Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Повышение экологической безопасности морской транспортировки нефти путем снижения эмиссии летучих органических соединений

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Повышение экологической безопасности морской транспортировки нефти путем снижения эмиссии летучих органических соединений"

На правах рукописи

Баскаков Сергей Павлович

ПОВЫШЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ МОРСКОЙ ТРАНСПОРТИРОВКИ НЕФТИ ПУТЕМ СНИЖЕНИЯ ЭМИССИИ ЛЕТУЧИХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ.

Специальность: 25.00.36 Геоэкология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2005

Работа выполнена в Государственной морской академии им. адм. С.О.Макарова

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Ф.М. Кацман

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор В.В. Яковлев, кандидат технических наук, О.Р.Крупнов

Ведущая организация:

Центральный научно исследовательский институт морского флота (ЦНИИМФ)

Защита диссертации состоится 27 декабря 2005 года в 17-00 часов в аудитории № 406 «б» на заседании диссертационного Совета Д212.197.03 при Российском государственном гидрометеорологическом университете по адресу: г. Санкт-Петербург, пр.Металлистов, д.3

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского государственного гидрометеорологического университета

Автореферат разослан 26 ноября 2005 года.

Ученый секретарь Диссертационного Совета Д.т.н., профессор

Бескид П.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы работы.

В РФ существует устойчивая тенденция строительства новых и совершенствования старых портов, осуществляющих перевалку нефти и нефтепродуктов Бурный рост танкерного судоходства вызывает обеспокоенность мировой общественности, прежде всего, вследствие высокой вероятности загрязнения нефтью, пока еще «благополучного» в этом плане, Балтийского моря. Тем не менее, загрязнение моря нефтью - это лишь видимая часть того огромного айсберга, который является угрозой окружающей среде, при морской транспортировке нефти.

Речь идет о загрязнении атмосферы выбросами летучих органических соединений (ЛОС), возникающими вследствие интенсивного испарения нефти при её хранении и транспортировке. По оценкам экспертов, удельные потери углеводородного сырья за счет испарения в процессе его перевалки составляют около 0,28 % от общего объема нефти, перевозимой морем. Выбросы ЛОС, с мирового танкерного флота в процессе морской транспортировки нефтяных грузов составляют от 4-х до 7-и миллионов тонн в год, что превышает общее количество нефти, попадающее в море в результате аварий танкерного флота боле чем в 115 раз. Образно говоря, ежегодно 25 танкеров типа УЬСС дедвейтом по 250 тысяч тонн каждый, полностью испаряется.

Но даже такие значительные количественные потери нефти не отражают того негативного воздействия, которое оказывают нефтяные пары на окружающую среду. Помимо того, что среди органических соединений, входящих в состав ЛОС, содержится достаточно большое число токсичных веществ, в ходе фотохимических реакций между оксидами азота (МОх) и некоторыми ЛОС образуется приземный озон, который по токсичности приравнивают к цианидам.

С выходом на полную мощность новых нефтяных терминалов в п. Приморск, п. Высоцк, б. Батарейной, п. Ломоносов, п. Калининград, с увеличением грузооборота нефти через п. Санкт-Петербург, к 2010 г. общий грузопоток нефти через порты Северо-Западного региона России может составить свыше 100 млн. т в год. При сохранении существующего положения, ежегодная эмиссия ЛОС при отгрузке нефти на танкеры только с российских терминалов в Финском заливе превысит 280 тысяч тонн.

Актуальность темы исследований определяется, прежде всего, следующими причинами:

1. Вступление в силу 15 мая 2005 года нового Приложения VI к Международной

конвенции по предотвращению загрязнения моря с судов (МАРПОЛ-73/78),

регламентирующего правила по предоп с танкеров

БИБЛИОТЕКА СПе •Э

ЛИОТЕКА (

и терминалов, потребует от РФ принятия в самые короткие сроки жестких мер по уменьшению выбросов ЛОС при перевалке нефти до разумного минимума.

2. Организационный механизм управления качеством атмосферного воздуха в Российской Федерации, а также обеспечивающее его функционирование нормагивно-методическое обеспечение разработаны не в полном объеме, а процедуры регулирования эмиссии ЛОС с танкеров и нефтяных терминалов не отражены в Российской нормативной базе.

3. Подписание РФ Протокола «О борьбе с подкислением, эвтрофикацией и приземным озоном» к Международной конвенции о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния 1979 г., требует сокращения выбросов ЛОС в Районах Регулируемого Выброса Загрязнений (РРВЗ), к которым относится весь Северо-запад РФ, до 165 тыс.тонн в год к 2010 году, что при условиях интенсивного развития морской перевалки нефти и стремительного увеличения объемов её хранения на нефтяных терминалах в данных регионах, делает проблему снижения эмиссии ЛОС практически до нулевых значений, наиболее актуальной.

Актуальность этой проблемы обусловила цель, задачи, содержание и структуру данной работы.

Целии и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка путей обеспечения экологической безопасности технологий морской транспортировки и хранения нефти на терминалах за счет снижения загрязнения атмосферного воздуха выбросами ЛОС.

Для достижения данной цели необходимо было решить следующие научные задачи:

1. Проанализировать действующие методики, применяемые в расчетах объёмов и интенсивности эмиссии ЛОС при заполнении береговых резервуаров нефтью.

2. Определить пути совершенствования данных методик расчетов и их адаптации для практических расчетов объёмов и интенсивности эмиссии ЛОС в морской практике

3. Провести сравнительный анализ и экологическую эффективность существующих технологий, применяемых для регулирования эмиссии ЛОС на нефтяных терминалах и танкерах.

4. Проанализировать методики расчета технологических параметров систем регулирования эмиссии ЛОС с точки зрения обеспечения экологической безопасности технологий перевалки нефти.

5. Сформировать основу для разработки комплексного метода расчета эмиссии ЛОС при морской транспортировке нефти.

6 Разработать практические рекомендации, необходимые для реализации системы управления качеством атмосферного воздуха применительно к танкерному флоту с учетом международных экологических стандартов. 7. Разработать рекомендации по повышению экологической безопасности технологий морской транспортировке нефти за счет применения современных технических систем регулирования эмиссии ЛОС на танкерах и терминалах

Объект исследования Объектом исследования является система обеспечения экологической безопасности технологий морской транспортировки и хранения нефти и выявление путей её совершенствования за счет сокращения выбросов ЛОС в атмосферный воздух с терминалов и танкеров.

На защиту выносятся рекомендации по повышению экологической безопасности технологий морской транспортировки нефти путем максимального сокращения эмиссии ЛОС, за счет использования экологически и технически безопасных технических систем регулирования эмиссии ЛОС и оптимизации режимов их эксплуатации.

Научная новизна диссертационной работы. В работе содержатся следующие результаты исследований, полученные впервые:

1. Определены пути адаптации существующих методик расчетов объёмов и интенсивности эмиссии ЛОС при наливе нефти и нефтепродуктов в резервуары применительно к нефтяным танкерам; 2 Определены оптимальные режимы эксплуатации технологических установок, обеспечивающие максимальное сокращение выбросов ЛОС при заданных значениях концентрации ЛОС в очищаемых газовых потоках и максимальной интенсивности этих потоков.

3. Проведена оценка экологической эффективности наиболее перспективных технологических установок регулирования эмиссии ЛОС, которые могут применяться на танкерах с целью повышения экологической безопасности процесса транспортировки нефти морем

4. Сформулированы основные требования к обеспечению экологической безопасности технологий морской транспортировки нефти за счет использования на танкерах и терминалах технологических установок по регулированию эмиссии ЛОС

Практическая значимость выполненных исследований. Разработанный подход позволяет обосновать пути адаптации и уточнить существующие в морской практике методики расчета объёмов и интенсивности эмиссии ЛОС в атмосферный воздух Установленные в работе оптимальные режимы эксплуатации техполен ических установок, предназначенных для регулирования эмиссии ЛОС, позволят сэкономить до 20%

национальных топливно-энергетических ресурсов и сократить загрязнение атмосферного воздуха выбросами ЛОС не менее чем на 95%.

Достоверность полученных результатов подтверждается большим объемом результатов практических экспериментов, проведенных на борту танкера класса «PETRO» для различных сортов нефти, а также данных экспериментов, проведенных в рамках проекта «VOCON».

Апробация работы. Основные положения работы обсуждались 19-22 марта 2003 года на заседании круглого стола «Морские порты и транспортировка нефтепродуктов» в рамках Международного экологического форума «День балтийского моря», посвященного 300-летию Санкт-Петербурга, а также на совместном научном семинаре кафедры промысловой океанологии и охраны природных вод, кафедры физики и кафедры химии природной среды Российского государственного гидрометеорологического университета (апрель 2005 г.).

