Производство метанола

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Синтез-газ относится к разным смесям монооксида углерода (СО) и водорода (Н₂), которые используются для получения некоторых нефтехимических продуктов. В XIX веке его производили пропусканием водяного пара над коксом при очень высоких температурах. В наши дни его в основном получают из природного газа (метана). Природный газ состоит в основном из метана, в нем содержится углерод и водород. Другой необходимый компонент - кислород - можно получить из воздуха или воды. Существует два основных метода получения синтез-газа - конверсия метана с водяным паром и парциальное (частичное) окисление. Общепринятых стандартов для состава и свойств синтез-газа нет. Единственным приемлемым способом транспортировки синтез-газа является его транспортировка по трубопроводам.

Метанол (метиловый спирт) СН₃ОН представляет бесцветную легкоподвижную жидкость с температурой кипения 64,65°С, температурой кристаллизации - 97,9°С и плотностью 0,792 т/м³. Критическая температура метанола равна 239,65°С. Метанол смешивается во всех отношениях с водой, спиртами, бензолом, ацетоном и другими органическими растворителями, образуя с некоторыми из них азеотропные смеси. Не растворим в алифатических углеводородах. В водных растворах образует эвтектику, содержащую 93,3% метанола. Хорошо растворяет многие газы, в том числе оксиды углерода, ацетилен, этилен и метан, вследствие чего используется в технике для абсорбции примесей из технологических газов. В твердом состоянии существует в двух кристаллических формах, переходящих одна в другую при - 115,75°С. Пары сухого метанола образуют с воздухом взрывчатые смеси с пределами взрываемости нижний 6,0% объемных и верхний 34,7% объемных. Метанол токсичен, вызывая отравление через органы дыхания, кожу, и при приеме внутрь. Действует на нервную и сосудистую системы. ПДК составляет 5 мг/м³. Прием внутрь 5-10 мл приводит к тяжелому отравлению, доза 30 мл и более может быть смертельной. Метанол впервые был обнаружен Р. Бойлем в 1661 году в продуктах сухой перегонки древесины (отсюда название метанола - древесный спирт). При нагревании древесины без доступа воздуха до температуры свыше 500⁰ F (260⁰ С) она разлагается с образованием древесного угля и летучей фракции. Помимо других соединений в летучей фракции присутствует метанол. В чистом виде выделен в 1834 году Ж. Дюма и Э. Пелиго, установившими его формулу, сиитезирован омылением хлористого метила М. Вертло в 1857 году.

2. Интенсивное развитие производства метанола вызвано многообразием и непрерывным расширением сфер его использования.

Метанол - сырье для многих производств органического синтеза. Основное количество его расходуется на получение формальдегида. Он служит промежуточным продуктом в синтезе сложных эфиров органических и неорганических веществ (диметилтерефталата, метилметакрилата, диметилсульфата), пентаэритрита. Его применяют в качестве метилирующего средства для получения метиламинов и диметиланилина, карбофоса, хлорофоса и других продуктов. Метанол используют также в качестве растворителя и экстрагента, в энергетических целях как компонент моторных топлив и для синтеза метил-третбутилового эфира - высокооктановой добавки к топливу. В последнее время наметились новые перспективные направления использования метанола, такие как производство уксусной кислоты, очистка сточных вод, производство синтетического протеина, конверсия в углеводороды с целью получения топлива.

Возросшая потребность в метаноле вызвала разработку новых перспективных методов его производства. К ним относится:

· синтез метанола прямым окислением метана воздухом на цинкникелькадмиевом катализаторе, позволяющий использовать в качестве сырья природный газ непосредственно из скважин;

· совместное производство из синтез-газа метанола и спиртов С₂-С₄ в виде так называемой "спиртовой композиции", используемой как добавка к моторному топливу;

· совместное производство метанола и аммиака на основе конвертированного газа по малоотходным энерготехнологическим схемам, обеспечивающим рациональное и комплексное использование сырья.

Несмотря на то, что доля метанола используемого на производство моторного топлива в настоящее время еще невелика, использование его для топливно-энергетических целей стало весьма перспективным. Это обусловлено возможностью получения метанола из любого углеродсодержащего сырья и неограниченными запасами его, что позволяет использовать метанол в качестве полупродукта в производстве синтетического моторного топлива.

