Виробництво та розподіл газу.Циклон

Неправильна експлуатація надр сприяє зміні їх природного стану і веде до деформації.

Практично весь видобутий природний газ, нафту та їх продукти транспортуються в райони переробки трубопроводами - єдино можливого виду транспорту в існуючих природно-кліматичних умовах.

Головною особливістю трубопровідного транспорту є значна довжина трубопроводів, що становить близько 66 тис. км, і великий обсяг вантажопотоків. На його частку доводиться більше 80% вантажів, що перевозяться всіма видами транспорту.

За умови дотримання технологій прокладання та експлуатації трубопровідний транспорт є найбільш економічним і екологічно чистим порівняно з іншими видами транспорту: автомобільним, повітряним, водним і залізничним.

Тим не менш, при будівництві і при експлуатації трубопроводів має місце техногенний вплив на навколишнє природне середовище. Відбувається порушення рослинного покриву, величини та режиму стоку, водного режиму. Крім того, наголошується тепловий вплив, яке веде до значної зміни інженерно-геологічних умов по трасах трубопроводів, що особливо істотно для вічній грунтів і може сприяти активізації таких процесів, як термокарст і термоерозія.

При аварійних ситуаціях відбувається забруднення атмосфери, підстилаючих грунтів та водойм на значних територіях.

Забруднення навколишнього середовища завдає, з одного боку, збиток деяким галузям народного господарства округу, з іншого - здоров'ю його населення. Людині доводиться розплачуватися за наслідки нераціональної експлуатації природних ресурсів.

4.3.  Характеристика основних забруднюючих речовин та їх впливу на людину

Від підприємств газонафтопереробної та нафтохімічної промисловості в повітря у великих кількостях надходять вуглеводні, діоксид сірки, оксиди азоту, сірководень, аміак, хлор, фенол, формальдегід, ацетон, бензол, толуол та інші речовини.Значні втрати вуглеводнів (CnHn) та інших речовин на нафтопереробних і нафтохімічних промислових підприємствах, призводять до забруднення атмосферного повітря, - свідчення необхідності розробки та реалізації заходів щодо зниження викидів і виділень. Шкідливі гази потрапляють в повітря в результаті спалювання палива для потреб промисловості,опалення осель, роботи транспорту, спалювання й переробки побутових і промислових відходів.

Ацетон. Вважається, що ацетон малотоксичний, також вважається, що він не викликає хронічних хвороб при використанні основних методів пересторог при роботі з ним. Ацетон має збудливу і наркотичною дією, вражає центральну нервову систему, здатний накопичуватися в організмі, у зв'язку з чим токсичну дію залежить не тільки від його концентрації, а й від часу впливу на організм. ЛД50 для мишей при вдиханні протягом 4-х годин - 44 г / м ³. Для людини ЛД50 оцінюється в 1,159 г / кг. ГДК 200 мг / м ³.

Через високу летючості, значна частина ацетону випаровується в атмосферу, де період напіврозпаду під дією ультрафіолету становить 22 діб. ЛД50 для риб 8,3 г / л протягом 96 годин, а період напіврозпаду в даному середовищі від 1 до 10 діб. Ацетон може викликати значне зниження рівня кисню у воді з-за споживання його мікроорганізмами.

Одна з основних небезпек при роботі з ацетоном - його легкозаймистість. Температура займання 465 ° C, температура спалаху -20 ° C. Повітряні суміші, що містять від 2,5% до 12,8% (за об'ємом) вибухонебезпечні. З цим необхідно рахуватися, оскільки ацетон швидко випаровується, і утворюється хмара може поширитися до місця займання (нагрів або іскра) далеко від місця роботи з ним.

Аміак - активне й «їдке» з'єднання (їдкість кислот і лугів проявляється в

тому, що великі кількості іонів Н + або ОН-роз'їдають живу тканину рослин, тварин і, природно, людини; втім, неживу «тканину» вони теж роз'їдають). Проте якщо замінити в аміаку один, два або всі три атоми водню на органічні радикали, то «їдкість» істотно знижується, а основні властивості залишаються.

Тварини і людина використовують вже приготовані рослинами азотвмісні

органічні сполуки, тому для нас з вами аміак, безумовно, отрута. При

попаданні на шкіру концентрований розчин аміаку викликає хімічні

опіки, при вдиханні великої кількості аміаку може наступити набряк легенів -

реакція організму на вдихання майже всіх їдких речовин. Однак, як і багато інших отрути, у малих дозах аміак робить позитивний

вплив на організм: 10%-й розчин аміаку у воді використовують в медицині для

стимуляції дихання (його не п'ють, звичайно, а просто дають понюхати), центральної нервової системи і т. п.

Склад природного газу: близько 90 % — метан, 10 % — етан, пропан, бутан, пентан.