Отдельные результаты диссертационной работы в отношении практических расчетов и экологически безопасной эксплуатации систем регулирования эмиссии ЛОС с танкеров включены в программы обязательной подготовки персонала танкеров в соответствии с требованиями международной конвенции по дипломированию и несению вахты (ПДНВ) 1978/95. Программы одобрены Минтрансом РФ в 1999 году и рекомендованы к использованию в качестве примерных программ для морских учебных заведений и морских учебно-тренажерных центров, осуществляющих подготовку персонала танкеров.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 печатные работы.

Структура и обьем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы Работа содержит 165 с. машинописного текста, 21 рисунок, 6 таблиц, список литературы содержит 108 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во ведении сформулированы основные проблемы, связанные с эмиссией ЛОС при морской транспортировке нефти, приведены статистические данные потерь углеводородных грузов вследствие их испарения, сформулированы теоретическая и практическая необходимость темы диссертационной работы.

В первой главе содержится всесторонний анализ научного и нормативно-правового состояния проблемы, определены цели и задачи исследований. Рассмотрены результаты исследований эмиссии ЛОС при перевалке нефти и нефтепродуктов. проведенных отечественными и зарубежными учеными, в частности Абузовой Ф.Ф., Гиззатовым М.А., Коршаком А А., а также рекомендации Агентства по охране окружающей среды США (US Environmental Protection Agency -EPA).

В результате исследования установлено, что расчеты и эксперименты в части количественного определения объёмов эмиссии ЛОС при хранении и транспортировке жидких углеводородов, проводились исключительно для береговых промышленных объектов, методики расчетов сложны для практического применения, дают приближенные результаты и применимы только для вертикальных цилиндрических емкостей.

В Главе, на основании анализа международной нормативной базы в отношении регулирования эмиссии ЛОС в процессе хранения и морской транспортировки углеводородных грузов, рассмотрены пути адаптации национальной нормативной базы действующим международным стандартам, нормам и правилам. Сделан вывод о том, организационный механизм управления охраной воздушной среды, а также, обеспечивающее его функционирование нормативно-методическое обеспечение, разработано в недостаточном объеме.

В работе подчеркивается, что действующие стандарты Международной Морской Организации (ИМО) в отношении газоотводных систем танкеров и терминалов содержат лишь рекомендация по нормам безопасности при использовании подобных систем регулирования эмиссии ЛОС, и требование о регулировании эмиссии ЛОС должно исходить от Администрации порта или терминала.

Сделан вывод, что разработка национальных требования в отношении обеспечения экологической безопасности процессов хранения, перевалки и морской транспортировки нефти должна обеспечить совокупность организационных, технических и методических мероприятий, соответствующих международным экологическим стандартам и нормам, в том числе обеспечить действенной экологический контроль эмиссии ЛОС на нефтяных терминалах.

Во второй главе содержатся результаты проведепного в работе исследования существующих методик расчетов эмиссии ЛОС при перевалке и хранении нефти, определены пути их адаптации применительно к танкерному флоту. Исследования осуществлялись путем проведения расчетов по определению объёмов эмиссии ЛОС с использованием существующих методик и аналитическим сопоставлением полученных результатов с результатами практических экспериментов.

Выполненные исследования показали, что в существующих методиках, применяемых для определения исключительно количественных потерь нефти за счет эмиссии ЛОС, расчеты проводятся для средних значений плотности паровоздушной смеси с неопределенным составом, без учета того, что фракционный состав, как нефти, так и газовой фазы над ней меняется от месторождения к месторождению.

В общепринятых практических расчетах гидравлического сопротивления трубопроводов системы газоотвода танкера, расход паровоздушной смеси, проходящей через каждый участок трубопровода, определяется по формуле

G = k Q, м'/ч, (1)

где Q -интенсивность поступления груза в один танк или группу танков, м3/ч;

G - интенсивность эмиссии ЛОС, м'/ч;

к - коэффициент, учитывающий интенсивность парообразования груза.

Выполненные в работе исследования показывают, что использование данной методики при расчетах объёма парогазовой смеси, поступающей в систему газоотвода танкера, дает приближенные и заниженные результаты, поскольку коэффициент парообразования нефти является величиной переменной и зависит от её фракционного и химического состава.

В работе в качестве экспериментальных данных использованы инструментальные измерения основных параметров атмосферы танков, выполненных на борту танкера серии «PETRO» дедвейтом 105 тыс.т, а также данные экспериментов по определению

количественных значений и качественного состава отходящих с танкеров газов, проведенных в США и Норвегии в рамках проекта «VOCON» на серии танкеров такого же дедвейта.

Проведенный в работе анализ результатов показал, что интенсивность парообразования в начальный момент заполнения грузового танка нефтью всегда выше, чем при её хранении или транспортировке. Причины этого явления заключаются в интенсивной турбулизации поверхности груза и атмосферы танка в начальный момент налива На практике широкое распространение получили различные эмпирические уравнения массоотдачи с использованием различных критериев. В работе предлагается определять объемный расход паровоздушной смеси, вытесняемой в атмосферу (Qnsc), при интенсивности закачки нефти (Qs), используя преобразованное уравнение состояния тровоздушной смеси в газовом пространстве грузового танка:

е,,»с = е3+— (2)

Рпвс

Г аерпвс- плотность паровоздушной смеси, вытесняемой в атмосферу; Qrwr - объемный расход паровоздушной смеси, вытесняемой в атмосферу;

J - плотность потока массы вещества испаряющегося с поверхности жидкости площадью F.

Сравнение расчетных результатов выполненных с использованием формулы (2) с результатами практических экспериментов проекта «VOCON» позволяет сделать вывот, что данная формула более точно описывает процесс парообразования нефти при её наливе в грузовые емкости танкера.

В Главе проведен также анализ основных технологий регулирования эмиссии JIOC, выполнен критический анализ эффективности различных технологических процессов регулирования эмиссии ЛОС. Согласно положениям Протокола 1991 г. «Об ограничении выбросов ЛОС или их трансграничных потоков», который РФ так и не подписала, по эффективности сокращения выбросов все технологические процессы регулирования эмиссии ЛОС, делятся на 3 группы:

I группа (высокая эффективность) обеспечивает сокращение выбросов ЛОС более чем на 95%;

II группа (средняя эффективность)- обеспечивает сокращение выбросов ЛОС в диапазоне от 80% до 95%;

III группа (низкая эффективность) - обеспечивает сокращение выбросов ЛОС менее чем на 80%.

Бесспорно, что идеальным вариантом газоочистки является полное преобразование ЛОС во вторичное топливо или полезную энергию, но в большинстве случаев можно обеспечить снижение концентрации ЛОС в отходящих газовых потоках до 10-50 мг/м3.

Таблица 1. Онгимальные диапазоны применения технологических установок по регулированию эмиссии ЛОС при заданной эффективности очистки отходящих газов .

Технология снижения эмиссии ЛОС Интенсивность поступления газовых смесей Максимальное содержание ЛОС

Термальное окисление Менее 15000 мЧчас - дожигание в инсинераторе 50 -150000 м3/час - с использованием рекуперативных теплообменников 3500-850000 м3/час - с использованием регенеративных теплообменников 60% НПВ дожигание 25% НПВ рекуперация 10 % НПВ регенерация

Каталитическое окисление Менее 125000 м3/час 25% НПВ

Адсорбция Интенсивность практически не ограничена 100-5000 10"*

Объёмная концентрация Свыше 15000 м3/час Менее 100 Ю-6

Абсорбция Менее 150000 мл/час Более 200 10""

Конденсация Менее 5000 м3/час Более 1000 10"6

Факельное сжигание Нет ограничений Нет ограничений

Биофильтрация Менее 150000 м3/час Менее 1000 10"6

Мембранная фильтрация Менее 850 м3/час Свыше 5000 10"6

На основании проведенного анализа основных технологий газоочистки, применяемых в нефтяной отрасли, в табл I, приводятся рекомендации в отношении оптимальных диапазонов применения отдельных технологий газоочистки, обеспечивающих сокращение выбросов ЛОС более чем на 95%:

В третьей главе представлены результаты исследования проблемы регучирования эмиссии ЛОС за счет «малого дыхания» груза в процессе морской транспортировки нефти, поскольку ранее эта тематика в российской научной литературе не рассматривалась вообще К технологическому оборудованию, которое используется на борту танкера для регулирования эмиссии ЛОС, предъявляются жесткие требования

Оборудование должно быть простым и дешевым, обеспечивая при этом необходимую степень очистки парогазовых смесей от присутствующих в них ЛОС, помимо этого, габариты и энергоемкость установок должны быть минимальными, но массовая доля ЛОС в парогазовой смеси иа входе в установки утилизации должна быть максимальной. С практической точки зрения, наибольший интерес представляют именно те системы регулирования эмиссии ЛОС, которые возможно устанавливать непосредственно на танкерах, причем, не производя значительной модернизации судов.