Так, например, по технологической схеме "Мобиль" осуществляется следующий цикл: уголь > газификация > метанол > синтетический бензин.

Процесс протекает в две стадии: дегидратация метанола до диметилового эфира и, далее, до алкена:

2СН₃ОН > СН₃ОСН₃ + Н₂О > СН₂==СН₂ + 2Н₂О

и последующие превращения алкенов в парафины, циклопарафины и ароматические углеводороды. В качестве катализаторов используются синтетические цеолиты.

Около 40-50% производимого метанола перерабатывается в формальдегид. И это не потому, что бальзамирование (которое обычно с ним ассоциируется) является настолько популярным делом. Просто формальдегид - это еще и сырье для получения аминоформальдегидных и фенолформальдегидных смол, применяемых в качестве клея для фанеры и для производства деталей в автомобильной и электротехнической промышленности (все активаторы стиральных машин раньше изготавливали из фенолформальдегидных смол); для производства гексаметилентетрамина, из которого получают пластмассы для электронных компонентов; для синтеза пентаэритрита, применяемого в производстве эмалевых покрытий, мастики для пола и чернил; для получения бутандиола (химического полупродукта) и уксусной кислоты, широко используемой в качестве сырья и растворителя.

Еще одной областью применения метанола является получение из него метилхлорида, который используется в производстве силиконовых каучуков, включая герметизирующие и уплотняющие материалы, твердеющие при комнатной температуре (они продаются в тюбиках в хозяйственном магазине). Стремительно расширяется применение метанола в области, вообще не имеющей отношения к нефтехимической промышленности, а связанной с автомобильным топливом. Здесь возможны два пути: производство на основе метанола метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ) - ценного компонента компаундирования бензина, а также непосредственное использование метанола как заменителя бензина - либо частично, в виде бензиноспиртовой смеси, либо полностью.

В связи с возросшим вниманием к проблемам загрязнения атмосферы, снижение выбросов токсичных веществ, содержащихся в выхлопных газах автомобилей, стало одним из важных направлений государственной политики. Известно, что при добавлении в бензин кислородсодержащих органических соединений, таких как МТБЭ и метанол, подавляется образование озона, оксидов азота и некоторых оксидов серы. На основании испытаний бензинов с кислородсодержащими добавками в США в конце 1980-х годов были приняты местные законы, регламентирующие их содержание.

В качестве моторных топлив МТБЭ и метанол имеют разные преимущества. Метил-трет-бутиловый эфир характеризуется высоким октановым числом, что позволяет использовать его для получения отличного бензина. У метанола октановое число ниже, но его производство обходится дешевле. В настоящее время метанол, как правило, оказывается дороже бензина, и это будет продолжаться до тех пор, пока стоимость сырой нефти будет ниже 30 дол. за баррель. Кроме того, галлон метанола не эквивалентен в качестве топлива галлону бензина: энергосодержание бензина в 1,8 раза выше, чем метанола, и приблизительно таково же отношение расхода этих видов топлива на километр для одинаковых двигателей.

Кроме того, метанол используется для так называемого денатурирования этанола. Между синтетическим этанолом и "натуральным", который получают из зерна, нет особой разницы. По политическим соображениям, для того чтобы синтетический этиловый спирт не перепутали с "натуральным", в первый добавляют до 10% метанола. Этанол, денатурированный подобным образом, весьма ядовит и при употреблении внутрь вызывает головные боли, головокружение, рвоту, слепоту или даже кому - в зависимости от объемов выпитого. Меньшие количества метанола используются для получения диметилтерефталата, идущего на производство

полиэфирных волокон, и метилметакрилата, из которого получают пластмассу.

Промышленное производство метанола синтезом из водорода и оксида углерода (II) впервые было осуществлено в 1923 году и с тех пор непрерывно совершенствуется. Современное производство метанола представляет один из примеров промышленного органического синтеза на основе синтез-газаа (СО + Н₂) или оксида углерода (II). Из многочисленных каталитических превращений этого типа можно выделить следующие наиболее важные направления.