Побіжний газ зустрічається в нафтових родовищах, нерідко утворюючи над родовищем так звану «газову шапку». У побіжному газі міститься менше метану, ніж у природному, але більше етану, пропану й інших вуглеводнів.

Насичені вуглеводні і перш за все метан є найбільш поширеними на Землі сполуками Карбону. Так, метан утворює гігантські родовища природного газу і  газових гідратів. газоподібні насичені вуглеводні у вигляді розчину входять до складу нафти.

З вуглеводнів в атмосферному повітрі найбільше часто зустрічається метан, що є наслідком його низької реакційної здатності. Вуглеводні мають наркотичну дію, викликають головний біль, запаморочення. При вдиханні протягом 8 годин випаровувань бензину з концентрацією більш 600 мг/м3 виникають головні болі, кашель, неприємні відчуття в горлі.

При спалюванні палива у двигунах внутрішнього згоряння (автомобілі) в атмосферне повітря можливий вступ великої кількості оксиду вуглецю .

Оксид вуглецю легше повітря, тому значна частина його несеться у верхні шари повітря й приземный шар атмосфери забруднюється порівняно мало. Однак іноді поблизу великих промислових підприємств можна виявити оксид вуглецю, концентрація якого рівна 100-300 т/и3.

При спалюванні палива в атмосферу викидається також багато оксиду вуглецю (II) (вигарний газ) - продукту неповного згоряння ( при спалюванні 1 т палива утворюється 20 кг оксиду вуглецю). Цей газ є надзвичайно токсичним. Він не має кольори й заходу, не дратує слизувату оболонку, що підсилює небезпека отруєння ім. Володіючи підвищеною спорідненістю до гемоглобіну крові, в 200- 300 раз перевищуючим спорідненість гемоглобіну до кисню, оксид вуглецю зв'язує його, утворюючи карбоксигемоглобин, внаслідок чого в тканинах розвивається кисневе голодування. Із крові оксид вуглецю дифундує в тканині, порушуючи в них активність дихальних ферментів і, отже, тканинний подих. Особливо чутливі до кисневого голодування клітки нервової системи

У легких випадках отруєння спостерігається головний біль, вага в голові, слабість, запаморочення, нудота, блювота, у більш важких - втрата свідомості, судороги. Середньодобова ПДК оксиду вуглецю (II) в атмосфернім повітрі становить 1 мг/м3, максимально разова - 6 мг/м3.

Оксиди азоту NOx (NO + NO2) – усі оксиди азоту, які містять викиди, є прямим продуктом згорання в двигуні. Основними є NO і NO2, оскільки обсяги решти (N2O, N2O3, N2O4, N2O5 і випари HNO3) не є визначальними.

Оксиди азоту NOx утворюються під час згорання в двигуні, коли кисень реагує з азотом за високих температур згорання (α > 1, Т > 1600 К). Кількість утворюваних NOx суттєво залежить від температури згорання (тобто від навантаження на двигун).

Найбільший вміст NOx у викидах за α ~ 1, тобто має місце стехіометричний склад суміші, тому що тоді температура циклу максимальна. Зниження вмісту NOx при α > 1 спричинено зниженням температури в камері згорання, через втрати теплоти на нагрівання надмірної кількості повітря.

Оксиди азоту NOx також беруть участь у вторинному забрудненні (спричиняють фотохімічний смог, руйнацію озонового шару), разом з оксидами сірки спричиняють кислотні дощі .

Оксид азоту (II) NO – безбарвний, без запаху і відносно нетоксичний.

У викидах 95…98% NOx припадає на NO, який надходячи в атмосферу окиснюється до NO2.

Оксид азоту (IV) NO2 – бурого кольору, їдкий і надзвичайно токсичний. Є каталізатором утворення фотохімічного смогу. Його пікові концентрації більш шкідливі, ніж сумарні викиди .

Оксиди азоту NO та NO2 є продуктами побічних реакцій згорання. Співвідношення N2O/NO дуже низьке, зокрема для бензинових двигунів, – до 0,02.

Оксид азоту (I) N2O – “звеселяючий газ, закис азоту”. Побічний продукт функціонування каталітичного нейтралізатора в деяких робочих режимах. На N2O припадає 1% усіх парникових газів, проте він спричиняє парниковий ефект в 300 разів сильніший за CO2.

Чинне законодавство спрямоване на унормування сумарних викидів NOx, але, вірогідно, в майбутньому N2O підлягатиме окремому нормуванню.

Вміст сполук сірки у викидах, як правило, зводять до одного компоненту – SO2. Оксид сірки (ІІ) SO2 – “сірчистий газ” – безбарвний.

Причиною утворення є вміст сірки у нафті 0,5…4,0%, в бензині та дизельному паливі – до 0,2%. Під час згорання палива сірка виділяється з палива і окиснюється з утворенням SO3. У сполученні з водою H2O оксид сірки SO2 перетворюється на Н2SO3, а сірчаний ангідрид SO3 – на Н2SO4.