В ходе проведенных в работе исследований было определено, что регулирование эмиссии нефтяных паров с танкеров в процессе транспортировки нефти может быть осуществлено следующими способами:

1. путем оборудования танкеров системами контроля эмиссии паров (СКЭП) в соответствии с требованиями ИМО, для отвода паров в береговые устройства утилизации ЛОС;

2. установкой на танкерах абсорбционных систем рекуперации нефтяных паров;

3. оборудованием танкеров системами реконденсации нефтяных паров и их использования в качестве топлива для судовых силовых установок;

4. предусматривая на танкерах дополнительные системы трубопроводов, позволяющие осуществлять донасыщение парогазовой смеси за счет последовательного перемещения атмосферы танков (ППАТ).

Расчеты эффективности систем регулирования эмиссии ЛОС в работе проводились па основании результатов практических экспериментов и инструментальных замеров, выполненных на борту серии танкеров дедвейтом 105000 гонн. Танкеры такого дедвейта являются наиболее перспективными для работы в регионе Балтийского моря

Результаты инструментальных наблюдений показали, что в течение первых двух часов после начала налива в каждую группу танков танкера, интенсивность парообразования достигает своею пикового значения - 14000 - 14500 м'/ч при средней

интенсивности налива 8000 м'/ч, что подтверждав! теоретические положения, сформулированные во 2-й главе в отношении интенсивности парообразования в начальный момент налива.

Исследованиями установлено, что по мере поступления груза в танки и повышения в них уровня, интенсивность газового потока уменьшается, в среднем до 9000 - 9500 м1/ч. что вызвано следующими причинами:

a) повышением объёмной концентрации ЛОС в ашосфере танков;

b) насыщением паров и частичной их конденсацией,

c) уменьшением турбулентных потоков в жидкости, что приводит к уменьшению степени парообразования,

(3) частичным расслоением (стратификацией) газовой фазы.

Результаты инструментальных измерений интенсивности эмиссии ЛОС в процессе погрузки танкера приведены в графической форме на рис. 1.

и

(О

т

14000

| 12000

= 10000

§ 8000

| 6000

£ 4000

! 2000 <а

I 0

I 0 2 4 б 8 10 12 14 16 18 20 22 24

к

Время, час

Рис. 1. Определение интенсивности поступления газовой смеси из грузовых танков в систему газоотвода во время погрузки танкера

Интенсивность парообразования нефти в грузовых емкостях танкера может быть снижена различными способами, некоторые из них напрямую зависят от конфигурации и конструкции грузовых танков, а некоторые от наличия дополнительного оборудования и выполнения необходимых технологических процессов. Проведенный анализ позволяет констатировать, что эффективным способом контроля эмиссии паров может стать способ последовательного перемещения атмосферы танков (ППАТ), несмотря на то. что при его

использовании наблюдается некоторое повышение давления в танках, и требуется установка дополнительного устройства контроля давления на продувочной мачте танкера Применение ППАТ в начальный момент налива приводит к тому, что за счет интенсивного насыщения атмосферы танка парами ЛОС в начальный момент погрузки, происходит частичная конденсация паров, и общий объём выбросов ЛОС в систему газоотвода значительно снижается

Проведенные исследования показывают, что

1 использование ППАТ снижает общую массу ЛОС в отходящих газах на 12,5%;

2 во время балластного перехода танкера, объёмная концентрация ЛОС в ГП грузовых танков может быть увеличена с 20% до 33% от объёма парогазовой смеси только за счет использования ППАТ, что также приведет к уменьшению эмиссии во время погрузки;

3. использование на танкере ППАТ, в случае погрузки с применением метода газового баланса (СКЭП), позволяет уменьшить диаметр газоотводного трубопровода за счет снижения общего объёма эмиссии;

Недостаточно широкое использование на танкерах ППАТ обуславливается отсутствием единых требований по конфигурации трубопроводов ППАТ, кроме того, в каждом конкретном случае конфигурация и количество таких трубопроводов должны рассматриваться индивидуально

В работе анализируется положение, отраженное в некоторых научных работах, посвященных проблемам регулирования эмиссии ЛОС, в которых в качестве инструмента регулирования эмиссии рассматривается использования установок повторного сжижения газов (УПСГ) или конденсации ЛОС из отходящих газовых потоков

Однако проведенные исследования показали, что использование установок абсорбции ЛОС нефтью на борту танкера предпочтительнее, нежели чем УПСГ. Во-первых, необходимая мощность УПСГ для улавливания Л ОС и энер! оемкость процесса выше, чем при использовании абсорбции ЛОС нефтью. Во-вторых, следует учитывать, что исследования в области использования конденсата ЛОС в качестве топлива для главного двигателя танкера или возможного его испарения для поддержания необходимого позитивного давления в грузовых танках на выгрузке, еще не проводились и не определены необходимые меры безопасности при его использовании. Кроме того, использование установок абсорбции ЛОС нефтью на танкере позволит не только обеспечить необходимую степень улавливания ЛОС в процессе налива у терминала, но и в процессе транспортировки нефти морем.

В Главе приведены выполненные исследования традиционных способов регулирования эмиссии ЛОГ в процессе морской транспортировки нефти засче! применения предохранительных клапанов на системе газоотвода танкера и определены пути их совершенствования.

Результаты проведенных инструментальных измерений давления паров н грузовых танках в зависимости от температуры окружающей среды и температуры груза показали, что в процессе морской транспортировки нефти и нефтепродуктов в ГП грузовых танков происходит повышение давления за счет постоянного испарения груза. Проведенный в работе детальный анализ результатов инструментальных замеров давления и температуры в ГП танков, позволил сделать вывод, что даже при самом интенсивном воздействии солнечного тепла, избыточное давление в ГП грузовых танков увеличивается по сравнению с первоначальным, лишь на 7%, а затем, в течение нескольких часов, резко снижается

Кроме того, инструментальные измерения показали, что за 45 суток морской транспортировки нефти, максимальное давление в ГП танков не превысило 147 кПа Рост давления продолжается до тех пор, пока не произойдет насыщение ГП парами груза и не наступит динамическое равновесие между жидкостью и паром (рис. 2).

О--- О

О 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Продолжительность рейса, сутки Рис. 2. Исследование зависимости давления парогазовой смеси в грузовых танках от

суточной температуры.

Основная проблема морской транспортировки нефти состоит в том, что давление равновесного состояния нефти, в большинстве случаев, превышает установочное давление предохранительных клапанов на системе газоотвода грузовых танков На современных нефтяных танкерах установочное давление предохранительных клапанов составляет не

более 1400 мм водяного столба (137,3 кПа). Кроме того, в соответствии с действующими рекомендациями ИМО. давление в грузовых танках в процессе транспортировки наливных грузов на танкерах, должно поддерживаться в диапазоне между 1000 мм вод. ст. и 400 мм вод ст. (98,1 кПа и 39.2 кПа) за счет регулируемого сброса избыточного давления из грузовых танков в атмосферу Процедура регулируемого выпуска паров предусматривает открытие клапана системы газоотвода вручную до его автоматического срабатывания. Однако в большинстве случаев процедура проводится бесконтрольно, что приводит к увеличению выбросов JTOC.

Проведенные в работе исследования показали, что установочное давление закрытия клапана должно быть выбрано в диапазоне 1800 мм вод ст (176,5 кПа), чтобы уменьшить количество циклов открытия и закрытия клапана, и в этом случае необходимость стравливания избыточного давления из грузовых танков в процессе транспортировки нефти отпадет полностью.

В работе исследован метод уменьшения эмиссии ЛОС при транспортировке нефти за счет частичного вакумирования грузовых танков, предложенный учеными США еще в 1995 году Основное сомнение в использовании системы AUPS (American Under Pressure System) вызывало то, что при снижении давления над поверхностью нефти ниже атмосферного", будет происходить интенсивное вскипание легких фракций нефти и, как следствие, увеличение эмиссии ЛОС.

Однако экспериментальные исследования показали, что при незначительном вакууме (-0.14 - - 0,28 бара), который создает система AUPS, газообразные углеводороды пары внутри танка быстро достигают состояния динамического равновесия и процесс кипения прекращается.

Несмотря на то. что система AUPS прошла одобрение Департамента транспорта США и рекомендована к использованию на внутренних водных путях в США, проблема использования системы AUPS в морском судоходстве состоит в том, что главный принцип действия этой системы противоречит требованиям ИМО, согласно которым давление в грузовых танках танкеров постоянно должно быть выше атмосферного. Поэтому данный вариант регулирования эмиссии ЛОС неприемлем для морской транспортировки нефти.

