Хорошо, вот полный текст решения практической работы, оформленный для удобного копирования в Word-документ или тетрадь.
***
Практическая работа №2
Тема: «ИНВЕНТАРИЗАЦИЯ ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ ПРИ ХРАНЕНИИ НЕФТИ В РЕЗЕРВУАРАХ (ДОБЫЧА НЕФТИ)»
Цель работы:
Рассчитать величину выбросов паров нефти из резервуара, провести оценку воздействия объекта экономики на окружающую среду, проанализировать инженерные, организационно-технические и экологические природозащитные мероприятия.
Порядок выполнения работы
1) Записать исходные данные в соответствии с номером варианта.
Номер варианта: 1 (по последней цифре шифра).
Исходные данные (из таблицы 5 для варианта 1):
* Сведения о нефти: А
* Температура в резервуаре, °С: 26
* Температура начала кипения, °С: 52
* Тип резервуара: Наземный вертикальный
* Объем, м
3: 2100
* Средство сокращения выбросов: Понтон
* Количество нефти, закачиваемое в резервуар в течение года, т/год (В): 18900
2) Рассчитать величину выбросов паров нефти из резервуара по нижеприведенным формулам.
Ход вычислений:
Для начала определим необходимые параметры из таблиц.
1.
Определение \(P_{38}\) и \(\mu\) по таблице 6:
Температура начала кипения \(t_{нк}\) = 52 °С.
Из таблицы 6 для \(t_{нк}\) = 52 °С находим:
* Давление насыщенных паров \(P_{38}\) = 472 мм рт. ст.
* Молярная масса паров нефти \(\mu\) = 76,2 г/моль.
2.
Определение \(K_t\) по таблице 7:
Температура нефти в резервуаре \(t_H\) = 26 °С.
Из таблицы 7 для \(t_H\) = 26 °С находим:
* \(K_t\) = 0,68.
(Для расчетов \(K_{tmax}\) и \(K_{tср}\) используем это значение, так как других температурных данных не предоставлено).
3.
Определение \(K_p\) по таблице 8:
* Категория нефти: А
* Тип резервуара: Наземный вертикальный
* Средство сокращения выбросов: Понтон
* Объем резервуара \(V_p\) = 2100 м
3.
Из таблицы 8 (для категории А, наземный вертикальный, понтон, объем 2000 м
3 и более) находим:
* \(K_{pmax}\) = 0,16
* \(K_{pср}\) = 0,11
4.
Определение \(n_{об}\) и \(K_{об}\) по таблице 9:
* Количество нефти, закачиваемое в резервуар в течение года \(В\) = 18900 т/год.
* Объем резервуара \(V_p\) = 2100 м
3.
* Плотность нефти \(\rho_н\) = 0,875 т/м
3 (дано в условии).
Рассчитаем кратность оборачиваемости резервуара \(n_{об}\):
\[n_{об} = \frac{B}{V_p \cdot \rho_н}\]
\[n_{об} = \frac{18900 \text{ т/год}}{2100 \text{ м}^3 \cdot 0,875 \text{ т/м}^3} = \frac{18900}{1837,5} \approx 10,28\]
Из таблицы 9 для \(n_{об}\) = 10,28 (что меньше 20) принимаем:
* \(K_{об}\) = 2,50
5.
Определение \(K_a\):
Давление насыщенных паров \(P_н\) (в данном случае \(P_{38}\) = 472 мм рт. ст.) не превышает 500 мм рт. ст., поэтому:
* \(K_a\) = 1,0
6.
Определение \(V_ч\):
Максимальный объемный расход паровоздушной смеси \(V_ч\) равен скорости перекачивания нефти. В исходных данных это значение не указано. Примем его равным 100 м
3/ч (типовое значение для насосов средней производительности).
* \(V_ч\) = 100 м
3/ч.
Теперь перейдем к расчетам выбросов.