Синтез углеводородов (Ф. Фишер и Г. Тропш, 1928-1935 гг.) с целью получения моторного топлива (синтина):

Оксосинтез или гидроформилирование (О. Релен 1938 г.) с целью получения первичных спиртов и кислот на их основе, например:

А также высших спиртов линейного строения:

Синтез карбоновых кислот и их производных (В. Реппе 1949г.) из алкенов, ацетилена и спиртов, например:

CH₂=СН₂ + СО + Н₂O > СН₃-СН₂-СООН

CH?СН + СО + RОН > СН₂=СН-СООR

ROН + СО > RСООН

Синтез первичных спиртов (Патар 1924 г.) nCO + (n+1) Н₂ > СН_{2n +1}ОН

Их этих процессов наибольшее промышленное значение поллучил синтез метанола. Сырьем для этого синтеза служит синтез-газ, получаемый конверсией природного газа, газификацией углей, переработкой нефти и нефтепродуктов, а также образующийся как

Физико-химические основы синтеза метанола.

Реакция синтеза метанола из синтез-газа представляет гетерогенно-каталитическую обратимую экзотермическую реакцию, протекающую по уравнению

СО + 2Н₂ -СН₃ОН - ?H₁ ?H₁ = 90,7 кДж (а)

Тепловой эффект реакции возрастает с повышением температуры и давления и для условий синтеза составляет 110,8 кДж.

В отличие от синтеза аммиака при синтезе метанола параллельно с основной реакцией протекают побочные реакции:

СО + ЗН₂ - СН₄ + Н₂О - ?H₂ ?H₂ = 209 кДж (б)

2СО + 2Н₂ - СН₄ + СО₂ - ?H₃ ?H₃ = 252 кдж (в)

СО+Н₂ -СН₂О - ?H₄ ?H₄ = 8,4кдж (г)

а также продукционная реакция образования метанола из содержащегося в синтез-газе оксида углерода (IУ):

СО₂ + ЗН₂ - СН_ЗОН + Н₂О - ?H₅ ?H₅= 49,5 кДж (д)

Кроме этого, образовавшийся метанол может подвергаться вторичным превращениям по реакциям:

2СН₃ОН - СН₃ - О - СН_З + Н₂О

СН_ЗОН + nСО + 2nН₂ СНз (СН₂) nОН

СН_ЗОН + Н₂ - СН₄ + Н₂О

Реакции (а-д) протекают с выделением тепла и уменьшением объема, но различаются величиной теплового эффекта и степенью контракции. Поэтому, хотя для всех этих реакций степень превращения возрастает с увеличением давления и понижением температуры, в наибольшей степени повышение давления влияет на равновесие основной реакции синтеза (а), для которой степень контракции максимальна и составляет 3:

1. В то же время, понижение температуры ниже некоторого предела нецелесообразно, так как при низких температурах скорость процесса синтеза настолько мала, что не существует катализатора, который в этих условиях мог бы существенно ускорить достижение высокой степени превращения сырья.

Влияние давления на равновесный выход метанола при различных температурах синтеза метанола.

Вследствие противоречивого влияния температуры на скорость процесса и равновесную степень превращения выход метанола за один проход реакционной смеси через реактор не превышает 20%, что делает необходимой организацию циркуляционной технологической схемы синтеза. Температура процесса зависит главным образом от активности применяемого катализатора и варьируется в пределах от 250 до 420°С. В соответствии с температурным режимом работы катализаторы синтеза метанола подразделяются на высокотемпературные и низкотемпературные. Высокотемпературные катализаторы, получаемые методом соосаждения оксидов цинка и хрома, например, катализатор СМС-4 состава 2,5 ZnO·ZnCr₂O_4, термостойки, мало чувствительны к каталитическим ядам, причем отравляются обратимо, имеют высокую селективность, но активны только при высоких температурах (370-420°С) и давлениях (20-35 МПа). Низкотемпературные катализаторы, например, цинк-медь-алюминиевый ZnO·CuO ·А1₂О₃ или цинк-хромовый состава ZnO·CuO·Сг₂О₃, менее термостойки, необратимо отравляются каталитическими ядами, но проявляют высокую активность при относительно низких температурах (250-300°С) и давлениях (5-10 МПа), что более экономично. Оба типа катализаторов проявляют свою активность и селективность в узком интервале температур 20-30°С. Исходя из температурного режима работы катализаторов выбирается давление синтеза, которое тем больше, чем выше температура синтеза.