В четвертой главе сформулированы предложения и рекомендации по обеспечению экологической безопасности технологий морской транспортировки и хранения нефти за счет использования технологических установок регулирования эмиссии ЛОС при её хранении, перевалке и транспортировке танкерным флотом. Подчеркивается, что существующие стандарты ИМО в отношении регулирования эмиссии ЛОС с танкеров и нефтяных терминалов используются в мировой практике уже с 1992 года, но только в

отношении конструкции гаюотводных систем танкеров В то же время, данные стандарш не требуют обязательного применения систем регулирования эмиссия газов, а скорее содержат рекомендация по нормам пожарной безопасности при использовании подобных систем. Однако в них подчеркивается, что требование о сборе ЛОС должно исходить от Администрации порта или предъявляться на основе правил терминала, и во многих странах существуют национальные требования по ограничению выбросов ЛОС с танкеров и терминалов, разработанные на основании требований Конвенции 1979 года и рекомендаций ИМО.

Выполненные в работе исследования вопросов регулирования эмиссии ЛОС с танкеров в процессе погрузки и транспортировки нефти составляют основу для разработки комплексного метода расчета эмиссии ЛОС при морской транспортировке нефти и позволяют сформулировать следующие предложения и рекомендации, необходимые для реализации системы управления качеством атмосферного воздуха применительно к технологиям морской транспортировки и хранения нефти с учетом международных экологических стандартов:

1. В условиях интенсивного развития нефтеперевалочных портов в Северо-

западном регионе России, а также предстоящего освоения нефтегазовых месторождений на Арктическом континентальном шельфе, первоочередной задачей природоохранных органов должно стать обеспечение разработки четкой нормативной базы, регламентирующей вопросы обеспечения экологической безопасности технологий морской транспортировки и хранения нефти При разработке нормативной базы, следует учитывать, что контроль источников загрязнения атмосферы выбросами ЛОС должен представлять собой часть единого механизма управления воздухоохранной деятельностью предприятий, включающего полную инвентаризацию выбросов ЛОС и их источников, нормирование выбросов, а также принятие мер долгосрочного и оперативного характера по уменьшению выбросов ЛОС, в том числе за счет совершенствования технологических процессов, использования экологически безопасных газоочистных устройств. Поэтому, система нормативно-правового регулирования выбросов ЛОС, как при перегрузке нефти и нефтепродуктов на терминалах, так и во время их транспортировки морем, должна обеспечить совокупность

организационных, технических и методических мероприятий, направленных на выполнение требований законодательства в области охраны

атмосферного воздуха, в том числе на обеспечение действенного контроля выполнения нормативов выбросов ЛОС.

2. При разработке национальных требований к технологическим системам регулирования эмиссии ЛОС, используемым на нефтяных терминалах, следует учитывать, что выбор метода регулирования эмиссии ЛОС производится, прежде всего, на основании анализа технологий грузообработки, интенсивности выбросов и объемов образующихся паровоздушных смесей, концентрации в них ЛОС и их фракционного состава. ^ Идеальным вариантом газоочистки является полное преобразование ЛОС во вторичное топливо или полезную энергию. Рекуперативные технологии

7

являются наиболее приемлемыми для использования в качестве средств контроля эмиссии, поскольку деструктивные способы контроля эмиссии не позволяют контролировать выбросы СО?, МОх и вОх.

3. Помимо обязательного применения на танкерах и терминалах стандартной системы контроля эмиссии паров (СКЭП) для отвода парогазовых смесей в береговые приемные сооружения методом газового баланса, задача повышения экологической безопасности технологий перегрузки и морской транспортировки нефти может быть решена следующими способами:

¡. дооборудованием танкеров дополнительными системами

трубопроводов, позволяющими осуществлять ПЛАТ; н. установкой на танкерах дополнительных систем рекуперации нефтяных паров;

ш. изменением установочного давления срабатывания

предохранительных клапанов на газоотводной системе танкера; ?

4 При дооборудовании существующих и строящихся танкеров системами

ППАТ следует учитывать, что использование ППАТ позволяет снизить с

общую массу ЛОС в отходящих газовых потоках при погрузке танкера на 12,5%. На балластном переходе танкера, за счет использования ППАТ, объёмная концентрация ЛОС в газовом пространстве грузовых танков может быть увеличена с 20% до 33% от общего объёма парогазовой смеси, что также приведет к уменьшению эмиссии ЛОС во время погрузки. Использование ППАТ, в случае погрузки с применением метода газового баланса (СКЭП), позволит уменьшить диаметр газоотводного трубопровода за счет снижения общего объёма эмиссии. Использование ППАТ в комплексе с любым типом технологической установки

регулирования эмиссии ЛОС, обеспечит значительное снижение расхода энергии, габаритов и сложности установок улавливания, повысит экологическую и технологическую безопасность процесса налива нефти.

5. При оборудовании танкеров дополнительными системами рекуперации ЛОС, рекомендуется учитывать, что установки абсорбции ЛОС нефтью экологически более эффективны, чем УПСГ, кроме того, при заданной степени улавливания ЛОС энергоемкость процесса их повторного сжижения выше, чем при абсорбции нефтью. Помимо этого, перспективы использования конденсата, образовавшегося в ходе сжижения ЛОС, в качестве топлива для силовой установки танкера или для поддержания необходимого позитивного давления в грузовых танках на выгрузке, еще полностью не изучены и не определены необходимые меры экологической и технологической безопасности при ею использовании.

6. При проектировании и строительстве новых танкеров, следует учитывать, что повышение давления срабатывания предохранительных клапанов газоотводной системы танкера до 1800 мм в.ст., позволяет сократить общие объёмы выбросов ЛОС с танкеров в процессе морской транспортировки нефти на 80%. Более высокое установочное давление предохранительного клапана позволит полностью исключить необходимость стравливания избыточного давления из грузовых танков в процессе транспортировки нефти. Кроме того, обучение персонала танкеров в отношении правильного применения существующей процедуры регулируемого выпуска паров позволит уменьшить общую эмиссию ЛОС с нефтяных танкеров примерно на 15%.

В заключепии сформулированы предложения в отношении оптимального использования существующих технологий и технических средств для локализации и ликвидации негативных последствий техногенного воздействия морской транспортировки нефти на окружающую среду, определены организационные меры по повышению экологической безопасности технологий морской транспортировки нефти за счет снижения эмиссии ЛОС.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Баскаков С.П. Безопасность перегрузочных операций с нефтью. II Материалы

международного экологического форума «День Балтийского моря». - СПб,- 2003. с.

105-107

2. Баскаков С.П. Перевозка сжиженных газов морем. Судостроение, СПб.: 2001.185 с.

Баскаков С.П. Международные транспортные коридоры - отдельные проблемы и пут их решения», Гл.4, СПГУВК, ». - СПб,: 2003. е.. 103- 135 (соавтор Ф. М. Кацман)

Баскаков С.П. Регулирование эмиссии летучих органических соединений при транспортировке нефти морскими танкерами. // Актуальные проблемы транспорта, Т.4. - СПб,: 2003. е.-87-99

Изд. ЛП № 000048 от 11.12.98. Подписано в печать 25.11.05

Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная UNION PRINT S. Гарнитура "Times". Печ. л. 1.0 Тир. 100 экз. Зак. №2511/01-Р

Издательство "Знак" 191025, С.-Петербург, ул Восстания, д. 6

»2457*

РЫБ Русский фонд

2006-4 24451

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Баскаков, Сергей Павлович

Введение.

Глава 1. Состояние вопроса и постановка задачи.

1.1. Анализ научных исследований в отношении негативного воздействия ЛОС на окружающую среду.

1.2. Исследование международной нормативно-правовой базы по вопросам ликвидации и локализации негативных воздействий ЛОС при морской транспортировке нефти.

1.3. Исследование национальной нормативно-правовой базы по вопросам ликвидации и локализации негативных воздействий ЛОС при морской транспортировке нефти.

1.4. Общее состояние вопроса.

1.5. Постановка задачи.

Глава 2. Исследование основных расчетных методик по определению объёмов эмиссии ЛОС.

1.1. Фотохимическая активность ЛОС.

1.2. Исследование методик расчетов эмиссии ЛОС при заполнении резервуаров.

1.3. Адаптация существующих методик расчета эмиссии ЛОС применительно к нефтеналивным судам.

1.4. Оценка экологической безопасности и эффективности существующих технологий и конструкций в области регулирования эмиссии ЛОС на нефтяных терминалах.

1.4.1. Исследование эффективности и оптимальных режимов эксплуатации установок адсорбции ЛОС.

1.4.2. Исследование эффективности и оптимальных режимов эксплуатации установок адсорбции ЛОС.

1.4.3. Исследование эффективности и оптимальных режимов эксплуатации установок конденсации ЛОС.

1.4.4. Исследование эффективности и оптимальных режимов эксплуатации установок мембранной фильтрации JIOC.

1.4.5. Исследование эффективности и оптимальных режимов эксплуатации установок факельного сжигания JIOC.

1.4.6. Оценка эффективности и оптимальных режимов эксплуатации термических и каталитических инсинераторов.