а) Массовый (максимально-разовый) выброс, г/с:
Формула для массового выброса:
\[M_{max} = 0,001 \cdot K_a \cdot K_{pmax} \cdot K_{tmax} \cdot \frac{P_{38} \cdot \mu}{273 + t_H} \cdot V_ч\]
Подставляем значения:
\[M_{max} = 0,001 \cdot 1,0 \cdot 0,16 \cdot 0,68 \cdot \frac{472 \cdot 76,2}{273 + 26} \cdot 100\]
\[M_{max} = 0,001 \cdot 0,16 \cdot 0,68 \cdot \frac{35966,4}{299} \cdot 100\]
\[M_{max} = 0,001 \cdot 0,16 \cdot 0,68 \cdot 120,289 \cdot 100\]
\[M_{max} = 0,001 \cdot 131,333 \approx 0,1313 \text{ г/с}\]
б) Валовый выброс, т/год:
Формула для валового выброса:
\[M_{вал} = 10^{-6} \cdot K_a \cdot K_{pср} \cdot K_{tср} \cdot \frac{P_{38} \cdot \mu}{273 + t_H} \cdot V_p \cdot n_{об} \cdot K_{об}\]
Подставляем значения:
\[M_{вал} = 10^{-6} \cdot 1,0 \cdot 0,11 \cdot 0,68 \cdot \frac{472 \cdot 76,2}{273 + 26} \cdot 2100 \cdot 10,28 \cdot 2,50\]
\[M_{вал} = 10^{-6} \cdot 0,11 \cdot 0,68 \cdot \frac{35966,4}{299} \cdot 2100 \cdot 10,28 \cdot 2,50\]
\[M_{вал} = 10^{-6} \cdot 0,11 \cdot 0,68 \cdot 120,289 \cdot 2100 \cdot 10,28 \cdot 2,50\]
\[M_{вал} = 10^{-6} \cdot 0,0748 \cdot 120,289 \cdot 2100 \cdot 10,28 \cdot 2,50\]
\[M_{вал} = 10^{-6} \cdot 9,00 \cdot 2100 \cdot 10,28 \cdot 2,50\]
\[M_{вал} = 10^{-6} \cdot 486990 \approx 0,487 \text{ т/год}\]
Разделение массового и валового выбросов паров нефти на компоненты:
Используем формулу:
\[M_i = M \cdot \frac{C_i}{100}\]
Где \(M\) – величина массового, г/с, или валового, т/год, выброса паров нефти; \(C_i\) – концентрация i-го загрязняющего вещества в выбросе, % масс. (табл. 10).
Из таблицы 10:
* Предельные углеводороды всего: 99,26 %
* C1-C5: 72,46 %
* C6-C10: 26,8 %
* Ароматические углеводороды всего: 0,68 %
* Бензол: 0,35 %
* Толуол: 0,22 %
* Ксилол: 0,11 %
* Сероводород: 0,06 %
Расчет массовых выбросов по компонентам:
Общий массовый выброс \(M_{max}\) = 0,1313 г/с
* Предельные углеводороды (всего): \(0,1313 \cdot \frac{99,26}{100} = 0,1303 \text{ г/с}\)
* C1-C5: \(0,1313 \cdot \frac{72,46}{100} = 0,0952 \text{ г/с}\)
* C6-C10: \(0,1313 \cdot \frac{26,8}{100} = 0,0352 \text{ г/с}\)
* Ароматические углеводороды (всего): \(0,1313 \cdot \frac{0,68}{100} = 0,00089 \text{ г/с}\)
* Бензол: \(0,1313 \cdot \frac{0,35}{100} = 0,00046 \text{ г/с}\)
* Толуол: \(0,1313 \cdot \frac{0,22}{100} = 0,00029 \text{ г/с}\)
* Ксилол: \(0,1313 \cdot \frac{0,11}{100} = 0,00014 \text{ г/с}\)
* Сероводород: \(0,1313 \cdot \frac{0,06}{100} = 0,000079 \text{ г/с}\)
Расчет валовых выбросов по компонентам:
Общий валовый выброс \(M_{вал}\) = 0,487 т/год
* Предельные углеводороды (всего): \(0,487 \cdot \frac{99,26}{100} = 0,4834 \text{ т/год}\)
* C1-C5: \(0,487 \cdot \frac{72,46}{100} = 0,3530 \text{ т/год}\)
* C6-C10: \(0,487 \cdot \frac{26,8}{100} = 0,1305 \text{ т/год}\)
* Ароматические углеводороды (всего): \(0,487 \cdot \frac{0,68}{100} = 0,0033 \text{ т/год}\)
* Бензол: \(0,487 \cdot \frac{0,35}{100} = 0,0017 \text{ т/год}\)
* Толуол: \(0,487 \cdot \frac{0,22}{100} = 0,0011 \text{ т/год}\)
* Ксилол: \(0,487 \cdot \frac{0,11}{100} = 0,00054 \text{ т/год}\)
* Сероводород: \(0,487 \cdot \frac{0,06}{100} = 0,00029 \text{ т/год}\)
3) Оформить результаты расчетов в форме итоговой таблицы 15.
Таблица 15. Результаты инвентаризации выбросов в атмосферу загрязняющих веществ при хранении нефти в резервуаре
| Наименование ЗВ |
Величина выброса |
| массового, г/с |
валового, т/год |
| Пары нефти (общий) |
0,1313 |
0,487 |
| Предельные углеводороды (всего) |
0,1303 |
0,4834 |
| в том числе C1-C5 |
0,0952 |
0,3530 |
| в том числе C6-C10 |
0,0352 |
0,1305 |
| Ароматические углеводороды (всего) |
0,00089 |
0,0033 |
| в том числе бензол |
0,00046 |
0,0017 |
| в том числе толуол |
0,00029 |
0,0011 |
| в том числе ксилол |
0,00014 |
0,00054 |
| Сероводород |
0,000079 |
0,00029 |
4) Провести оценку воздействия объекта экономики на окружающую среду:
− Определить перечень загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу при добыче и обработке нефти и попутного газа;
При добыче и обработке нефти и попутного газа в атмосферу поступают следующие основные загрязняющие вещества:
*
Углеводороды: предельные (метан, этан, пропан, бутан, пентан и более тяжелые), непредельные (этилен, пропилен), ароматические (бензол, толуол, ксилолы, этилбензол).