Состав исходной газовой смеси оказывает существенное влияние как на степень превращения оксидов углерода, так и на равновесную концентрацию метанола в продуктах синтеза. С увеличением объемного отношения Н₂: СО в синтез-газе степень превращения оксидов углерода возрастает, причем оксида углерода (IУ) более интенсивно. Также следует, что оптимальный состав газовой смеси отвечает отношению Н₂: СО = 5:

1. Равновесная концентрация метанола в продуктах реакции проходит через максимум, который отвечает стехиометрическому отношению Н₂: СО в исходной газовой смеси.

Синтез метанола на окисных катализаторах приведенного выше состава проходит через те же стадии, что и синтез аммиака на железном катализаторе и лимитируется наиболее медленной стадией хемосорбции молекул водорода на поверхности катализатора. Образующиеся при синтезе побочные продукты оказывают существенное влияние на стадию хемосорбции и на кинетику образования метанола в целом. Поэтому, для реакции синтеза метанола предложено большое количество различных кинетических уравнений, выведенных на основе предположений о механизме реакции. Независимо от этого, время контактирования для реальньх условий процесса синтеза может быть рассчитано по формуле:

ф = 273·3600· P/T·W

где: Р - давление, 1 МПа

Т - температура, К

W - объемная скорость газа при нормальных условиях, с^-1.

Многочисленные технологические схемы производства метанола включают три обязательных стадии:

очистка синтез-газа от сернистых соединений, карбонилов железа и частиц компрессорного масла,

собственно синтез,

очистка и ректификация метанола-сырца.

В остальном технологические схемы различаются аппаратурным оформлением и параметрами процесса. Все они могут быть разделены на три группы.

1. Синтез при высоком давлении проводится на цинк-хромовых катализаторах при температуре 370 - 420°С и давлении 20-35 МПа. В настоящее время этот процесс устарел и вытесняется синтезом при низком давлении.

2. Синтез при низком давлении проводится на цинк-медь-алюминиевых или цинк-медь-хромовых катализаторах при температуре 250-300°С и давлении 5-10 МПа. Использование в этом методе низкотемпературных катализаторов, активных при более низких давлениях, позволяет снизить энергозатраты на сжатие газа и уменьшить степень рециркуляции непрореагировавшего сырья, то есть увеличить степень его конверсии. Однако, в этом методе требуется особо тонкая очистка исходного газа от соединений, отравляющих катализатор.

3. Синтез в трехфазной системе "газ-жидкость-твердый катализатор", проводимый в суспензии из тонкодисперсного катализатора и инертной жидкости, через которую барботируется синтез-газ. Этим процесс отличается от первых двух, которые проводятся в двухфазной системе "газ-твердый катализатор". В трехфазной системе может быть обеспечено более благоприятное состояние равновесия системы, что позволяет повысить равновесную концентрацию метанола в реакционной смеси до 15%, вместо 5% при использовании двухфазных систем, доведя степень конверсии оксида углерода (II) до 35%, вместо 15% и еще более уменьшить рециркуляцию газа и энергозатраты. Вследствие большого объема производства и весьма крупных капитальных затрат в производстве метанола сейчас используют все три типа технологических процессов.

Технологическая схема производства метанола при низком давлении на цинк-медь-алюминиевом катализаторе из синтез-газа состава: Н2 - 67%, СО - 22%, СО2 - 9% объемных, полученного конверсией метана, производительностью 400 тыс. т в год. Очищенный от сернистых соединений синтез-газ сжимается в компрессоре 1 до давления 5-9 МПа, охлаждается в холодильнике З и поступает в сепаратор 4 для отделения сконденсировавшейся воды. Пройдя сепаратор, синтез-газ смешивается с циркуляционным газом, который поджимается до рабочего давления в компрессоре 2. Газовая смесь проходит через адсорбер, где очищается от пентакарбонила железа, образовавшегося при взаимодействии оксида углерода (II) с материалом аппаратуры, и разделяется на два потока. Один поток подогревают в теплообменнике 8 и подают в верхнюю часть реактора 6, а другой поток вводят в реактор между слоями катализатора для отвода тепла и регулирования температуры процесса. Пройдя реактор, реакционная смесь при температуре около 300°С также делится на два потока. Один поток поступает в теплообменник 8, где подогревает исходный синтез-газ, другой поток проходит через котел-утилизатор 9, вырабатывающий пар высокого давления. Затем потоки объединяются, охлаждаются в холодильнике 7 и поступают в сепаратор высокого давления 10, в котором от циркуляционного газа отделяется спиртовой конденсат. Циркуляционный газ дожимается в компрессоре 2 и возвращается на синтез. Конденсат метанола-сырца дросселируется в дросселе 11 до давления близкого к атмосферному и через сборник 12 поступает на ректификацию. В ректификационной колонне 13 от метанола отгоняются газы и диметиловый эфир, которые направляются на сжигание. В ректификационной колонне 14 метанол отгоняется от тяжелокипящих высших спиртов, которые также сжигаются. Полученный товарный метанол с выходом 95% имеет чистоту 99,95%.