1.4.7. Исследование эффективности и оптимальных режимов эксплуатации установок биологического разрушения JIOC.

1.5. Выводы по второй главе.

Глава 3. Оценка экологической безопасности существующих технологий и конструкций в области регулирования эмиссии JTOC с танкеров.

3.1. Определение объёма и состава JIOC, образующихся в грузовых танках нефтяного танкера при погрузке нефти.

3.2. Исследование процесса снижения эмиссии JIOC при использовании последовательного перемещения атмосферы танков (ППАТ).

3.3. Исследование процесса регулирования эмиссии JIOC при использовании установок реконденсации.

3.4. Исследование процесса регулирования эмиссии JIOC при использовании установок абсорбции.

3.5. Исследование эффективности традиционных способов регулирование эмиссии JIOC в процессе транспортировки нефтяных грузов на танкере

3.6. Исследование процесса регулирования эмиссии JIOC за счет вакуумирования парового пространства в грузовых танках.

3.7. Обеспечение экологической безопасности транспортировки нефти морем за счет снижения эмиссии JIOC с танкеров.

Глава 4. Рекомендации по обеспечению экологической безопасности морской транспортировки и хранения нефти за счет снижения эмиссии JIOC с танкеров и терминалов.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Повышение экологической безопасности морской транспортировки нефти путем снижения эмиссии летучих органических соединений"

Актуальность темы работы.

В РФ существует устойчивая тенденция строительства новых и совершенствования старых портов, осуществляющих перевалку нефти и нефтепродуктов. Бурный рост танкерного судоходства вызывает обеспокоенность мировой общественности, прежде всего, вследствие высокой вероятности загрязнения нефтью, пока еще «благополучного» в этом плане, Балтийского моря. Тем не менее, загрязнение моря нефтью - это лишь видимая часть того огромного айсберга, который является угрозой окружающей среде, при морской транспортировке нефти.

Речь идет о загрязнении атмосферы выбросами летучих органических соединений (JIOC), возникающими вследствие интенсивного испарения нефти при её хранении и транспортировке. По оценкам экспертов, удельные потери углеводородного сырья за счет испарения в процессе его перевалки составляют около 0,28 % от общего объема нефти, перевозимой морем. Выбросы JIOC, с мирового танкерного флота в процессе морской транспортировки нефтяных грузов составляют от 4-х до 7-и миллионов тонн в год, что превышает общее количество нефти, попадающее в море в результате аварий танкерного флота боле чем в 115 раз. Образно говоря, ежегодно 25 танкеров типа VLCC дедвейтом по 250 тысяч тонн каждый, полностью испаряется.

Но даже такие значительные количественные потери нефти не отражают того негативного воздействия, которое оказывают нефтяные пары на окружающую среду. Помимо того, что среди органических соединений, входящих в состав JIOC, содержится достаточно большое число токсичных веществ, в ходе фотохимических реакций между оксидами азота (NOx) и некоторыми JIOC образуется приземный озон, который по токсичности приравнивают к цианидам.

С выходом на полную мощность новых нефтяных терминалов в п. Приморск, п. Высоцк, б. Батарейной, п. Ломоносов, п. Калининград, с увеличением грузооборота нефти через п. Санкт-Петербург, к 2010 г. общий грузопоток нефти через порты Северо-Западного региона России может составить свыше 100 млн. т в год. При сохранении существующего положения, ежегодная эмиссия JIOC при отгрузке нефти на танкеры только с российских терминалов в Финском заливе превысит 280 тысяч тонн.

Актуальность темы исследований определяется, прежде всего, следующими причинами:

1. Вступление в силу 15 мая 2005 года нового Приложения VI к Международной конвенции по предотвращению загрязнения моря с судов (МАРПОЛ-73/78), регламентирующего правила по предотвращению загрязнения атмосферы с танкеров и терминалов, потребует от РФ принятия в самые короткие сроки жестких мер по уменьшению выбросов JIOC при перевалке нефти до разумного минимума.

2. Организационный механизм управления качеством атмосферного воздуха в Российской Федерации, а также обеспечивающее его функционирование нормативно-методическое обеспечение разработаны не в полном объеме, а процедуры регулирования эмиссии JIOC с танкеров и нефтяных терминалов не отражены в Российской нормативной базе.

3. Подписание РФ Протокола «О борьбе с подкислением, эвтрофикацией и приземным озоном» к Международной конвенции о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния 1979 г., требует сокращения выбросов J10C в Районах Регулируемого Выброса Загрязнений (РРВЗ), к которым относится весь Северо-запад РФ, до 165 тыс.тонн в год к 2010 году, что при условиях интенсивного развития морской перевалки нефти и стремительного увеличения объемов её хранения на нефтяных терминалах в данных регионах, делает проблему снижения эмиссии JIOC практически до нулевых значений, наиболее актуальной. Актуальность этой проблемы обусловила цель, задачи, содержание и структуру данной работы.

Цел и и и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка путей обеспечения экологической безопасности технологий морской транспортировки и хранения нефти на терминалах за счет снижения загрязнения атмосферного воздуха выбросами J10C.

Для достижения данной цели необходимо было решить следующие научные задачи:

1. Проанализировать действующие методики, применяемые в расчетах объёмов и интенсивности эмиссии J10C при заполнении береговых резервуаров нефтью.

2. Определить пути совершенствования данных методик расчетов и их адаптации для практических расчетов объёмов и интенсивности эмиссии J10C в морской практике.

3. Провести сравнительный анализ и экологическую эффективность существующих технологий, применяемых для регулирования эмиссии ЛОС на нефтяных терминалах и танкерах.

4. Проанализировать методики расчета технологических параметров систем регулирования эмиссии ЛОС с точки зрения обеспечения экологической безопасности технологий перевалки нефти.

5. Сформировать основу для разработки комплексного метода расчета эмиссии ЛОС при морской транспортировке нефти.

6. Разработать практические рекомендации, необходимые для реализации системы управления качеством атмосферного воздуха применительно к танкерному флоту с учетом международных экологических стандартов.

7. Разработать рекомендации по повышению экологической безопасности технологий морской транспортировке нефти за счет применения современных технических систем регулирования эмиссии ЛОС на танкерах и терминалах.

Объект исследования. Объектом исследования является система обеспечения экологической безопасности технологий морской транспортировки и хранения нефти и выявление путей её совершенствования за счет сокращения выбросов J10C в атмосферный воздух с терминалов и танкеров.

На защиту выносятся рекомендации по повышению экологической безопасности технологий морской транспортировки нефти путем максимального сокращения эмиссии ЛОС, за счет использования экологически и технически безопасных технических систем регулирования эмиссии ЛОС и оптимизации режимов их эксплуатации.

Научная новизна диссертационной работы. В работе содержатся следующие результаты исследований, полученные впервые:

1. Определены пути адаптации существующих методик расчетов объёмов и интенсивности эмиссии ЛОС при наливе нефти и нефтепродуктов в резервуары применительно к нефтяным танкерам;

2. Определены оптимальные режимы эксплуатации технологических установок, обеспечивающие максимальное сокращение выбросов ЛОС при заданных значениях концентрации ЛОС в очищаемых газовых потоках и максимальной интенсивности этих потоков.

3. Проведена оценка экологической эффективности наиболее перспективных технологических установок регулирования эмиссии ЛОС, которые могут применяться на танкерах с целью повышения экологической безопасности процесса транспортировки нефти морем

4. Сформулированы основные требования к обеспечению экологической безопасности технологий морской транспортировки нефти за счет использования на танкерах и терминалах технологических установок по регулированию эмиссии ЛОС.

Практическаязначимостьвыполненныхисследований.

Разработанный подход позволяет обосновать пути адаптации и уточнить существующие в морской практике методики расчета объёмов и интенсивности эмиссии ЛОС в атмосферный воздух. Установленные в работе оптимальные режимы эксплуатации технологических установок, предназначенных для регулирования эмиссии ЛОС, позволят сэкономить до 20% национальных топливно-энергетических ресурсов и сократить загрязнение атмосферного воздуха выбросами JIOC не менее чем на 95%.

Достоверность полученных результатов подтверждается большим объемом результатов практических экспериментов, проведенных на борту танкера класса «PETRO» для различных сортов нефти, а также данных экспериментов, проведенных в рамках проекта «VOCON».

Апробация работы. Основные положения работы обсуждались 19-22 марта 2003 года на заседании круглого стола «Морские порты и транспортировка нефтепродуктов» в рамках Международного экологического форума «День балтийского моря», посвященного 300-летию Санкт-Петербурга, а также на совместном научном семинаре кафедры промысловой океанологии и охраны природных вод, кафедры физики и кафедры химии природной среды Российского государственного гидрометеорологического университета (апрель 2005 г.).

Отдельные результаты диссертационной работы в отношении практических расчетов и экологически безопасной эксплуатации систем регулирования эмиссии JIOC с танкеров включены в программы обязательной подготовки персонала танкеров в соответствии с требованиями международной конвенции по дипломированию и несению вахты (ПДНВ) 1978/95. Программы одобрены Минтрансом РФ в 1999 году и рекомендованы к использованию в качестве примерных программ для морских учебных заведений и морских учебно-тренажерных центров, осуществляющих подготовку персонала танкеров.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы Работа содержит 164 с. машинописного текста, 21 рисунок, 6 таблиц, список литературы содержит 108 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Баскаков, Сергей Павлович

1.5. Выводы по второй главе

Выполненные в рамках диссертационной работы исследования методик расчета эмиссии JIOC при перевалке нефти, анализ технологий утилизации JIOC и определение их диапазона применения и эффективности, позволяют сделать следующие выводы:

1. Действующие методики расчета объёмов эмиссии JIOC при заполнении резервуаров нефтью разработаны исключительно для береговых резервуаров, сложны для практических расчетов, дают существенно заниженные результаты, не учитывают особенности груза и применимы только для вертикальных цилиндрических емкостей. Основными параметрами, в существующих методиках, используемых для расчета потерь нефти в процессе её хранения и транспортировки, являются температура жидкости и температура газового пространства в резервуарах, что также не недостаточно справедливо, поскольку интенсивность испарения углеводородов в большей степени зависит от их фракционного и химического состава, который в каждом конкретном случае индивидуален.

2. Предложенная в главе адаптация существующих методик расчета объёмов эмиссии JIOC применительно к танкерам, позволяет более полно учитывать факторы, определяющие количественные величины эмиссии JIOC при погрузке нефти, такие как турбулизация поверхности груза в начальный момент налива, влияние уровня груза в танке и интенсивности его поступления на интенсивность парообразования, фракционный, химический состав груза и его фугитивность, изменение концентрации и плотности компонентов JIOC в газовом пространстве танка по высоте. Учет этих факторов позволяет разработать более полную математическую модель парообразования нефти в процессе погрузки танкера, что, в свою очередь, позволит, не только более точно определять количественные значения эмиссии ЛОС, но и рассчитывать необходимые параметры газоочистного оборудования с достаточной точностью.

3. Следует учитывать, что несмотря на обилие отдельных технологий по очистке газовых смесей от JIOC, для полноценной очистки газовых выбросов целесообразны комбинированные методы, в которых применяется оптимальное для каждого конкретного случая сочетание грубой, средней и тонкой очистки газов и паров. Идеальным вариантом газоочистки является полное преобразование ЛОС во вторичное топливо или полезную энергию.

4. Выбор способа контроля эмиссии ЛОС зависит большей частью от интенсивности выбросов паро-воздушных смесей и концентрации в ней ЛОС. Проведенный в ходе исследований анализ различных технологий регулирования эмиссии ЛОС представлен в виде следующей таблицы:

Способ улавливания или утилизации ЛОС Малые концентрации ЛОС Высокие концентрации ЛОС Постоянное использование Периодическое использование Галогеноуглеводороды Температура выше 65°С Температура менее 65°С Интенсивное поступление газовых смесей Незначительное поступление газовых смесей Высокая влажность Наличие неорганических примесей.

Адсорбция (уголь) • • • • • • •

Термоокисление • • • • •

Абсорбция (скрубберы) • • • • • • •

Фильтрация • • • • в

Каталитическое окисление • • • • •

5. Деструктивные способы контроля эмиссии не пригодны к использованию на судах и не позволяют контролировать выбросы СО2 и NOx. Если же газовые смеси, содержат серу, то при их окислении происходит образование SOx. Сжигание позволяет утилизировать паро-воздушные смеси с различной интенсивностью и концентрацией вредных веществ, но не исключает образование некоторых вредных продуктов горения и не полного сгорания.

6. Термальное инсинерирование позволяет значительно уменьшить

102 содержание в выбросах вредных веществ в довольно широком диапазоне, однако требует дополнительного топлива и не исключает частичного выброса продуктов неполного сгорания.

7. Каталитическое окисление обеспечивает очистку смесей в широком диапазоне концентраций и требует меньших затрат энергии. Однако недостаток такой системы - высокое противодавление, что снижает её производительность и разрушение катализатора. Био-фильтрация позволяет эффективно осуществлять разрушение различных примесей без остаточной эмиссии. Но её основными недостатками является высокая чувствительность к температуре и влажности фильтруемых смесей.

8. Рекуперативные технологии являются наиболее приемлемыми для использования в качестве средств контроля эмиссии не только на береговых объектах, но и на танкерах.

9. Адсорбция позволяет контролировать эмиссию в широком диапазоне и с высокой эффективностью. Однако при высоких концентрациях загрязнителя система адсорбции имеет ограничения по времени работы и способность адсорбента значительно зависят от температуры и влажности прокачиваемых смесей. Для улавливания легких углеводородов адсорбция также малоэффективна. Помимо того, высокая пожароопасность метода не позволяет использовать его на танкерах.

10. Конденсация ЛОС довольно распространенный и достаточно эффективный метод снижения эмиссии ЛОС при незначительной интенсивности потока паро-газовой смеси с высоким содержанием в ней

JIOC. Преимущества способа конденсации проявляются в возможности вторичного использования JIOC и в значительном снижении выбросов тепла в атмосферу.

11. Очистка парогазовых смесей от JIOC с использованием мембранных фильтров - довольно новая технология. Как правило, МСУ используются для очистки газовых смесей с содержанием JIOC от 200 до 1 ООО миллионных частей. Присутствие углекислого газа в потоке очищаемой смеси в снижает общую производительность системы в 2-4 раза, что весьма существенно ограничивает их использование на нефтяных терминалах и танкерах.

12. Использование абсорбции для улавливания JIOC в отходящих газовых потоках - одна из наиболее распространенных и безопасных технологий. Этот тип очистки газов представляет собой часть мокрой очистки газов. Абсорбция обеспечивает удаление воздушных загрязнителей инерционным или диффузионным удерживанием, химической реакцией с сорбентом или жидким растворителем, или поглощением в жидкий растворитель. Поглощение газов жидкостью широко используется как основная технология в разделении и очистке газообразных потоков, содержащих высокие концентрации JIOC.

13. На основании проведенного анализа основных технологий газоочистки, применяемых в нефтяной отрасли, разработаны рекомендации в отношении диапазонов применения отдельных технологий регулирования

JIOC, с учетом преимуществ и недостатков каждого отдельного способа газоочистки, приведенные в таблице 2.8

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключение следует отметить, что в современных условиях любую технологию следует оценивать по степени ее экологической опасности, по количеству образующихся отходов, а наиболее эффективное и безопасное использование природных ресурсов связывать с концепцией безотходного производства, которое должно представлять собой такой метод производства продукции, при котором все сырье и энергия используются наиболее рационально и комплексно, а любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования. Во многих отраслях промышленности именно газоочистительная аппаратура совместно с другим технологическим оборудованием обеспечивает безотходное производство.

Как можно видеть из проведенного исследования, технология морской транспортировки и хранения нефти в этом плане является весьма несовершенно й.

Между тем охрана воздушной среды от загрязнений промышленными выбросами является важной общечеловеческой задачей, входящей в комплекс задач глобальной проблемы охраны природы и улучшения использования природных ресурсов. Без развития современной газоочистительной техники и её широкого внедрения решение проблемы экологической безопасности морской транспортировки нефти, невозможно.

Несмотря на то, что основополагающие способы реализации системы управления качеством атмосферного воздуха в Российской Федерации законодательно заявлены, однако организационный механизм управления, а также обеспечивающее его функционирование нормативно-методическое обеспечение разработано не в полном объеме, что серьезно сдерживает реализацию мероприятий по снижению выбросов ЛОС в атмосферный воздух.

На данный момент ситуация такова, что Приложение VI к Международной конвенции МАРПОЛ 73/78 регламентирующее выбросы в атмосферу вредных веществ, в том числе и ЛОС с морских судов и терминалов, получившее название «AIRPOL», ратифицировано 15 мая 2005г и через 5лет вступит в силу. Согласно основным положениям Правила 15 Приложения VI, регламентирующего выбросы ЛОС с танкеров и терминалов, государство должно определить порты и терминалы, на которых выбросы ЛОС должны регулироваться, оповестить заинтересованные стороны о размерах танкеров, которые должны контролироваться, о грузах, требующих системы контроля выбросов паров. В то же время правительство государства, подписавшего данный протокол, должно обеспечить, чтобы технические системы контроля выбросов, используемые на терминалах, эксплуатировались безопасно (с учетом требований стандартов безопасности, разработанных ИМО) и не вызывали необоснованной задержки судна.

