ АТМОСФЕРЫ И  РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЮ    105
3.1 Анализ существующих ресурсо- и природосберегающих технологий    105
3.1.1 Методы очистки газов от оксидов азота    105
3.1.1.1Абсорбционные методы очистки газов от оксидов азота    106
3.1.1.2Адсорбционные методы очистки газов от оксидов азота    117
3.1.1.3Каталитическая очистка газов от оксидов азота    121
3.1.2 Методы очистки газа от диоксида серы    124
3.1.2 Комбинированные методы очистки газов от оксидов серы и азота    126
3.1.4 Методы очистки газа от диоксида углерода    130
3.1.4 Патентная проработка природо- и ресурсосберегающих технологий    132
3.2  Обоснование выбора ресурсо- и природосберегающей технологии очистки дымовых газов от оксидов углерода, серы и азота.    135
3.3 Разработка системы защиты атмосферы    137
3.3.1.1Расчет абсорбера (А2)    138
2.3.2 Материальный баланс ресурсо- и природосберегающей технологии    151
3.4  Эколого – экономическое обоснование и оценка эффективности предлагаемых мероприятий 155
Выводы    160
Список литературы    163
Приложение    168

На современном НПЗ установки АВТ являются головными во всей технологической цепи переработки нефти и определяют мощность завода в целом. Общее число дистиллятов, выделяемых из нефти на АВТ, колеблется от 7 до 10, и каждый из них направляется на дальнейшие операции (очистка, облагораживание химического состава, каталитическая переработка) <10>.
Установка ЭЛОУ-АВТ предназначены для удаления солей и воды из нефти и атмосферно-вакуумной первичной перегонки нефти с получением бензиновых и керосиновых фракций, дизельного топлива, вакуумного газойля, гудрона. 
Остановимся более подробно на технологических процессах, протекающие на установке ЭЛОУ-АВТ. 
Переработка нефти на ЭЛОУ-АВТ  сопровождается нагревом, обессоливанием и ректификацией нефти.
В качестве побочной продукции образуется сухой газ, используемый в качестве сырья   абсорбционной газокаталитической установке (АГФУ). На всех установках АВТ газообразные выбросы вакуумсоздающих систем сжигаются в технологических печах. В качестве антикоррозионного реагента используется аммиачная вода, содо–щелочной раствор, ингибитор коррозии.
Основное оборудование: печи трубчатые, колонны ректификационные, теплообменники, емкости, насосы, эжектор.
На всех этапах переработки нефти происходит воздействие на окружающую среду: атмосферу, гидросферу, литосферу. При эксплуатации установки ЭЛОУ-АВТ образуются сбросы, выбросы, отходы.  
Основным источником поступления загрязняющих веществ в атмосферу является дымовая труба, откуда отходят такие загрязняющие вещества как: оксиды азота, диоксид серы, диоксид углерода, метан и бенз(а)пирен. Кроме дымовой трубы, в атмосферу поступают загрязняющие вещества с неорганизованных источников. 
В технологической схеме очистки дымовых газов технологических печей ЭЛОУ-АВТ используется абсорбционная очистка газа от оксидов азота и серы, а также от углекислого газа. 

Техническая характеристика абсорбера тарельчатого:
1. Аппарат предназначен для очистки газовой смеси от СО2.
2. Давление в колонне - 2 МПа.
3. Температура среды в колонне - 30°С.
4. Среда в аппарате - не токсичная.
5. Тип тарелок - клапанные.
6. Число тарелок -8.

Выводы
1. Охарактеризована установка первичной переработки нефти ЭЛОУ-АВТ как источник воздействия на среду обитания. Проанализирован состав выбросов, сбросов, отходов предприятия. Оценены объемы, виды и характеристики загрязняющих веществ, поступающих в окружающую среду при функционировании нефтеперерабатывающего завода. Установлено, что в выбросах приоритетным загрязняющими веществами являются диоксид серы, оксиды азота и углекислый газ. Приведена общая балансовая схема материальных потоков в системе «производство - окружающая среда» на нефтеперерабатывающем заводе. Обоснована необходимость проектирования систем защиты атмосферы.
2. Оценено воздействие НПЗ на окружающую среду и человека в штатном и аварийном режимах функционирования. Выявлено, что нефтеперерабатывающая промышленность относится к классу высокого риска вследствие воздействия факторов производственной среды. Выявлены основные производственные факторы, характерные для нефтепереработки, это: физические (подвижные части оборудования, повышенные уровни шума и вибрации, недостаточная освещенность и т.д.), химические (повышенный уровень загрязняющих веществ в воздухе рабочей зоны), психофизиологические.
Рассмотрено рабочее место оператора ЭЛОУ-АВТ, которое как находится в помещении операторной, так и на территории установки. Выявлены особенности работы установки и наиболее опасные участки установки. Определены опасные и вредные производственные факторы, воздействующие на оператора. Произведена оценка показания таких параметров производственной среды, как: шум, параметры микроклимата, освещенности, химического загрязнения воздуха рабочей зоны, проведена оценка тяжести и напряженности трудового процесса. Проведена оценка
класса условий труда по соответствующим факторам, а именно: химический – 2, шум – 2, микроклимат -2, освещение -3.1, тяжесть труда -2, напряженность труда – 2. Определен общий класс условий труда – 3.1 (вредный). Предложены мероприятия по обеспечению оптимальных условий труда. По результатам расчета звукоизоляции помещения операторной, требуется замена материала стен и дверей. Согласно результатам расчета освещения необходимы 5 люминисцентных ламп типа ЛХБ, расположенных в шахматном порядке. Рассчитан потребный воздухообмен для удаления избытка тепла, выделяемых работниками, оборудованием, системой освещения, солнечной радиацией. Подобран вентилятор – осевой канальный вентилятор ВОК-3,0-220 В, мощностью 34 Вт и производительностью 1500 об/мин.
Проведен анализ возможного развития аварий с помощью «дерева отказов» и «дерева событий», выяснено, что вероятность возникновения головного события составляет  . Проведен расчет интенсивности теплового излучения в зависимости от расстояния от источника излучения. Рассчитаны значения индивидуального риска по полученным значениям интенсивности теплового излучения. Рассмотрены способы защиты  установки ЭЛОУ-АВТ от поражающих факторов, проведен расчет молниезащиты двумя способами: с помощью двойного тросового молниеотвода и двух двойных стержневых молниеотводов. Сравнительный анализ полученных результатов показал, что организация двух двойных стержневых молниеотводов сопровождается большей металлоемкостью, но характеризуется меньшей высотой молниеотвода.
3. Разработана принципиальная технологическая схема очистки отходящих газов трубчатых печей ЭЛОУ-АВТ, которая включает следующие процессы:   абсорбцию оксидов серы и азота раствором карбамида и абсорбцию углекислого газа раствором МЭА. В результате абсорбции оксидов азота и серы образуется сульфат аммония, при регенерации раствора МЭА выделяется концентрированный углекислый газ. Произведен расчет абсорбционной тарельчатой колонны, показано, что для абсорбции углекислого газа требуется колонна высотой 6150 мм, диаметром 600 мм с 8 клапанными тарелками. Рассчитан материальный баланс разработанной технологии очистки выбросов установки ЭЛОУ-АВТ. 
4. Разработаны мероприятия для улучшения класса условий труда на рабочем месте оператора ЭЛОУ-АВТ. В качестве средств защиты от шума предложена звукоизоляция помещения, а также противошумные наушники. Рассчитано искусственное освещение методом использования светового потока. Выполнен расчет вентиляции при избыточном тепловыделении и подобраны соответствующие вентиляторы. Подобраны индивидуальные средства защиты.
5.Произведена оценка экоэффективности спроектированной системы защиты атмосферы. При реализации разработанной технологии очистки отходящих газов ЭЛОУ-АВТ предприятие приобретет дополнительную прибыль за счет уменьшения платежей за выбросы загрязняющих веществ. Кроме того, утилизируя полученные в процессе очистки отходящих газов сульфат аммония и диоксид углерода, предприятие может получить дополнительную прибыль.