Технологическая схема производства метанола по трехфазному методу на медь-цинковом катализаторе из синтез-газа, полученного газификацией каменного угля, производительностью 650 тыс. т в год.

Очищенный от соединений серы синтез-газ сжимается в компрессоре 1 до давления 3-10 МПа, подогревается в теплообменнике 5 продуктами синтеза до 200 - 280°С, смешивается с циркуляционным газом и поступает в нижнюю часть реактора 4. Образовавшаяся в реакторе парогазовая смесь, содержащая до 15% метанола, выходит из верхней части реактора, охлаждается последовательно в теплообменниках 5 и 6 и через холодильник-конденсатор 7 поступает в сепаратор 8, в котором от жидкости отделяется циркуляционный газ. Жидкая фаза разделяется в сепараторе на два слоя: углеводородный и метанольный. Жидкие углеводороды перекачиваются насосом 9 в реактор, соединяясь с потоком углеводородов, проходящих через котел-утилизатор 10. Таким образом, жидкая углеводородная фаза циркулирует через реактор снизу вверх, поддерживая режим кипящего слоя тонкодисперсного катализатора в нем, и одновременно обеспечивая отвод реакционного тепла. Метанол-сырец из сепаратора 8 поступает на ректификацию или используется непосредственно как топливо или добавка к топливу.

Разработанный в 70-х годах трехфазный синтез метанола используется в основном, для производства энергетического продукта. В качестве жидкой фазы в нем применяются стабильные в условиях синтеза и не смешивающиеся с метанолом углеводородные фракции нефти, минеральные масла, полиалкилбензолы. К указанным выше преимуществам трехфазного синтеза метанола следует добавить простоту конструкции реактора, возможность замены катализатора в ходе процесса, более эффективное использование теплового эффекта реакции. Вследствие этого установки трехфазного синтеза более экономичны по сравнению с традиционными двухфазными как высокого, так и низкого давления.

В настоящее время существует аппаратура, необходимая для решения проблемы автоматизированного мониторинга воздуха рабочей зоны предприятий по переработке углеводородных систем. При разработке автоматизированных систем мониторинга окружающей среды учитываются особенности предприятий. Перечень основных загрязняющих веществ, выбрасываемых предприятием, определяет круг необходимых аппаратных средств СМОС. Аппаратные средства аналитических комплексов или систем могут не совпадать с требованиями системы мониторинга окружающей среды данного предприятия. Время анализа того или иного компонента не должно превышать нескольких десятков минут, что связано с потенциальной опасностью предприятия и его высокой насыщенностью источниками занрязнения.

За рубежом автоматизированные посты производят такие фирмы, как Rancon (Италия), Antechnica (Германия), Seres (Франция), Thermo Environmental (США) и др.

При комплектации автоматизированных постов включают:

· хемилюминесцентный газоанализатор окислов азота, инфракрасный газоанализатор оксидов углерода (II), ультрафиолетовый газоанализатор озона, пламенно-ионизационный газоанализатор углеводородов, флуоресцентный газоанализатор диоксида серы, радиометрический анализатор пыли;

· метеостанцию (типа "Милос-500") для определения температуры, влажности воздуха, направления и скорости ветра, давления и т.д.;

· автоматический пробоотборник;

· загрузчик данных со стандартным математическим обеспечением.

Передвижные лаборатории обладают рядом преимуществ перед стационарными постами, так как позволяют расширить контролируемую территорию при том же объеме измерений и обеспечить оперативный контроль точечных источников выбросов. При этом осуществляются: отбор пробы из атмосферы или источника выбросов; автоматическое определение концентрации загрязняющих веществ; контроль скорости газового потока в газоходе и расчет валового выброса; контроль метеопараметров; обработка, регистрация и передача данных в центр обработки данных; автоматическое управление входящими в состав станции техническими средствами. Передвижные станции могут комплектоваться переносными газоанализаторами для оперативного контроля и специальными средствами, использующимися при анализе промышленных выбросов.