Хотя в законодательстве РФ, отсутствуют конкретные нормы и правила, регламентирующее регулирование выбросов ЛОС при морской транспортировке нефти, в отношении вопросов охраны окружающей среды, природоохранное законодательство РФ предусматривает преобладание международных правовых норм, в случае, если национальное законодательство не отражает данные вопросы или в случае, если нормы российского законодательства противоречат основным международным нормам.

То есть, существует некий инструмент, позволяющим органам государственного экологического контроля требовать от предприятий отрасли морской транспортировки нефти выполнения международных экологических стандартов, касающихся, прежде всего, вопросов экологического менеджмента.

В качестве основных приоритетных целей производственного экологического управления и менеджмента наиболее часто рассматриваются цели, связанные с минимизацией отрицательного воздействия промышленного производства на окружающую среду.

Под минимизацией отрицательного воздействия промышленного производства на окружающую среду принято понимать целенаправленные, мотивированные, последовательные из года в год изменения валовых и удельных показателей сбросов и выбросов загрязняющих веществ, отходов, используемых ресурсов, экологических показателей готовой продукции, достигаемые на основе использования совокупности разнообразных организационных, технологических и технических методов и средств. И именно минимизация отрицательного воздействия промышленного производства могла бы сыграть ключевую роль в решении проблемы загрязнения атмосферного воздуха выбросами ЛОС при морской транспортировке нефти.

Кроме того, к важнейшим признакам экологического менеджмента, определяющим его отличие от традиционных форм производственного экологического управления, принято относить наличие у предприятия конкретных экологических целей и задач, направленных на развитие процессов последовательного улучшения везде, где это практически достижимо.

С экологическим менеджментом непосредственно взаимосвязаны прогрессивные изменения методов и форм деятельности государственного экологического контроля. Подобные изменения определяются переходом от контроля в основном многочисленных частных объектов (ресурсов, источников воздействия на окружающую среду, отходов и т.п.) и параметров к контролю уровня достаточности и эффективности систем производственного экологического управления и менеджмента в целом.

Следует также учитывать, что под обязательной экологической сертификацией предприятия, понимается деятельность по подтверждению соответствия объекта природоохранным требованиям, установленным действующим законодательством Российской Федерации, государственными стандартами и другими нормативными документами, в том числе международными и национальными стандартами других стран, введенными в установленном порядке.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Баскаков, Сергей Павлович, Санкт-Петербург

1. Абузова Ф.Ф., Бронштейн И.С., Новоселов В.Ф. и др. «Борьба с потерями нефти и нефтепродуктов при их транспортировке и хранении» (М.: Недра, 1981.-248 е.).

2. Бакластов А.М., Горбенко В.А., Данилов О.Л. и др.; Под. ред. А.М.Бакластова. Промышленные тепломассобменные процессы и установки: Учебник для ВУЗов М.: Энергоатомиздат, 1986.

3. Баскаков С.П. Безопасность перегрузочных операций с нефтью, Материалы международного экологического форума «День Балтийского моря»,СПб, СПбОО «Экология и Бизнес, 2003г., 105-107.

4. Баскаков С.П. Перевозка сжиженных газов морем, СПб.:, Судостроение, 2001.

5. Баскаков С.П. Международные транспортные коридоры отдельные проблемы и пути их решения, Гл.4,, СПб.: СПГУВК, 2003, с. 103-135.

6. Батура П. И. Каталитические реакторы для дожигания отходящих газов//Кокс и химия. 1991. №5.

7. Беляков Б. П., Исаков И. Г., Шейко А. В. Термические методы обезвреживания промышленных газообразных выбросов, ХИНТИхимнефтемаш. 1983.

8. Блинев И.Г., Герасимов В.В., Коршак А.А., Новоселов В.Ф., Седелев Ю.А. Перспективные методы сокращения потерь нефтепродуктов от испарения в резервуарах. М:ЦНИИТЭнефтехим. 1990 (Тем. обзор)

9. Бржозовский Б.М., Мартынов В.В., Попов А.В. Актуальные проблемы современной экологии. Выбросы вредных веществ в атмосферу и методы их снижения: Аналит. материалы. — Саратов, 1999.

10. Ю.Вигдорович В.И. Химия и экология атмосферы: Учеб. пособие, гос. ун-т им. Г.Р. Державина. Гос. ком. по охране окружающей среды Тамбов, 1998.

11. Володин Н.И., Соколов Э.М. Очистка газовых выбросов: Учеб. пособие. — Тула, 1999.

12. Гиззатов М.А. Сокращение потерь бензинов от испарения на автозаправочных станциях нефтебаз, Уфа, 1987.

13. ГОСТ 24525-80. "Управление производственным объединением и промышленным предприятием. Управление охраной окружающей среды. Основные положения"., 1980

14. М.Грег С., Синг К., Адсорбция, удельная поверхность, пористость, М., Мир, 1984

15. Дополнение к "Методическим указаниям по определению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу из резервуаров". СПб, 1999 г.

16. Дубяга В.П., Перепечкин Л.П., Каталевский Е.Е. Полимерные мембраны. М.: Химия. 1981.

17. Дытнерский Ю.И. Баромемранные процессы. Теория и расчет. М., Химия, 1986

18. Дытнерский Ю.И., Брыков В.П., Каграманов Г.Г., Мембранное разделение газов, М., Химия, 1991

19. Еланский Н.Ф. Международные конвенции по атмосфере и климату и интересы России , Природа. 1999.20.3еменков Ю.Д., Малюнин Н.Ан, Маркова Л.М., и др. Резервуары для хранения нефтей и нефтепродуктов: Курс лекций. Тюмень: ТюмГНГУ. 1998.

20. Кавнев Г.М., Моряков Н.С., Загвоздкин В.К., Ходякова В.А. Охрана воздушного бассейна на предприятиях нефтепереработки и нефтехимии в связи с переходом на новые экономические методы управления, М.: ЦНИИТЭнефтехим. 1989. (Тем. обзор).

21. Кельцев Н.В., Основы адсорбционной техники. 2-е изд. М,: Химия, 1984

22. Когановский A.M. , Клименко Н.А.и др. Адсорбция органических веществ из воды Л. "Химия" 1990.

23. Конвенция о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния 1979 г., ООН, 1979 г.

24. Коршак А.А., Кулагин A.M. Улавливание паров бензина при его приеме в резервуары автозаправочной станции, Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2002 год

25. Коршак А.А. «Современные средства сокращения потерь бензинов от испарения».-Уфа: ООО «ДизайнПолиграфСервис», 2001 г.

26. Кубасов А.А, Цеолиты кипящие камни, МГУ им. М.В. Ломоносова, Сороссовский образовательный журнал, 1998

27. Кузнецов Б.Н. Каталитическая химия растительной биомассы // Соросовский Образовательный Журнал. 1996. № 12.

28. Лейтес И.Л., Семенова Т.А. Очистка технологических газов, 2-е изд. М.: Химия, 1977.

29. Лотош В.Е., Технологии основных производств в природопользовании. 2-е изд. Екатеринбург: Изд-во УГЭУ, 1999.

30. Малов Е. А., Э. С. Стародубцев, А. А. Шаталов, Р. А. Стандрик, А. И. Эльнатанов, А. В. Куликов. ПБ 09-12-92 «Правила устройства и безопасной эксплуатации факельных систем», 21 апреля 1992 г.

31. Мальгина Е. В., Мальгин Ю. В., Суедов В. П. Холодильные машины и установки. Москва, 1980.

32. Материалы доклада «Экологическая ситуация в России», Госкомэкология России, 1999 год

33. Махорин К.Е., Пищай И.Л. "Физико-химические характеристики углеродных сорбентов" , 1996

34. Международная конвенция МАРПОЛ 73/78, консолидированное издание, Приложение VI, Правило 15,, 2002 г.

35. Меры по уменьшению выбросов органических соединений из стационарных источников. Госкомприрода РСФСР, 1990

36. Методика гидравлического расчета системы выдачи паров нефтяных и химических грузов на берег, РМРС, часть VIII Правил классификации и постройки морских судов, 1994.

37. Методические указания по определению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу из резервуаров. М, 1997 г.

38. Миляев В.Б., Шатилов Р.А., Ясенский А.Н., Цибульский В.В. «Обязательства России по Конвенции о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния и состояние их выполнения», НИИ Атмосфера, 2002 год

39. Отчетный доклад Правительства РФ, Раздел 1 Атмосферный воздух. Трансграничное загрязнение воздуха. Озоновый слой Земли, 1999 год

40. Отчет НИИ Атмосфера по теме № 1.2 "Научно-методическое обеспечение выполнения международных обязательств России в части воздухоохранной деятельности и проблем трансграничного загрязнения воздуха". С.-Петербург, 2001 г.

41. Постановление Правительства РФ № 31 «Об утверждении Положения о государственном контроле за охраной атмосферного воздуха»

42. Прогнозирование выбросов. Доклад о ходе работы, подготовленный председателем Целевой группы "Emission Projections". EB/AIR/WG.5/R.39. 7 July, 1993.