Окрім шкідливого впливу на довкілля, сірка прискорює зношення двигуна, руйнує каталітичні нейтралізатори, спричиняє корозію, особливо якщо її вміст перевищує 0,2%. Проте сірка має мастильні властивості, тому за вмісту сірки 0,1…0,2%, у паливо немає необхідності додавати протизношувальні присадки.

Також викиди SO2 спричиняють утворення кислотних опадів, корозію металів, пошкодження будівель і пам’яток культури .

Сірководень H2S – є побічним продуктом очищення нафти, природного газу, іноді є складником викидів транспортних засобів

4.4. Засоби очищення викидів, що можуть бути використані для забруднюючих речовин, що утворюються при видобуванні та переробці природного газу.

В даний час для очищення природного газу від H2S і СО2 використовують такі процеси:

1) хемосорбційні процеси, засновані на хімічній взаємодії H2S і СО2 з активною частиною абсорбенту;

2) процеси фізичної абсорбції, в яких витяг кислих компонентів відбувається за рахунок їх розчинності в органічних поглиначах;

3) комбіновані процеси, що використовують одночасно хімічні і фізичні поглиначі;

4) окислювальні процеси, засновані на незворотному перетворенні поглиненого сірководню в сірку;

5) очищення природного газу від сірководню може проводитися і з використанням адcорбціонних процесів, заснованих на витягу компонентів газу твердими поглиначами - адсорбентами.

Очищення природного та інших газів від сірководню може здійснюватися різними методами. Вибір процесу очищення природного газу від сірчистих сполук в кожному конкретному випадку залежить від багатьох факторів, основними з яких є: склад і параметри сировинного газу, необхідний ступінь очищення і область використання товарного газу, наявність і параметри енергоресурсів, відходи виробництва та ін

Аналіз світової практики, накопиченої в області очищення природних газів, показує, що основними процесами для обробки великих потоків газу є абсорбційні з використанням хімічних і фізичних абсорбентів і їх комбінації.

Окислювальні та адсорбційні процеси застосовують, як правило, для очищення невеликих потоків газу, або для тонкої очистки газу.

Для порівняння в таблиці наведено перелік основних процесів, що застосовуються для очищення різних газів за кордоном, і число діючих установок.

Таблиця 1

Природний газ - це корисна копалина. Газ, так само як нафта і вугілля, утворився в земних надрах з органічних речовин тваринного походження (тобто відкладень давно жили організмів) під дією високих тисків і температур.

Розділ 5. Характеристика очисного обладнання

5.1. Загальний принцип дії

Циклони - найбільш поширені пристрої для очищення газових потоків від пилу. Одним із них є циліндричний циклон, конструкція якого розроблена в НДіО ГАЗ (рис. 6).

Рис.6 Циліндричний циклон із підводом газу по дотичній до

внутрішньої поверхні корпусу:

1- циліндрична частина корпусу; 2 - подача доочищеного газу; 3 - конусна часів на корпусу; 4 - відведення пилу, 5 - відведення очищеного газу

Газовий потік входить в циліндричну частину корпусу по дотичній до внутрішньої поверхні із швидкістю 18...20 м/с, утворюючи тим сами відцентрову силу, яка відкидає тверді частинки до стінок. Ці частинки поступово сповзають у конусну частину корпусу і далі в приймальний бункер, а очищений від пилу газ залишає циклон через центральну відвідну трубу.

Рис.7 Конусний циклон

  1-вхідний патрубок;  2-корпус, З - вихідний патрубок: 4 - скид пилу

НДІОГАЗ розробив також конструкцію конусних циклонів (рис.7). особливістю яких і значно менша висота циліндричної частини (дорівнює висоїі вхідного патрубка) і, навпаки, більша висота конусної частини.

5.2. Переваги та недоліки

Циклонні апарати завдяки дешевизні та простоті будови і обслуговування, порівняно невеликому опору і високій продуктивності є найрозповсюдженішим типом сухого механічного пиловловлювача.

Циклонні пиловловлювачі мають такі  переваги:

-   відсутність рухомих частин в апараті;

-  надійне функціонування при температурах газів майже до 500°С без будь-яких конструктивних змін (якщо передбачається використання більш високих температур, то апарати можна виготовляти із спеціальних матеріалів);

-  можливість вловлювання абразивних матеріалів при захисті внут-рішньої поверхні циклонів спеціальним покриттям;

-  пил вловлюється в сухому виді;

-  гідравлічний опір апаратів майже постійний;

-  апарати успішно працюють при високих тисках газів;

-  пиловловлювачі надто прості у виготовленні;

-  зростання запиленості газів не приводить до зниження фракційної ефективності очищення.

Недоліки циклона: