Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Российский государственный университет нефти и газа

имени И.М. Губкина"

Кафедра промышленной экологии

Курсовая работа

Поступления метана ( в окружающую среду на предприятиях газовой промышленности. Проблемы нормирования метанового газа

Студентка группы ГЭ-12-06

Стебенева В.Д.

Руководитель:

к.х.н., доц. Гречищева Н.Ю.

Москва 2014



Оглавление

Введение

Глава 1. Общие сведения о метане, его характеристики и методы использования

Глава 2. Протокол по регулированию выбросов парниковых газов

2.1 Охрана воздушной среды, озонового слоя и климата

2.2 Цель протокола

2.3 Основные обязательства стран

2.4 Механизмы гибкости

2.5 Секторы и категории источников выбросов парниковых газов

2.6 Основные выводы протокола

Глава 3. Варианты сокращения поступлений метанового газа в атмосферный воздух

3.1 Общие сведения

3.2 Проблема выбросов метанового газа на предприятиях нефтегазового комплекса

3.3 Вклад ООО "Газпром" в загрязнение атмосферного воздуха

3.4 Общие возможные варианты сокращения поступлений метанового газа в атмосферу

Глава 4. Нормирование парникового газа метана

4.1 Расчетная часть определения концентрации через ОДУ, ОДК, ОБУВ

4.2 Оценка целесообразности проведения детализации расчетов

4.3 Основные проблемы при нормировании

Заключение

Список литературных и электронных источников

Приложение



Введение

Актуальностью проблемы поступления метана в атмосферу является то, что нормирование и контроль выбросов метана на предприятиях газовой промышленности остаётся одной из ведущих проблем нефтегазовой отрасли и топливно-энергетического комплекса в целом.

Предприятиями ежегодно осуществляется значительное количество поступления метанового газа в атмосферу. В ходе работы предприятий выбросы происходят как при проведении ремонтных работ и хранении, так и непосредственно от продуктов сжигания при утилизации метана.

Метан в свою очередь относят к числу сильных парниковых газов, контроль выбросов которого регулируется на международном уровне. Следует отметить что последующий ненормированный выброс парниковых газов приведет к общемировой катастрофе и целью данной курсовой работы можно считать точное и грамотное изучение источников выбросов метана на предприятии и оценка эффективности мероприятий по обеспечению экологической безопасности.

Актуальность совершенствования воздухоохранной деятельности обусловлена двумя основными причинами:

- обязательностью введения в практику воздухоохранной деятельности положений Федерального Закона "Об охране атмосферного воздуха", а с 2002 г. и Федерального Закона "Об охране окружающей среды";

- необходимостью с одной стороны большего обоснования требований, предъявляемых к природопользователям, и с другой стороны необходимостью упрощения системы нормирования выбросов.

В связи с этим, важной и актуальной задачей является выявление проблем и наиболее эффективных возможных вариантов регулирования и сокращения поступлений метанового газа в окружающую среду.

В настоящее время нормативно-методическая база по охране атмосферного воздуха продолжает развиваться на основе научно-исследовательской и методической деятельности НИИ Атмосфера по обоснованию и развитию методических аспектов охраны атмосферного воздуха. Это касается широкого круга вопросов: процедуры инвентаризации выбросов вредных веществ в атмосферный воздух с использованием как инструментальных, так и расчетных методов, организации и проведения расчетов загрязнения атмосферы, формирования предложений по нормативам ПДВ (предельно допустимые выбросы), а также определению периодичности производственного контроля за соблюдением установленных нормативов выбросов и объемов регулирования выбросов в периоды НМУ (нормальные метеорологические условия).

Второй проблемой рассматриваемой в данной курсовой работе можно по праву считать применение мер и общие итоги мероприятий направленных на снижение воздействия метанового газа на атмосферный воздух с учетом ратификации Киотского протокола РКИК ООН.

Актуальность дальнейшего совершенствования воздухоохранной деятельности РФ обусловлена двумя основными причинами:

- обязательностью введения в практику воздухоохранной деятельности положений Федерального Закона "Об охране атмосферного воздуха", а с 2002 г. и Федерального Закона "Об охране окружающей среды";

- необходимостью с одной стороны большего обоснования требований, предъявляемых к природопользователям, и с другой стороны необходимостью упрощения системы нормирования выбросов.

Выделим основные задачи курсовой работы:

- выявить основные возможные варианты сокращения поступления метана в окружающую среду;

- проанализировать действие мер и итоги применения Киотского протокола к РКИК ООН.

- выявить основные проблемы применения нормативов по ПДК метанового газа.



Глава 1. Общие сведения о метане, его характеристики и методы использования

Метан - природный горючий газ, встречающийся в осадочном чехле земной коры в виде свободных скоплений, в растворённом (в нефти, пластовых и поверхностных водах), рассеянном, сорбированном (породами и органическим веществом) и твёрдом (газогидратном) состояниях.

Рис. 1 - химическая формула метана.

Рис. 2 - структурно-молекулярная формула метана.

Является простейшим углеводородом, представляет собой бесцветный газ без запаха, который горит бледным синеватым пламенем. Является наиболее устойчивым и инертным углеводородом за счет отсутствия углеродной связи (С-С). По своим свойствам малорастворим в воде и легче воздуха.

На 90-95% метан имеет природное происхождение, но также имеются антропогенные источники его выделения: рисовые поля, животноводство, свалки, добыча угля, потери в нефтегазовой отрасли, горение биомассы и т.п. В газовых месторождениях 99% чистого, сухого газа, а газы нефтяных скважин содержат помимо метана 10-40% высших гомологов - пропана, бутана, пентана и гексана (мокрый или жирный газ).

Является крайне взрывоопасным при концентрации в воздухе от 4,4% до 17%. Наиболее взрывоопасная концентрация 9,5%. Часто является наркотиком; действие ослабляется ничтожной растворимостью в воде и крови. Относится к четвертому классу опасности (малоопасные вещества).

Классификация метана по происхождению:

Биогенный - возникает в результате химической трансформации органического вещества. Например, бактериальный (микробный) метан образуется в результате деятельности бактерий, а термогенный возникает при термохимических процессах, в осадочных породах при их погружении на 3-10 км, в условиях высоких температур и давлений.

Абиогенный - возникающий в результате химических реакций неорганических соединений, чаще на больших глубинах в мантии земли.

В атмосферу метан попадает от естественных и антропогенных источников. Среди естественных источников это - болота, тундра, водоёмы, насекомые (термиты), метангидраты, геохимические процессы. К антропогенным относят - рисовые поля, шахты, потери при добыче нефти и газа, животноводство, горение биомассы, свалки.

Виды выделения метана:

Обыкновенное - непрерывное и равномерное выделение из невидимых трещин и пор угольного пласта и пород. Зафиксировать можно только приборами.

Суфлярное - местное интенсивное выделение газа из больших трещин в угольном пласте и породах, сопровождается шипением, свистом, давлением, действует недели, месяцы.

Внезапное выделение - бурное выделение большого количества метана, сопровождающееся смещением пород или угля на определенное расстояние от забоя. Газа метана может выделиться сотни и тысячи м³.

Источники метана и его получение.

На 90-95% метан имеет биологическое происхождение. Травоядные копытные животные, такие как коровы и козы, испускают пятую часть годового выброса метана: его вырабатывают бактерии в их желудках. Другими важными источниками служат термиты, рис-сырец, болота, фильтрация естественного газа (это продукт прошлой жизни) и фотосинтез растений. Вулканы вносят в общий баланс метана на Земле менее 0,2%, но источником и этого газа могут быть организмы прошлых эпох. Промышленные выбросы метана незначительны. Таким образом, обнаружение метана на планете типа Земли указывает на наличие там жизни.

Метан образуется при термической переработке нефти и нефтепродуктов (10-57% по объёму), коксовании и гидрировании каменного угля (24-34%). Лабораторные способы получения: сплавление ацетата натрия со щелочью, действие воды на метилмагнийиодид или на карбид алюминия.

В лаборатории получают нагреванием натронной извести (смесь гидроксидов натрия и калия) или безводного гидроксида натрия с уксусной кислотой. Для этой реакции важно отсутствие воды, поэтому и используется гидроксид натрия, так как он менее гигроскопичен.

Использование метана.

Метан - наиболее термически устойчивый насыщенный углеводород. Его широко используют как бытовое и промышленное топливо и как сырьё для промышленности. Так, хлорированием метана производят метилхлорид, метиленхлорид, хлороформ, четырёххлористый углерод.

При неполном сгорании метана получают сажу, при каталитическом окислении - формальдегид, при взаимодействии с серой - сероуглерод.

Термоокислительный крекинг и электрокрекинг метана- важные промышленные методы получения ацетилена.

Каталитическое окисление смеси метана с аммиаком лежит в основе промышленного производства синильной кислоты.

Метан используют как источник водорода в производстве аммиака, а также для получения водяного газа (т.н. синтез-газа):

CH4 + H2O > CO + 3H2,



применяемого для промышленного синтеза углеводородов, спиртов, альдегидов и др.

Важное производное метана - нитрометан.

В наше время метан широко используется в качестве моторного топлива для автомобилей. Однако плотность природного метана в тысячу раз ниже плотности бензина. Поэтому, если заправлять автомобиль метаном при атмосферном давлении, то для равного с бензином количества топлива понадобится бак в 1000 раз больше. Чтобы не возить огромный прицеп с топливом, необходимо увеличить плотность газа. Это можно достичь сжатием метана до 20-25 МПа (200-250 атмосфер). Для хранения газа в таком состоянии используются специальные баллоны, которые устанавливаются на автомобилях.

Метан относят к парниковым газам, так как повышение его содержания в атмосфере способствует развитию парникового эффекта. Метан в несколько раз легче воздуха и обладает более сильным парниковым эффектом, чем углекислый газ, поэтому наряду с другими вредными веществами был занесен в список веществ регламентируемый Рамочной Конвенцией ООН об изменении климата и Киотским протоколом по сокращению выбросов парниковых газов.



Глава 2. Протокол по регулированию выбросов парниковых газов

2.1 Охрана воздушной среды, озонового слоя и климата

Проблема изменения климата ощущалась наиболее остро в конце 20 века, когда уровень мирового океана начал медленно, но стабильно повышаться. Данные изменения относят к негативному воздействию парникового эффекта на окружающую среду.

Парниковый эффект - нагревание поверхности и атмосферы планеты в результате захвата теплового излучения Солнца атмосферными газами. Та часть солнечного излучения, которая, пройдя сквозь озоновый слой, достигает поверхности Земли, представлена мягким ультрафиолетом, видимым светом, а также инфракрасными лучами. Инфракрасное излучение называют также тепловым. Такое излучение поглощают пары воды, углекислый газ, метан и другие компоненты атмосферы. Парниковый эффект позволяет поддерживать оптимальную температуру у поверхности земли (+18), без него испускаемое тепло уходило бы полностью в космос. Но избыток газообразных выбросов в атмосферу от сжигания угля, нефтегазовой промышленности и транспорта скапливается в атмосфере и удерживает много тепла, что вызывает угрозу глобального потепления.

В связи с этим, результатом переговоров мирового сообщества о возможных мерах борьбы с парниковым эффектом стала Рамочная Конвенция ООН об изменении климата (РКИК) 1992 г. и Киотский протокол (КП) 1997 г. к ней.

Киотский протокол к РКИК - протокол, обязывающий развитые страны и страны с переходной экономикой сократить или стабилизировать выбросы парниковых газов.

В перечень веществ, регулируемых Киотским протоколом вошли: углекислый газ, метан, фторуглеводороды, фторуглероды, закись азота, гексафторид серы.

Ратифицировали Протокол - 192 страны мира, на которые совокупно приходится 2/3 общемировых выбросов. Заметным исключением стали США.

2.2 Цель протокола

Цель Киотского протокола та же, что и у РКИК ООН, а именно, добиться стабилизации концентрации парниковых газов в атмосфере на таком уровне, который не допускал бы опасного антропогенного воздействия на климатическую систему. Для достижения этой цели Протокол уточняет и развивает ряд обязательств, предусмотренные РКИК ООН.

После ратификации Киотского протокола в течение года на правительственном уровне были выделены следующие мероприятия:

* составлен Комплексный план действий Правительства Российской Федерации по реализации положений Киотского протокола;

* создана Межведомственная комиссия по координации действий во исполнение обязательств по Киотскому протоколу;

* подготовлены, но не утверждены основные нормативные правовые и инструктивно-методические документы, необходимые для реализации положений Киотского протокола на национальном уровне;

* в 1000 раз увеличена ставка платы за выбросы в атмосферу метана - одного из шести парниковых газов.

2.3 Основные обязательства стран

Каждая страна должна проводить соответствующую национальную политику и принимать меры по ограничению выбросов парниковых газов и усилению поглощения СО2 наземными экосистемами. Выполняя эти обязательства, каждая страна должна стремиться свести к минимуму любое негативное влияние этой политики и мер на другие страны, в особенности развивающиеся.

Страны должны предоставлять дополнительные финансовые ресурсы для содействия выполнению обязательств развивающихся стран.

Страны ратифицировавшие Протокол должны сотрудничать в таких областях, как:

- разработка, внедрение и распространение технологий, безопасных для климата;

- исследования климатической системы и систематические наблюдения за ее состоянием;

- просвещение, обучение и информирование общественности по вопросам изменения климата;

- совершенствование методик и улучшение качества данных, используемых для инвентаризации выбросов парниковых газов.

2.4 Механизмы гибкости

Протокол предусматривает так называемые механизмы гибкости:

- торговлю квотами, при которой государства или отдельные хозяйствующие субъекты на его территории могут продавать или покупать квоты на выбросы парниковых газов на национальном, региональном или международном рынках;

- проекты совместного осуществления - проекты по сокращению выбросов парниковых газов, выполняемые на территории одной из стран РКИК полностью или частично за счёт инвестиций другой страны РКИК;

- механизмы чистого развития - проекты по сокращению выбросов парниковых газов, выполняемые на территории одной из стран РКИК (обычно развивающейся).



2.5 Секторы и категории источников выбросов парниковых газов

Загрязнение атмосферного воздуха происходит в основном при рабочем воздействии таких секторов промышленности как:

Сжигание топлива;

Энергетическая промышленность;

Обрабатывающая промышленность и строительство;

Транспорт;

Утечки при добыче и транспортировке топлива;

Твердое топливо;

Нефть и природный газ;

Продукция горнодобывающей промышленности;

Использование растворителей и других продуктов;

Сельское хозяйство;

Сжигание сельскохозяйственных отходов на полях.

2.6 Основные выводы протокола

Выводы протокола:

- концентрации парниковых газов продолжают возрастать в результате человеческой деятельности;

- совокупность имеющихся данных говорит о том, что влияние человеческой деятельности на климат планеты достаточно велико, чтобы его заменить;

- к концу двадцать первого века средняя температура поверхности Земли, вероятно, повысится примерно на 2°С, а с учетом фактора неопределенности это повышение может составить от 1 до 3,5°С. В дальнейшем температура будет возрастать в течение нескольких десятилетий даже в том случае, если содержание парниковых газов в атмосфере к этому времени стабилизируется;

- в среднем прогнозируется повышение уровня моря на 50 см к 2020 году (оценки колеблются от 15 до 95 см), и это повышение будет продолжаться в последующем;

- в большинстве стран возможно осуществление безболезненных для экономики действий по ограничению эмиссии парниковых газов, чтобы их количество в будущем оказалось ниже уровня, неизбежного при сохранении имеющихся тенденций. Эти действия не повлекут дополнительных затрат.



Глава 3. Варианты сокращения поступлений метанового газа в атмосферный воздух

3.1 Общие сведения

Загрязнение атмосферы

Атмосфера является газовой оболочкой Земли, в процентном соотношении в её состав входят: азот 78%; кислород 21%; водяной пар 1%; аргон 0,93%; углекислый газ 0,038% и другие газы (водород, гелий, благородные газы).

В зависимости от вида источника загрязнение атмосферы бывает:

- естественное,

- антропогенное.

В зависимости от характера загрязнителя выделяют:

Физическое - механические (пыль, твердые частицы), радиоактивные (радиоактивное излучение, изотопы), электромагнитные (электромагнитные волны, радиоволны), шумовые (громкие звуки, частотные колебания) и тепловые загрязнители;

Химическое - в качестве загрязнителя газообразные вещества и аэрозоли.

В настоящее время главными загрязнителями атмосферы за счёт деятельности человека считаются углекислый газ, оксид углерода, диоксиды серы, а также газовые компоненты, повышение концентрации которых влияет на температурный режим тропосферы (метан, фреоны, диоксид азота, озон).

Основные источники загрязнения атмосферы - предприятия топливноэнергетического комплекса, обрабатывающей промышленности и транспорт.



3.2 Проблема выбросов метанового газа на предприятиях нефтегазового комплекса

При сгорании жидкого или газообразного топлива в двигателях, турбинах, насосах, компрессорах и котлах происходит значительный выброс отходящих газов в атмосферу.

Факельное сжигание и выпуск газа служат важной мерой обеспечения безопасности, используемой на объектах для обеспечения безопасного сброса газа при аварийных ситуациях, отключении питания и отказе оборудования или возникновении других нештатных условий на установке.

После сжижения природного газа, в период его хранения, наблюдаются выбросы паров метана, которые часто называют "отпарным газом", за счёт изменения атмосферного давления, воздействия температуры окружающей среды. метан парниковый газ атмосферный

Стационарные источники выброса загрязняющих веществ в атмосферный воздух делят на организованные и неорганизованные.

Источники с организованным выбросом газообразных веществ - выбросы поступают в атмосферу через специально сооруженные газоходы, воздуховоды и трубы.

К ним относят:

- объекты линейной части магистрального газопровода (ЛЧ МГ);

- компрессорные станции (КС);

- газораспределительные станции (ГРС);

- газоизмерительные станции (ГИС).

При проведении плановых регламентных работ на трубопроводах и технологическом оборудовании объектов транспорта газа, особенно при аварийных ситуациях в атмосферу попадает большое количество природного газа, который на 90-98% состоит из метана.

Источники с неорганизованным выбросом газообразных веществ - выбросы поступают в атмосферу в виде ненаправленных потоков газа в результате нарушения герметичности работы оборудования, отсутствия или не налаженной работы вентиляционных систем, местных отсосов в местах загрузки, выгрузки или хранения сырья, топлива, полупродуктов, продуктов и т.д.

К ним относят:

- утечки в уплотнениях и соединениях технологических аппаратов и агрегатов, трубопроводов, запорно-регулирующей арматуры (ЗРА), расположенных на открытых площадках установок;

- выбросы при продувке пробоотборных устройств и отборе пробы, сбросы постоянно отбираемой пробы в атмосферу;

- выбросы при продувке средств контроля и автоматики и технологических аппаратов;

- выбросы при стабилизации давления в емкостях товарно-сырьевых парков и выполнении слива-налива.

Все перечисленные виды выбросов относятся к неорганизованным только в тех случаях, когда технологические объекты (оборудование, ёмкости, арматура) расположены вне производственных помещений, и не оборудованы системами отвода этих выбросов на свечу рассеивания или на факел.

Исходя из вышеизложенного данное направление является актуальным и представляет значительный интерес для контроля состояния окружающей среды.

3.3 Вклад ООО "Газпром" в загрязнение атмосферного воздуха

Деятельность ОАО "Газпром" имеет важное значение для всей экономики России, именно поэтому влияние данного предприятия на окружающую среду так важно.

Немалый вклад предприятие вносит в загрязнение атмосферного воздуха за счёт выброса газообразных загрязняющих веществ. Среди приведённых веществ очевидно преобладает метан за счёт его значительного содержания в составе природного газа.

Рис. 3. Компонентная структура выбросов ОАО "Газпром" в атмосферный воздух.

Одна из ключевых задач Газпрома на протяжении многих лет остается неизменной - обеспечение равенства экономических и природоохранных ценностей.

На практике это реализуется за счёт корпоративных программ технического перевооружения, модернизации и повышения энергоэффективности производств, в детальной оценке и сокращении возможных экологических рисков при осуществлении проектов нового строительства.

Текущая деятельность в области охраны окружающей среды осуществляется с учетом специфики производственных объектов, природно-климатических и социально-экономических особенностей регионов.

Рис. 4. Показатели воздействия ОАО Газпром на атмосферный воздух, 2008-2012 гг., тыс. т.

В период с 2008 по 2011 гг. наблюдается сокращение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, а в 2012 г. их возрастание, за счёт изменения топливного баланса (использование угля и мазута взамен природного газа) в свою очередь доля метана в составе валовых выбросов сократилась на 12%.

ЗВ - загрязняющее вещество

Рис. 5. Динамика выбросов метана в атмосферный воздух ОАО "Газпром", 2008-2012 гг., тыс. т.

В компонентной структуре выбросов ОАО "Газпром" на долю основных загрязняющих веществ суммарно приходится 98,3%, в том числе: углеводороды (метан) - 66,8%, оксид углерода - 19%, оксиды азота - 9,3%, диоксид серы - 3,3%. Деятельность по магистральному транспорту газа формирует более 92% всех выбросов метана ОАО "Газпром".

ЛОС - летучие органические соединения

Рис. 6. Структура выбросов основных загрязняющих веществ по видам основной деятельности ОАО "Газпром", 2012 г., тыс. т.

Принципы ответственного поведения в области рационального природопользования и охраны окружающей среды являются важной частью стратегии и обязательным условием стабильного и эффективного развития бизнеса в современных условиях.

Стратегическими направлениями деятельности Газпром в области охраны окружающей среды, которые имеют значимый экологический эффект в масштабах Российской Федерации, на данный момент остаются:

- энерго- и ресурсосбережение;

- использование наилучших доступных технологий при модернизации и вводе новых производственных мощностей;

- развитие производства моторных топлив с улучшенными экологическими характеристиками, в том числе развитие рынка газомоторного топлива;

- участие в научных исследованиях и практических действиях по восстановлению природных комплексов, сохранению биоразнообразия, защите морской среды;

- предупреждение аварий и инцидентов с экологическими последствиями и возмещение вреда окружающей среде в полном объеме;

- разработка и реализация корпоративных программ, участие в региональных и федеральных программах, обеспечивающих экологическую безопасность;

- совершенствование системы экологического менеджмента.

В настоящее время доля Газпром в объемах негативного воздействия на окружающую среду в Российской Федерации составляет: по выбросам в атмосферный воздух - около 16%.

Один из ключевых принципов деятельности ОАО "Газпром" - сокращение негативного техногенного воздействия на природную среду.



3.4 Общие возможные варианты сокращения поступлений метанового газа в атмосферу

Существует несколько возможностей для ограничения или предотвращения выбросов метанового газа. Основным направлением мер по сокращению выбросов является применение дополнительных технологий и модификаций процессов (включая техническое обслуживание и эксплуатационный контроль).

В зависимости от технических и/или экономических условий более общего характера могут применяться следующие меры:

1) Сокращение эмиссии метана при отключении компрессоров.

При отключении компрессоров могут возникать утечки метана в различных местах в зависимости от герметичности системы. В отключенных от газопровода системах утечки метана происходят в результате "продувки" - выброса в атмосферу сжатого газа, оставшегося в компрессорах, и от продолжительных утечек из запорных клапанов. В системе под давлением метан может просачиваться через закрытый продувочный клапан и уплотнения штоков компрессора.

2) Композитное покрытие для герметичных дефектов трубопроводов.

Композитное покрытие является долговременной, экономически эффективной технологией ремонта трубопровода, которая пригодна для герметичных дефектов трубопровода типа вмятин, каверн, царапин и общей коррозии. Нанесение композитного покрытия возможно без отключения действующего трубопровода.

3) Замена гликолевого осушителя сиккативным.

Замена гликолевого осушителя на сиккативный сокращает эмиссию метана, а так же снижает расходы на эксплуатацию и обслуживание. В сиккативном осушителе влажный газ проходит через осушающий слой, состоящий из сиккативных гранул. Таблетки поглощают влагу и постепенно растворяются. Таким образом, эмиссия газа происходит только при открытом осушителе, например, когда добавляют новые гранулы.

4) Целенаправленное обследование и техническое обслуживание газоперерабатывающих заводов и бустерных станций.

Выполнение Программы целенаправленного обследования и технического обслуживания (ЦОТО) - это проверенный, экономически эффективный способ, позволяющий обнаруживать, измерять, определять приоритетность ремонтных работ и устранять утечки в оборудовании с целью уменьшения выбросов метана.

5) Целенаправленное обследование и техническое обслуживание компрессорных станций.

Программа целенаправленного обследования и технического обслуживания (ЦОТО) компрессорных станций является надежным, эффективным методом обнаружения, измерения, определения приоритетности действий по устранению утечек и снижению эмиссии метана. Программа ЦОТО начинается с изучения базовых условий для выявления мест и объемов утечек. Технологии, определенные как наиболее эффективные, впоследствии используются для ремонта узлов с нарушенной герметичностью.

6) Установка конденсаторов для складских резервуаров сырой нефти.

Единственным способом предотвращения эмиссии легких паров углеводородов и получения значительной экономии является установка конденсаторов на нефтехранилищах. Конденсаторы представляют собой относительно простые системы, в которых конденсируется около 95 процентов паров с высокой теплотворной способностью. Эти объемы пара можно продать или использовать на производственных участках в качестве топлива.

7) Оптимизация циркуляции гликоля и применение сепараторов-расширителей при гликолевой дегидратации.

Установка емкостей сепараторов-расширителей при гликолевой дегидратации способствует дальнейшему снижению эмиссии метана, ЛОС, ОАЗ и обеспечивает большую экономию денежных средств. Регенерированный газ может подаваться в компрессор и/или использоваться в качестве топлива на ребойлерах триэтиленгликоля или в двигателях компрессора.

8) Замена влажных уплотнителей на сухие в центробежных компрессорах.

Центробежные компрессоры широко используются при добыче и транспортировке природного газа. Сальниковые уплотнения на вращающихся валах предотвращают утечки природного газа, находящегося под высоким давлением, из корпуса компрессора. Традиционно в уплотнителях в качестве барьера, преграждающего утечку газа, использовалось масло, нагнетаемое под высоким давлением. Партнеры программы сокращения выбросов обнаружили, что замена этих "влажных" (масляных) уплотнителей на сухие значительно снижает эмиссию метана и эксплуатационные расходы.

Применяя на практике вышеперечисленные установки по сокращению выбросов метана, можно не получить желаемых результатов, в виду острой проблемы грамотного общего нормирования парниковых газов.



Глава 4. Нормирование парникового газа метана

Проблема нормирования парниковых газов занимает одну из лидирующих позиций в числе основных общемировых проблем. Это связано с общим потеплением климата, на которое непосредственно влияют выбросы парниковых газов, которые в свою очередь провоцируют образование парникового эффекта.

Определяющее значение для практического контроля имеет установление санитарно-гигиенических нормативов, цель которых состоит в оценке качества объектов окружающей среды (в частности атмосферного воздуха) по отношению к влиянию на здоровье человека.

Исходя из существующего определения - предельно допустимая концентрация (ПДК) химического соединения в окружающей среде- это такая концентрация, при воздействии которой на организм человека, периодически или в течении всей жизни, прямо или опосредованно через экологические системы, а также через возможный экономический ущерб, не возникает соматических или психических заболеваний (в то числе скрытых или временно компенсированных) или изменений состояния здоровья, выходящих за пределы приспособительных физиологических реакций, обнаруживаемых современными методами сразу или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

Расчет ПДК в воздухе является важной частью экологического проектирования и контроля.

Если выбросы предприятия в атмосферный воздух выше установленных норм, то должны разрабатываться мероприятия, направленные на совершенствование технологического процесса, строительство фильтров и других сооружений, уменьшающих выбросы.

В качестве системы санитарно-гигиенических нормативов ПДК является основой для разработки производственно-хозяйственных нормативов качества окружающей природной среды. Однако учитывая общее количество возможных токсичных химических соединений, установление ПДК не всегда возможно.

Табл. 1 - ПДК для вещества метана

Наименование вещества	№ CAS*	Код вещества	Класс опасности	Норматив вещества - концентрация, мг/м3***
				рабочая зона	населенный пункт
Углеводороды предельные**
Метан	74-82-8	410		7000	50

* Международные регистрационные номера идентификации веществ CAS.

** Наименование группы выбрасываемых ЗВ в атмосферу.

*** Концентрация максимально-разовая/среднесменная (рабочая зона), среднесуточная (населенный пункт).

В случае невозможности применения ПДК из-за различных условий описанных далее, вводятся временные ориентировочные расчетные показатели:

ОБУВ - ориентировочно безопасный уровень воздействия,

ОДУ - ориентировочно допустимый уровень воздействия,

ОДК - ориентировочно допустимая концентрация.

Табл. 2 - Данные загрязняющих веществ подлежащих нормированию. Расчетная часть нормирования парниковых газов на примере объектов ООО "Газпром трансгаз Краснодар".

ЗВ	Кл. опасности	ПДКс.с., ПДКм.р, ОБУВ, мг/м3	Выброс, г/с	Выброс, т/год	Mj(т/г) Kj=-ПДКс.с.	Gj	С'фмj	Ф'j	Cнj ПДКм.р
Азота диоксид	3	0.04	0.7145712	0.05412448	1.353112	0.0003	0.33	142.91	<=0.05
Азота оксид	3	0.06	0.11611782	0.00879522	0.146587	2.7E-5	0.098	11.612	<=0.05
Углерод оксид	4	3	5.95476	0.45103734	0.15034578	0.0001	0.4	47.638	<=0.05
Метан	-	**50	1586.429929	54.12107594	1.082421519	0.8377	0.1	1269.2	>0.05
Всего:			1593.278	54.63503

Перечень вредных веществ, подлежащих нормированию, устанавливается на основе приказа Минприроды России и экологии от 31 декабря 2010 г. №579.

Государственному учету и нормированию подлежат вредные (загрязняющие) вещества, указанные в Перечне вредных (загрязняющих) веществ, подлежащих государственному учету и нормированию, а также не включенные в Перечень загрязняющих веществ вредные (загрязняющие) вещества, соответствующие одному из критериев:

- показатель опасности выбросов больше или равен 0,1;

- приземные концентрации выбросов превышают 5% от гигиенического (экологического) норматива качества атмосферного воздуха. Определение указанных приземных концентраций осуществляется по результатам упрощенных расчетов загрязнения в приземном слое атмосферного воздуха, выполненных с учетом особенностей местоположения источников загрязнения атмосферы по отношению к жилой территории и другим зонам с повышенными требованиями к охране атмосферного воздуха.

4.1 Расчетная часть определения концентрации через ОДУ, ОДК, ОБУВ

Показатель опасности выбросов Смj рассчитывается для каждого (j-го) выбрасываемого вещества по формуле:

где:

A - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы.

Значение коэффициента A, соответствующее неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна, принимается равным 200 - для европейской территории Российской Федерации южнее 50 град. с.ш., для остальных районов Нижнего Поволжья, для Дальнего Востока и остальной территории Сибири;

? - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, устанавливается на основе анализа картографического материала, освещающего рельеф местности в радиусе до 50 высот наиболее высокого из размещаемых на промышленной площадке источника, но не менее чем до 2 км.

В случае ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот, не превышающим 50 м на 1 км, ? = 1.

В случае более сложного рельефа местности или перепадов высот более 250 м на 1 км коэффициент ? указывается территориальными органами Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды;

- безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе (для газообразных и жидких примесей F = 1; для твердых - F = 3);

- наименьшее из значений и ,

(мг/м³) - предельно допустимая концентрация максимальная разовая j-го вещества в атмосферном воздухе населенных мест;

(мг/м³) - экологический норматив качества атмосферного воздуха;

- в случае если для какого-либо вещества не установлена, используется этого вещества;

- в случае отсутствия и используется величина ; где - среднесуточная ПДК j-го вещества;

i - порядковый номер источника выброса загрязняющего вещества в атмосферу;

N - количество источников выбросов данного загрязняющего вещества;

(г/с) - значение выброса j-го вредного (загрязняющего) вещества от i-го источника предприятия, определенное на основе результатов инвентаризации выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух;

(м) - значение высоты i-го источника предприятия, из которого выбрасывается данное вещество.

Примечание: Для определения параметра по веществам, выброс которых в атмосферу уменьшается за счет газоочистных и пылеулавливающих установок (ГОУ) или других средств обезвреживания, необходимо использовать величину максимального разового выброса до применения ГОУ.

Расчёт максимально разового и валового выброса метана предприятием за год:

1) M = V'•?•1000; г/сек

Ммах = Yз/1000

2) G = 0,0036•М•t, т/год (М = Ммах • t/1200, г/с)

G = B•?/1000, т/год.

4.2 Оценка целесообразности проведения детальных расчетов

Проведение расчетов загрязнения атмосферы начинается с оценки целесообразности расчетов в соответствии с п. 8.5.14 ОНД-86, согласно которому детальные расчеты загрязнения атмосферы могут не проводиться при соблюдении условия:

Сmi/ПДК <= ,

где Сmi - сумма максимальных концентраций i-го вредного вещества от совокупности источников данного предприятия, мг/м³;

- коэффициент целесообразности расчета рекомендуется принимать равным 0.1, что позволяет с одной стороны избегать ненужных расчетов, а с другой - уточнить перечень вредных веществ, для которых требуется при детальных расчетах учитывать фоновое загрязнение атмосферы.

Для вредных веществ, у которых параметр >0,1 проводятся детальные расчеты загрязнения атмосферы.

При определении ПДК парниковых газов (и метана в том числе) существуют значительные недостатки, которые мешают наиболее полно проводить оценку геоэкологического состояния окружающей среды. В связи с этим, выявляются некоторые проблемы использования нормативов, которые и оказывают влияние на точность измерений и оценки.

В настоящее время для хозяйствующих субъектов, эксплуатирующих источники выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферу является актуальным вопрос нормирования выбросов смесей предельных углеводородов С1-С5.

Анализируя документ от 05.05.2010 - письмо НИИ Атмосфера №07-2-409/10-0 на №59311 от 13.04.2010 "5-е письмо о предельных углеводородах", для предприятий топливно-энергетического комплекса при нормировании выбросов углеводородов предельных С1-С5 и С6-С10 ОАО "НИИ Атмосфера" временно, до установления соответствующих гигиенических нормативов, рекомендует руководствоваться следующими положениями:

1) В случае, если компонентный состав выбрасываемых углеводородных газов С1-С5 известен, нормировать выбросы по индивидуальным веществам (метану, этану, пропану, бутану и пентану), нормируя пропан по метану, используя временный код 0418 по ОБУВ метана - 50 мг/м.куб.

2) При нормировании выбросов смесей углеводородов предельных С1-С5 установить компонентный состав которых не представляется возможным в силу объективных технических или экономических причин, использовать ОБУВ метана - 50 мг/м.куб. и код 0415.

3)Выбросы смесей углеводородов предельных С6-С10 нормировать по ПДК гексана - 60 мг/м.куб. и коду 0416.

Если применение детальных расчетов целесообразно, то проводится также суммирование всех выбросов данного вещества (в нашем случае метана) и определяется плата за данный объем выбросов.

Табл. 3 - Суммарные выбросы метана на объектах ООО "Газпром трансгаз Краснодар", т/год.

№ объекта	I	II	III	IV	Линейная часть газопровода
Количество ЗВ от ИВ	7.88538	32.71559	5.21679	8.78656	54.12107594
Всего выбросов (без очистки)	7.88538	32.71559	5.21679	8.78656	54.121076
От организованных ИЗА (без очистки)	7.55838	32.00819	4.89009	7.53736	52.61077594

Общая сумма выбросов метана от объектов КС и линейной части газопровода составила - 108.725396 т/год.

ЗВ - загрязняющее вещество

ИВ - источник выделения

ИЗА - индекс загрязнения атмосферы

КС - компрессорная станция

При необходимости опорожнить значительные участки газопровода, газ могут не сбрасывать в атмосферный воздух, а направить во временное мобильное устройство для утилизации метана (ВМУУМ). Устройство разработано Инженерно-техническим центром ООО "Газпром трансгаз Краснодар". Получено разрешение на применение данного устройства №РРС 30-000143 от 17.06.2011 г. выданное федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору.

Табл. 4 - Плата за выброс загрязняющих веществ образующихся в следствии сжигания метана, рублей за тонну

Загрязняющее вещество	В пределах ПДВ	В пределах ВСВ	При превышении норм и лимитов
Метан	50	250	1250
Азота оксид	35	175	875
Азота диоксид	52	260	1300
Углерода оксид	0.6	3	15
Углерода диоксид	Ставок нет

Исходя из Постановления РФ №344 плата за выброс метана в пределах ПДВ составила 50 р за тонну, в пределах ВСВ 250 р за тонну, в случае превышения норм и лимитов 1250 р за тонну.

Табл. 5 - Количество выбросов, образуемое при сжигании метана ВМУУМ на ООО "Газпром трансгаз Краснодар" (рассчитано в ходе инвентаризации выброса загрязняющих веществ).

Загрязняющее вещество	Выброс т/год
Углерод оксид (СО)	0.28575702
Углерода диоксид (CO2)	37.4914622
Азота диоксид (NO2)	0.03429084
Азота оксид (NO)	0.00557226
Метан (CH4)	0.00714393

Расчетная часть:

Общее количество выбросов метана в свою очередь составило 108.725396 т/год

Из приведённых данных вычислим плату за выброс метана и продуктов его сгорания, не превышающих ПДВ:

Плата за метан

108.725396 т/год *50рублей за тонну=5406.0538 рублей в год

Плата за продукты сгорания метана

СО 0.2857502*0.6=0.17145012

NO 0.00557226*35=0.1950291

NO2 0.03429084*52=1.78312368

CH4 0.00714393*50=0.3571965

CO2 37.4914622 ставок нет, 0 рублей в год

Общая сумма платы:

0.17145012+0.1950291+1.78312368+0.3571965= 2.33534928 рубля в год

Разница в плате выбросов метана и в плате за продукты сгорания с применением ВНУУМ различается более чем в 2310 раз.

На основе полученных данных видим, что ВМУУМ является не только экологичной, но и экономически эффективной для данного предприятия.

4.3 Основные проблемы при нормировании

1) Прежде всего, стоит заметить, что ПДК в атмосферном воздухе разрабатываются без учета географических особенностей рассматриваемого региона. Во внимание не берется относительная высота источника выброса метана относительно уровня мирового океана, что обуславливается различными показателями процентного состава и плотности атмосферного воздуха. Также на ПДК загрязняющего атмосферный воздух вещества должно влиять расположение источника выброса относительно розы ветров господствующей в данном районе.

Указанный недостаток использования ПДК для воздуха частично компенсируется введением ОДК (ориентировочно допустимая концентрация). ОДК рассчитывается для нескольких климатических и географических ситуаций, однако не учитывает разнообразие индивидуальных природных условий.

2) При использовании ПДК для воздуха, загрязненного парниковыми газами, часто возникают проблемы так называемой суммации - при загрязнении воздуха двумя и более вредными веществами, негативное воздействие на атмосферный воздух суммируется, что должно увеличивать предельно допустимую концентрацию в некоторых случаях в несколько раз.

Результирующее влияние зависит от чувствительности организмов, климатических условий, химической формы соединений и других факторов, но определяющими являются набор парниковых газов, а в особенности - их пропорции.

3) Использование в экологических исследованиях только значений ПДК не позволяет реально оценить степень загрязнения воздуха на территории, на которой проводятся измерения. Для этого, помимо ПДК, необходимо принимать во внимание фоновое содержание элемента в атмосферном воздухе.