При производстве метанола используется пламенно-ионизационный метод газового анализа для контроля органических веществ и углеводородов. Задача контроля концентрации углеводородов избирательными методами анализа представляется весьма сложной, так как в воздухе одновременно может присутствовать большое количество углеводородов и различных классов органических соединений.

Метод основан на ионизации углеводородов в водородном пламени и измерении тока ионизации, пропорционального содержанию углеводородов. Он обеспечивает измерение суммы углеводородов в диапазоне 10 - 10000 ppm, отличается высокой чувствительностью и малой инертностью. Для раздельного определения углеводородов широко используется метод газовой хроматографии с пламенно-ионизационным детектором (ПИД), так как хроматография - универсальный метод анализа, позволяющий определять концентрации различных веществ в газовых смесях. Метод основан на использовании свойства разделения сложных смесей на хроматографической колонке, заполненной сорбентом.

Так как газ и все продукты его переработки являются горючими веществами, необходимо соблюдать пожарную безопасность.

Горючее вещество это любое вещество, которое легко сгорает при обычных условиях окружающей среды, т.е. при нормальной температуре и давлении. Для того чтобы имело место стойкое воспламенение любого данного вещества, должна быть сначала достигнута некоторая минимальная температура. Она известна как температура воспламенения.

Для горючих жидкостей существует некоторая температура ниже температуры воспламенения, именуемая точкой вспышки.

Это минимальная температура, при которой данная жидкость выделяет достаточное количество паров для образования воспламеняемой смеси с воздухом в близи поверхности этой жидкости.

Если вспышка сама по себе дает достаточно тепла для повышения, как бывает в случае высоколетучих жидкостей, как бензин, возможно воспламенение данного вещества (хотя это происходит не всегда).

Пожар (или сгорание) представляет собой химическую реакцию в ходе которой выделяется тепло и свет, обычно в сопровождение дыма и паров. Эта реакция, между каким-либо веществом (топливом) и кислородом является одной из форм химической реакции, известной как окисления ржавление при котором образуется немного тепла и совсем не образуется свет. Горения это быстрая форма окисления с выделением большого количества тепла и света. Для возгорания необходимо одновременное наличие трех факторов: топлива, кислорода, тепла. Это сочетание факторов известно как "пожарный треугольник"

Поскольку для горения необходимы все три стороны треугольника, удаления одной из сторон предотвращает возникновение пожара. Точно как удаление любой из сторон приведет к прекращению пожара, если он возникает. Этот принцип составляет основу предотвращения пожара и борьбы с пожарами.

Пожары относятся к тому или иному классу в зависимости оттого, что именно горит. Существует несколько различных схем классификации, которые используются в различных странах мира; одна из наиболее

распространенных схем предусматривает разделение пожаров на четыре различных класса:

* Класс А - Обычные твердые материалы: например, древесина, бумага, ткани.

* Класс В - Жидкости и газы: например, бензин, керосин, метан

* Класс С - Пожары на электрооборудовании

* Класс D - Горючие металлы: например, натрий, магний.

Очень важно знать различие между этими классами, так как класс пожара указывает, какими средствами пожаротушения необходимо воспользоваться для борьбы с данным пожаром.

Для каждого из этих классов используется стандартное обеспечение, которое ставится на огнетушителях, и указывает, для какого класса пожаров пригоден данный огнетушитель.

Предупредительные противопожарные меры.

На всех перевалочных складах нефтепродуктов широко распространены пожарные датчики, сигнализаторы пожара (с автоматическим и ручным включением), а также различное оборудование для тушения пожара. Эти устройства чрезвычайно эффективны при борьбе с огнем, но наиболее эффективными в этом отношении все же являются предупредительными противопожарные меры. Мусорная корзина, которая, день за днем остается наполненной ненужной бумагой, сама по себе не представляет пожарной опасности. Однако она все же является потенциально пожароопасной, так как обеспечивает среду, в которой огонь, возникший по какой либо причине, может разгореться. Предотвратить пожар могут перечисленные ниже меры предосторожности. Необходимо складывать промасленную ветошь и другие горючие отходы в предназначенные для этого баки и обеспечивайте их регулярное опорожнение. Немедленно отправлять одежду, загрязненную нефтью, смазкой, бензином или растворителем для химической чистки. Держать горючие жидкости в холодных запечатанных контейнерах. Сообщать своему инспектору по технике безопасности о любом случае отсутствия или неработоспособного состояния оборудования для пожаротушения. Обеспечивать правильную эксплуатацию всего электрооборудования и немедленное выполнение любых ремонтных работ соответствующими специалистами. Позаботиться о том, чтобы запланированные доходы и пути эвакуации, а также двери и т.п. ни коем случае не были загромождены. В любое время поддерживать безупречную чистоту и порядок. Регулярно проводить пожарные учения. Курить только в отведенных для этого зонах.

