Производственные отходы нефтяной промышленности и

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ОТХОДЫ НЕФТЯНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ И
ОБЛАСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ
Торегалиев О., Бисенова Л. Е.
Каспийский государственный университет техники и инжинеринга им. Ш.Е. Есенова
Актау, Казахстан
Нефтедобывающая,
являются самыми
транспортирующая
и
перерабатывающая
промышленности
экологически опасными отраслями народного хозяйства, так как
увеличение масштабов производств сопровождаются ростом объемов нефтяных загрязнений
и отходов. Это вызывает нарастание экологической угрозы, уменьшение площадей
хозяйственных угодий, снижение плодородия почв и ухудшение здоровья населения. Кроме
того предприятия осуществляют свою деятельность при высоких давлениях и температурах с
высокотоксичными, пожаро– и взрывоопасными веществами, являются, соответственно,
источниками повышенного технологического и экологического риска.
Широкомасштабная эксплуатация недр и увеличение объемов нефтепереработки
сопровождается повышенными рисками загрязнения окружающей среды, начиная от этапа
разведки и добычи нефти и заканчивая использованием нефтепродуктов. Загрязнение
окружающей среды имеет место
при осуществлении процессов бурения скважин и
подготовки их к эксплуатации. Бурение скважин сопровождается дисперсным разрушением
пород, образованием бурового шлама, удалением его промывочной жидкостью. Основными
видами технологических отходов, образующихся при бурении скважин, являются буровые
сточные воды, а именно отработанный буровой раствор, буровой шлам, а также
замазученный грунт, металлолом, твердые бытовые отходы, использованные бочки, тара и
др. Кроме того на добывающих и эксплуатационных скважинах нефти, газа и конденсата
образуются нефтешламы, парафиновая пробка и отработанные масла; на объектах
трубопроводного транспорта нефти и газа – нефтешламы, кристаллогидратная пробка,
отработанные масляные фильтры и твердые фильтрационные материалы. На объектах
хранения и переработки нефтепродуктов
основными отходами являются нефтешламы,
кислый гудрон, отработанные катализаторы, адсорбенты, шлам регенерации масел, продукты
очистки технологического оборудования, продукты очистки емкостей, отработанные
осушители газов и молекулярные сита.
Образование
значительных
количеств
нефтесодержащих
отходов
снижают
экономическую эффективность предприятий нефтегазовой отрасли за счет необходимости
отчуждения территории предприятий под их хранилища, увеличения экологических
платежей за хранение отходов и выбросы загрязняющих веществ [1].
Наибольшей миграционной способностью в буровых растворах обладают соленая вода
и водонефтяная эмульсия. На территории месторождений почвы, поверхностные и
грунтовые воды загрязняются нефтепродуктами и нефтепромысловыми сточными водами, в
результате этого в почвах изменяются гумусное состояние, кислотно-основное равновесие,
ферментативная активность, состав и формы элементов.
Основное влияние на почвенно-растительный покров в случае разлива нефти и
нефтепродуктов сводится к снижению биологической продуктивности почвы и фитомассы
растительного покрова. При разливе нефти в количестве 12 л/м 3 фитомасса наземной части
растений через 3 года уменьшается на 74 %, а при разливе 25 л/м 3 – на 90 % за один год.
Период самовосстановления растительного покрова для северных условий составляет от 10
до 15 лет, для южных значительно меньше [2].
Среди отходов нефтедобычи особого внимания заслуживают нефтешламы, содержащие
в достаточно широком диапазоне минеральные частицы (50-75%), сырую нефть (20-40%) и
воду (5-10%). Нефтешламы также в больших количествах образуются при нефтепереработке.
Составы
этих
нефтешламов
в
основном
представлены
(нефтепродукты, присадки и ПАВ), минеральной части
гидроксиды
кальция,
алюминия,
железа
при
из
органической
части
(карбонаты кальция, магния,
следующем
объемном
соотношении
компонентов (%), соответственно 2,4:1,6:2,0).