43. Промышленная и санитарная очистка газов: Обзор, информ. Сер. ХМ-14/ ХИНТИхимнефтемаш. 1983.

44. Протокол об ограничении выбросов летучих органических соединений или их трансграничных потоков к конвенции 1979 года о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния, ООН, 1991 г.

45. Протокол 1999 года о борьбе с подкислением, эвтрофикацией и приземным озоном к Конвенции о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния, ООН, 2000 г.

46. Родионов А.И., Техника защиты окружающей среды. 2-е изд. М.: Химия, 1989.

47. Рощина Т.М. Адсорбционные явления и поверхность, Сороссовский Образовательный Журнал, 1998 г., №2.

48. СакунИ. А, Холодильные машины, JI., Машиностроение, 1985

49. Славин С.И. Защита атмосферы от промышленных загрязнений, Москва, ГАНГ, 1995.

50. Справочник по теплообменникам. Пер. с английского. В двух томах. -М.: Мир. 1990 г

51. Старков М.В. Структура потерь нефти и нефтепродуктов при транспорте и хранении и меры по их сокращению: Экспресс-информация / ВНИИОЭНГ. М., 1985. - №9.

52. Тимашев С.Ф. Физикохимия мембранных процессов. М.: Химия. 1988.

53. Федеральный справочник "Топливно-энергетический комплекс России". "Родина-Про", 1999.

54. Федеральный закон "Об охране атмосферного воздуха", 1999 г.

55. Федеральный закон "Об охране окружающей среды", 2002 г.

56. Химия цеолитов и катализ на цеолитах / Под ред. Дж. Рабо, М.: Мир, 1980.

57. Цегельский В.Г, Ермаков П.Н.,Спиридонов В.С, Защита атмосферы от выбросов углеводородов из резервуаров для хранения и транспортирования нефти и нефтепродуктов, Безопасность жизнедеятельности, №3,2001

58. Циркулярное письмо Комитета ММО по безопасности мореплавания № MSC.Circ.585 «Стандарты по системам регулирования эмиссии газов», 16 апреля 1992г

59. Циркулярное письмо комитета ИМО по безопасности мореплавания MSC/Circ. 450

60. Циркулярное письмо комитета ИМО по безопасности мореплавания MSC/Circ. 677

61. Циркулярное письмо Комитета ИМО по безопасности мореплавания MSC/Circ. 1009

62. Шаммазов A.M. Кулагин А.В., Коршак А.А. и др. Расчет потерь бензинов от испарения из резервуаров типа РВС и РГС, Учебное пособие, Уфа, УГНТУ, 2003 г.

63. American Institute of Chemical Engineers, "Practical Solutions for Reducing and Controlling Volatile Organic Compounds and Hazardous Air Pollutants," AIChE, Center for Waste Reduction Technologies, New York, NY, 2001

64. Atmospheric Hydrocarbon Emissions From Marine Vessel Transfer Operations, Publication 2514A, American Petroleum Institute, Washington, DC, 1981.

65. Bhuvendralingam S, A decision Algorithm for optimizing Granular carbon adsorbtion process design, Michigan Technological University, Houghton, Michigan, 1992

66. Burklin С. E., et al., Background Information On Hydrocarbon Emissions From Marine Terminal Operations, EPA-450/3-76-038a, U. S. Environmental Protection Agency, Research Triangle Park, NC, November 1976.

67. Buonicore, A.J., and L. Theodore, Industrial Control Equipment for Gaseous Pollutants, Volume I, CRC Press, Inc., Cleveland, Ohio, 1975.

68. Control Technologies for Hazardous Air Pollutants, Office of Research and Development, U.S. Environmental Protection Agency, Research Triangle Par,, North Carolina, Publication No. EPA 625/6-91-014.

69. Crowe, Charles R., and D. Cooper, "Brick/Membrane Linings Pass the Acid Test", Chemical Engineering, July 1988, pp. 83-86.

70. EEA (2001a). Environmental Signals 2001. Environmental Assessment Report No. 8. Copenhagen, European Environment Agency, 2001

71. Emission estimation Manual AP-42, Section 7.1, Environment Protection Agency, USA, , 1997

72. Erikson, D.G., Organic Chemical Manufacturing Volume 5: Adsorption, s Condensation, and Absorption Devices, U.S. Environmental Protection

73. Agency, North Carolina, Publication No. EPA 450/3-80-027, December 1980.

74. Evaporation Loss From Tank Cars, Tank Trucks And Marine Vessels, Bulletin No. 2514,American Petroleum Institute, Washington, DC, 1959.

75. Grelecki, C., Fundamentals of Fire and Explosion Hazards Evaluation, AIChE Today Series, New York, 1976.

76. SO.Haeg J., Gerd S., Voc recovery based on absorbtion in crude oil, SINTEF report, 1998

77. Hydrophobic Zeolites as Adsorbents for Removal of VOC from Air, M. V. Chandak and Y. S. Lin, Dept. of Chemical Engineering, University of Cincinnati, 1993 82.IFSMA Newsletter, June 2002

78. INTERTANKO's "Guidelines for The Control of a Multiphase Crude Oil Cargo For Cargo Operations and Handling" (March 2001)

79. International Tanker Owner Pollution Federation, ITOPF Handbook 20022003,2002

80. Jon W. Young and W. N. Tuttle, P.E. Reduction of Hydrocarbon Emissions from Air through Pressure Swing Regeneration of Activated Carbon, 1997

81. Kurland J. J., Morgott D. A. and Hamilton R. W. VOLATILITY AND FATE Health, Safety and Environment Laboratories, June 2,1999

82. Lines J.R. and A.E. Smith, Condensers control and reclaim VOCs , Chemical Processing, June 2000

83. Marine Technology Society, ADVANCED SPILL AVOIDANCE SYSTEM, Mo Husain, Inc. Del Mar, CA, November ,1991

84. McInnes, R., K. Jameson, and D. Austin, "Scrubbing Toxic Organics", Chemical Engineering, September 1990, pp. 116-121.

85. Nicholson W., Jon W Young, Design Consideration for Pressure Swing Carbon Adsorbtion VRS, AIChE, 1997

86. Nichols R. A., Analytical Calculation Of Fuel Transit Breathing Loss, Chevron USA, Inc., San Francisco, CA, March 21, 1977.

87. Norvegian Marine Technology Research Institute, MARINTEK final report, VOC emission control system for shuttle tankers and floating storage system (VOCON), Trondheim, 18 April 2000

88. Norwegian Marine Technology Research Institute «VOC Emission Control Systems for Shuttle Tankers and Floating Storage Systems (VOCON) Final report, 2000-04-18»

89. Oldervik O., VOCON-VOC Emission Simulation, SINTEF report, 2000. 95.01dervik O., Emission of VOC from the cargo during loading, SINTEFreport, July 2000

90. Operations, Management and Economics Symposium at the U.S. Merchant Marine Academy. Kings Point, NY. May 12,1994

91. Paul Owen, International Federation of Shipmasters' Associations, IFSMA Newsletter No. 35 June 2002,

92. Regulatoiy Impact Analysis of Structural and Operational Measures for Existing Tank Vessels: Mercer Management Consulting, Inc. and George G. Sharp, Inc., January 1994.

93. Rich, G.A.,. VOC Calculation Manual. Cahners Publishing Company: USA. ISBN 0-934165-36-9,1991

94. Rowland F., Bren D. Atmospherik ozone: two environmental problems. Abstracts JAMAS. JAPSO (Joint assembl. of intemat. associat. of meterolog. and atmosphere, sci. and intemat. associat. physical sci. of the oceans). Melbourne, 1997

95. Rules For The Protection Of The Marine Environment Relating To Tank Vessels Carrying Oil In Bulk, 45 FR 43705, June 30,1980.

96. StrigIe, Ralph F., Random Packings and Packed Towers, Design Applications, Gulf Publishing Company, Houston, Texas, 1987.

97. Sharma, M. and T.J. Overcamp (1996). Air emissions of volatile liquids spilled on sands. Environ. Prog. 15,229.

98. Treybal A., Robert E., Mass Transfer Operations (Third edition), McGraw-Hill Book Company, New York, 1980

99. Technical Paper «AUPS test of Office of Naval Research», June 11,2001

100. Thor Chijensen, Tanker face drastic air pollution curbs, Lloyd's List, May,2000

101. US Environmental Protection Agency, Compilation of Air Pollution Emission Factors, Volume I, Section 12, Storage of Organic Liquids. U.S. Environmental Protection Agency, 4th Edition, 1993.

102. U.S. EPA, Office of Air Quality Planning and Standards, "Survey of Control Technologies for Low Concentration Organic Vapor Gas Streams," EPA-456/R-95-003, Research Triangle Park, NC., EPA, May 1995.