Обнаружение пожара

На нефтегазодобывающих и перерабатывающих установках используются разнообразные системы обнаружения пожара и пожарной сигнализации. Типичные устройства обнаружения пожара:

Детекторы дыма

Ультрафиолетовые детекторы пламени

Тепловые детекторы

Детекторы в виде плавких предохранителей.

Интенсивное развитие процессов переработки углеводородного сырья - природных и попутных газов и конденсатов, поставило перед человечеством глобальные социально-экологические проблемы, связанные с промышленной безопасностью, защитой окружающей среды и, в первую очередь, самого человека как субъекта экосистемы, взаимодействующего с природой. Состояние природной среды, обеспеченность её ресурсами становятся неотъемлемыми показателями уровня жизни; необходима сбалансированная политика добычи углеводородного сырья, его переработки и потребления, поскольку нефти, нефтепродукты, природные и попутные газы, газы технологических установок и т.д. являются многокомпонентными системами.

Необходимость и значимость мониторинга воздушного бассейна предприятий по переработки углеводородных систем связаны с насыщенностью источниками выделения и опасностью выбрасываемых в атмосферу вредных веществ. При этом учитываются воздействия этих веществ в отдалённые сроки жизни настоящего и последующих поколений. Данные мониторинга, полученные в результате прямых и косвенных измерений, используются для решения таких задач, как:

проверка соответствия нормам экологического законодательства;

оценка эффективности технологических процессов;

экспертиза новых технологий контроля за загрязнением атмосферы и водного бассейна;

создание баз данных по выбросам всех типов технологических процессов;

установление коэффициентов эмиссии загрязнителей;

оценка влияния источника выброса на качество воздуха в регионе с использованием моделей рассеивания;

разработка целенаправленной экологической политики предприятия. Степень загрязнения воздушной среды зависит от применяемой

техники и технологии, а также от масштабов переработки углеводородных систем. Предприятия нефтегазоперерабатывающей промышленности оказывают заметное негативное влияние на состояние окружающей среды, и, прежде всего, на атмосферный воздух, что обусловлено их деятельностью и сжиганием продуктов переработки нефти (моторных, котельных топлив и др. продукции).

По загрязнению воздушного бассейна нефтепереработка и нефтехимия занимают четвёртое место среди других отраслей промышленности. В состав продуктов сгорания топлива входят такие загрязняющие вещества, как оксиды: азота, серы и углерода, технический углерод, углеводороды, сероводород.

В процессах переработки углеводородных систем в атмосферу выбрасывается более 1500 тыс. т/ год вредных веществ. Из них (%): углеводородов - 78,8; оксидов серы - 15,5; оксидов азота - 1,8; оксидов углерода - 17,46; твёрдых веществ - 9,3. Выбросы твёрдых веществ, диоксида серы, оксида углерода, оксидов азота составляют до 98% суммарных выбросов от промышленных предприятий. Как показывает анализ состояния атмосферы, именно выбросы этих веществ в большинстве промышленных городов создают повышенный фон загрязнения.

При установлении ПДК загрязняющего вещества в атмосферном воздухе исходят из следующих основных принципов:

любой химический загрязнитель имеет порог действия. Безвредными являются дозы загрязнителей на уровне под пороговых концентраций;

величина ПДК должна защищать от неблагоприятного воздействия нормируемого загрязняющего вещества каждого члена общества, а не "среднего" человека. В связи с этим нормирование ведётся в расчёте на наиболее ранимые группы населения, к которым относят детей, лиц старших возрастов или ослабленных болезнями;

в основе нормирования загрязняющих веществ лежат натурные наблюдения за населением и животными. Величину ПДК обычно устанавливают в 3-10 раз ниже пороговой концентрации;

метанол химический синтез нефтехимический

при оценке порогового уровня необходимо учитывать функциональные неспецифические изменения в организме и отдалённые последствия, а не только очевидные патологические изменения.