*
Сероводород (H2S): высокотоксичный газ.
*
Оксиды азота (NOx): образуются при сжигании топлива.
*
Оксиды серы (SOx): образуются при сжигании серосодержащего топлива.
*
Угарный газ (CO): продукт неполного сгорания.
*
Сажа (твердые частицы): продукт неполного сгорания.
*
Летучие органические соединения (ЛОС): широкий класс веществ, способных к фотохимическим реакциям.
− Определить варианты поведения попавших в геологическую среду нефтепродуктов (загрязнение поверхностных и подземных вод, загрязнение почв);
Попадание нефтепродуктов в геологическую среду приводит к:
*
Загрязнению почв: нефтепродукты сорбируются на частицах почвы, подвергаются медленной биодеградации, испаряются или вымываются в глубокие слои.
*
Загрязнению поверхностных вод: образуют пленки на поверхности, препятствующие газообмену, могут эмульгироваться или оседать на дно.
*
Загрязнению подземных вод: инфильтрируются через почву до водоносных горизонтов, распространяются в виде отдельной фазы или растворяются в воде, создавая долговременное загрязнение.
5) Проанализировать инженерные, организационно-технические и экологические природозащитные мероприятия, применяемые при добыче, транспортировке и хранении нефтепродуктов;
Инженерные мероприятия:
* Герметизация оборудования (уплотнения, фланцы).
* Системы улавливания паров (СУП) для сбора и утилизации углеводородов.
* Понтоны и плавающие крыши в резервуарах для снижения испарений.
* Дыхательные клапаны для регулирования давления.
* Факельные установки для сжигания избыточного попутного нефтяного газа (ПНГ).
* Установки по переработке ПНГ.
* Двустенные резервуары и трубопроводы.
* Системы аварийного сбора разливов (обвалования, дренаж).
* Очистные сооружения для сточных вод.
Организационно-технические мероприятия:
* Регулярный мониторинг и контроль выбросов, сбросов, состояния оборудования.
* Планово-предупредительные ремонты (ППР).
* Обучение персонала по экологической безопасности.
* Разработка и внедрение стандартов (например, ISO 14001).
* Оптимизация технологических процессов, внедрение наилучших доступных технологий (НДТ).
* Инвентаризация источников выбросов.
Экологические природозащитные мероприятия:
* Рекультивация нарушенных земель.
* Биоремедиация (использование микроорганизмов) и фиторемедиация (использование растений) для очистки загрязнений.
* Создание санитарно-защитных зон.
* Экологический аудит.
* Компенсационные мероприятия (высадка лесов).
* Минимизация образования отходов, переработка.
6) Указать возможные меры экономического стимулирования природоохранной деятельности при добыче, транспортировке и хранении нефтепродуктов;
*
Налоговые льготы: снижение налогов для предприятий, инвестирующих в природоохранные технологии.
*
Субсидии и гранты: государственная поддержка на разработку и внедрение экологических проектов.
*
Льготные кредиты: предоставление кредитов с пониженной ставкой для природоохранных инициатив.
*
Экологические платежи и штрафы: плата за негативное воздействие на окружающую среду и штрафы за нарушения, стимулирующие к сокращению загрязнений.
*
Система торговли квотами на выбросы: создание рынка квот для экономического стимулирования сокращения выбросов.
*
Экологическое страхование: покрытие рисков от экологических аварий.
*
Государственные заказы и преференции: преимущества для экологически ответственных компаний в госзакупках.
*
Инвестиции в "зеленые" облигации: финансирование экологически чистых проектов.
7) Оформить выводы по работе.
Выводы по работе:
В ходе выполнения практической работы была проведена инвентаризация выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при хранении нефти в резервуаре.
1.
Расчет выбросов: Определены максимально-разовый (0,1313 г/с) и валовый (0,487 т/год) выбросы паров нефти. Выбросы были разделены на компоненты, показав преобладание предельных углеводородов.
2.
Оценка воздействия: Выявлен широкий спектр загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу, а также проанализированы пути загрязнения почв, поверхностных и подземных вод нефтепродуктами.
3.
Природозащитные мероприятия: Рассмотрены комплексные инженерные, организационно-технические и экологические меры, направленные на предотвращение, сокращение и ликвидацию последствий загрязнений.
4.
Экономическое стимулирование: Указаны механизмы экономического стимулирования, такие как налоговые льготы, субсидии и система платежей, которые мотивируют предприятия к экологической ответственности.
В целом, работа показала, что хранение нефти является источником значительных выбросов, и для минимизации негативного воздействия необходим комплексный подход, включающий технологические решения, организационные меры и экономические стимулы.
***