4) Одна из проблем нормирования, которой в настоящее время уделяют наибольшее внимание регламентирована в природоохранном законодательстве РФ. Она предусматривает санитарно-гигиеническое нормирование. Цель этого нормирования заключается в минимизации негативного воздействия загрязнения на здоровье человека, а главный критерий - накапливание токсических веществ - по пищевой цепи, их поступление в продукты питания и организм человека. В результате практически не учитывается ущерб, который загрязнение наносит другим компонентам экосистемы. Подобная система нормирования изначально не может обеспечить сохранность экосистем.



Заключение

Неконтролируемое увеличение загрязнения окружающей среды парниковыми газами опосредственно угрожает здоровью людей. Поэтому, чтобы сократить воздействие на организм человека (посредством разрушения озонового слоя Земли) необходимо максимально снизить количество выбросов парниковых газов в атмосферный воздух.

Для борьбы за сохранение экрана, разрушаемового действием парниковых газов, созывались множество различных конференций и симпозиумов, в результате которых были достигнуты определённые соглашения в области сокращения вредных производств.

Полностью остановить потепление невозможно - тем более, что оно совпало с природным циклом потепления, которое тоже происходит сейчас. Но предельно минимизировать процесс - вещь вполне реальная, и в мире много делается для этого. Большинство промышленных стран подписали соглашения о сокращении выбросов. Украина сократила их радикально, поскольку немало заводов стоит. Но очень много надо еще сделать в сфере реорганизации энергетики, промышленности и транспорта.

Подводя итог работе, можно выделить основные задачи при нормировании:

1) Следует создать базу ПДК для соединений парниковых газов (в том числе метана) для более четкой оценки воздействия на окружающую среду (включая вещества, обладающие эффектом суммации).

2) Организовать оперативный и точный контроль выбросов парниковых газов на предприятиях газовой промышленности.

3) Проводить Государственные экологические экспертизы на всех предприятиях топливно-энергетического комплекса для оценки воздействия на окружающую среду с учетом климатических и географических особенностей.

Сложность решения указанных задач обуславливается в основном высокой стоимостью мер, направленных на улучшение состояния окружающей среды.

В курсовой работе было выявлено 8 эффективных способ возможных вариантов сокращения выбросов метана в окружающую среду.

Наиболее эффективным способом оказался пункт "композитивное покрытие герметичных дефектов трубопровода", так как в нем дана наиболее четкая характеристика метода и данный способ является наиболее экономически эффективной технологией ремонта.

Действие Киотского протокола не вызвало существенных изменений содержания парниковых газов в атмосфере, и с каждым годом в результате антропогенной деятельности объемы выбросов с промышленных предприятий только увеличиваются. Одним из пунктов основных выводов протокола дан прогноз увеличения уровня моря более чем на 0.5 метра и положительное изменение температуры на 2⁰С повсеместно всего за следующие 70-80 лет

Не смотря на существующую проблематику в Российской Федерации до сих пор не существует официально одобренной методики для учёта и контроля газообразных загрязняющих атмосферу веществ.

В данных условиях выходом из создавшейся ситуации является использование ВМУУМ. Целесообразность и экономическая эффективность её применения показана числовыми вычислениями и сравнительной характеристикой.



Список литературных и электронных источников

1. Фастовский В.Г. Метан / Под ред. И.Б. Раппопорта. - М.: Красный печатник, 1947. - 156 с.

2. Бажин Н.М. Метан в атмосфере / Н.М. Бажин // - 2000, ХИМИЯ.

3. Ельчанинов Е.А, Ельчанинова Е.А. Промышленное использование метана для создания и развития малой химии / Под ред. Морозов А.А. // - 2007, РГГУ.

4. Википедия / Интернет портал, Общая информация о метане//https://ru.wikipedia.org.

5. Бажин Н.М. Метан в атмосфере / Н.М. Бажин // - 2000, ХИМИЯ.

6. Кароль И.А. Метан и глобальный климат / И.А. Кароль, А.А. Киселев // Природа, №7, 2004.

7. Электронный сайт ООН "Конвенции и соглашения".Киотский протокол к Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций 1997 года об изменении климата, http://www.un.org/ru

8. Научно-информационный журнал "Биофайл" http://biofile.ru/.

9. Бармин И.В., Кунис И.Д. Сжиженный природный газ вчера, сегодня, завтра / Под. ред. Архарова. - М.: Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. - 256 с.

10. Экологический отчёт 2010-2012 ОАО "Газпром"

11. Экологическая политика ООО "Газпром трансгаз Краснодар", Краснодар, 2012

12. Методики и рекомендации применения технологий сокращения эмиссии метана / http://www.uglemetan.ru/.

13. Гигиенические Нормативы 2.1.7.2042-06 "Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в атмосферном воздухе", 2006 г.

14. Архив новостей "Газпром на Кубани" за период февраль-ноябрь 2012 года, http://www.gazkuban.ru/

15. Научно-исследовательский институт охраны атмосферного воздуха (НИИ Атмосфера) Министерства природных ресурсов Российской Федерации. Методическое пособие по расчету, нормированию и контролю выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, Санкт-Петербург, 2002.

16. Библиотека ГОСТов, стандартов и нормативов. http://www.infosait.ru/.

17. Письмо НИИ Атмосфера №07-2-409/10-0 на №59311 от 13.04.2010 "5-е письмо о предельных углеводородах".

18. Открытое Акционерное Общество "Газпром". Стандарт организации. Документы нормативные для проектирования, строительства и эксплуатации объектов ОАО "Газпром". Инструкция по расчету и нормированию выбросов АГНКС СТО Газпром 2-1.19-059-2006



Приложение

Табл. 6. Характеристика опасного вещества - природного газа

Размещено на Allbest.ru

...