К основным загрязнителям атмосферного воздуха, определяющим увеличение трансграничных загрязнений, выпадение кислотных дождей, разрушение озонового слоя, накопление в атмосфере токсичных и химически активных веществ относятся: диоксиды серы и азота, оксид углерода, углеводороды, твёрдые вещества.

Диоксид серы оказывает влияние, прежде всего, на слизистую оболочку верхних дыхательных путей. При фоновом загрязнении диоксидом серы и взвешенными частицами критической следует считать концентрацию в 0,1 мг/м. При повышении этого порога следует ожидать более частого проявления симптомов лёгочных заболеваний и даже появления патологий, особенно у младенцев и детей.

Массовым видом выбросов предприятий по переработке УВС являются оксиды азота. Диоксид азота и его фотохимические производные оказывают воздействие не только на органы дыхания, но и на органы зрения. При малых дозах характерны аллергии и раздражения, при больших - бронхиты и трахеиты. На солнечном свету диоксид азота конвертируется в оксид с выделением озона, участвующего в образовании фотохимического смога. Основными источниками выбросов оксидов азота являются технологические печи (72,6%), газомоторные компрессоры (14%), факельные стояки (5,4%).

Монооксид углерода является наиболее опасным и распространённым из газообразных загрязнителей атмосферного воздуха. Особенно опасен это вид загрязнения для больных с сердечно - сосудистыми заболеваниями. Монооксид углерода характерен для городов и образуется главным образом за счёт выхлопных газов автотранспорта (75-97% от всех выбросов оксида углерода II). Он образуется также на промышленных предприятиях и относится к продуктам незавершенного горения топлива (наряду с техническим углеродом, углеводородами, включая канцерогенные) при недостатке окислителя, неудовлетворительном смешении топлива с воздухом, несовершенстве конструкции горелочных устройств и пр.

Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха оксидом углерода (II) являются трубчатые печи технологических установок, выбросы которых составляют 50% от объёма общих выбросов; реакторы установок каталитического крекинга (12%); выхлопы газовых компрессоров (11%); битумные установки (9%) и факелы (18%).

Выбросы углеводородов составляют более 70%) выбросов вредных веществ от предприятий нефтепереработки и нефтехимии в атмосферу. Токсичность углеводородов усиливается при наличии в атмосфере сернистых соединений, оксида углерода, что является причиной более низкого значения ПДК сероводорода в присутствии углеводородов, чем в их отсутствие.

Развитая система мониторинга окружающей среды предприятия даёт возможность не только получать достаточно полную информацию о состоянии окружающей среды и источников выбросов, но и обеспечивает управление окружающей средой за счёт целенаправленного и эффективного использования организационных и технологических мероприятий.

К мероприятиям по снижению выбросов вредных веществ, относят: совершенствование технологических процессов и внедрение малоотходных и безотходных технологий;

изменение состава и улучшение качества используемых ресурсов;

комплексное использование сырья и снижение потребления ресурсов, производство которых связано с загрязнением окружающей среды;

изменение состава и улучшение качества выпускаемой продукции;

очистку сбрасываемых промышленных газов.

К мероприятиям по снижению степени распространения вредных веществ, относят: нейтрализацию, консервацию, захоронение и утилизацию выбросов. При рассмотрении технологических мероприятий по снижению выбросов вредных веществ их принято разбивать на группы в соответствии с тем, выбросы каких веществ они предотвращают.

Так, для снижения выбросов SO₂ с дымовыми газами основными методами защиты воздушного бассейна являются:

усреднение состава перерабатываемых нефтей и, соответственно, остаточных фракций, используемых в качестве нефтезаводского топлива;

использование малосернистых остаточных топлив;

увеличение доли газа в топливе;

очистка топливных газов.

Сероводород удаляют из газа в контактной зоне водным раствором соединений кальция и натрия. А из газовых потоков сероводород удаляют раствором железа (III). При этом образуется элементная сера.

Наиболее простым и экономичным методом снижения выбросов NO_x является совершенствование процесса сжигания топлива. Для снижения выбросов оксида углерода проводится каталитический дожег отходящих газов и утилизация больших количеств в котлах - утилизаторах.

Размещено на Allbest.ru