При эксплуатации месторождений наибольшую опасность для объектов окружающей
среды представляют выбросы в атмосферу углеводородов и сброс сточных вод. В факелах
ежегодно сжигается около 7 млрд. м3 нефтяного газа, что составляет не более 20% от всего
извлекаемого объема. С учетом нефтяных газов при добыче теряется около 3,5% сырой
нефти.
В настоящее время утилизируются не более 70% попутных нефтяных газов, а остальная
часть сжигается в факелах. Нефтяной попутный газ представлен в основном метаном,
азотом, кислородом и углекислым газом. При сжигании окружающая среда также
загрязняется теплом, что способствует появлению парникового эффекта в приземном слое
тропосферы.
При освоении Каспийских месторождений основная часть загрязняющих веществ
поступает в воду, на территории производственных объектов из следующих узлов
промыслового оборудования:
 устья скважины и прискважинные участки, где разлив нефти часто происходит из-за
нарушений герметичности устьевой арматуры, а также при проведении ремонтных работ;
 мерники и тропы групповых и индивидуальных сборных установок, где утечки и
разливы нефти возможны при переполнении мерников, в процессах их очистки от грязи и
парафина;
 сборные участковые и промысловые резервуарные парки, где разлив нефти часто
происходит при спуске сточных вод из резервуаров, переливах нефти через верх
резервуаров.
Проблема загрязнения нефтепродуктами очень остро в последнее время на Северном
Каспии, так как в его акватории из-за несовершенства систем и оборудования
нефтедобывающего комплекса, а также увеличения объемов перевозок танкерами сырой
нефти и нефтепродуктов наблюдается
систематическое
скопление огромной массы
нефтяных пятен. Значительное количество нефти попадает в море при аварии судов,
особенно нефтеналивных. Основными объектами нефтепромыслов и нефтепереработки, на
которых формируются сточные воды, являются установки комплексной подготовки нефти и
различные установки первичной и глубокой ее переработки, реализующие процессы
обессоливания, деэмульсации, стабилизации, обезвоживания, ректификации, коксования и
др., а также нефтерезервуарные парки [3-4].
Казахстанская нефть очень богата серосодержащими соединениями, в связи с этим
экосистемы Каспия загрязняются сероводородом, меркаптанами. Наибольшую опасность в
зоне Каспийского шельфа представляют сильно загрязненные стоки сероочистки и осушки
газов, содержащие амины, сероводородную кислоту и другие вещества.
На нефтедобывающих объектах, в частности, на Тенгизском месторождении отходы
бурения обезвреживаются биологическим методом. Биологическая обработка связана со
способностью микроорганизмов биохимической реакцией разлагать отходы на безвредные
продукты, такие, как диоксид углерода, вода и биомасса. К наиболее важным факторам,
обуславливающим биохимическое разложение углеводородов, относятся
количества
микроорганизмов и кислорода для клеточного метаболизма, сбалансированное количество
питательных веществ и микроэлементов, а также влажность, температура, рН и оптимальная
концентрация солей. Кроме вышеуказанных факторов протекание процесса биохимического
разложения во многом зависит и от содержания разлагаемых соединений.
Технология биообработки широко применяется в геологоразведочной и нефтегазовой
отраслях и включает в себя компостирование и земельную обработку. Основной задачей
этих методов является снижение общей концентрации углеводородов в шламах до такого
уровня, при котором они перестают быть опасными для окружающей среды.
Метод компостирования представляет собой процесс высокотемпературного аэробного
разложения, в ходе которого отходы перемешиваются с рыхлящими материалами,
формируются в кучи или валки, а затем аэрируются с помощью специальных устройств или
же переворачиваются. При земельной обработке отходы бурения распространяются тонким
слоем на специально выделенной площадке и запахиваются в землю.
Окружающая среда в значительной степени загрязняется при транспортировке нефти,
особенно определенную экологическую опасность представляет транспортировка нефти по
морю. Это может быть связано с разрывом трубопроводов и с аварийными разливами.
Причинами могут быть коррозия металлов, заводской брак, дефекты строительно-монтажных
работ, механические повреждения и т. д. К примеру, число аварий на нефтепроводах
Казахстана в год приблизительно 500-700 случаев, при этом потери нефти составляют до 1,5
млн.т.
Тенгизская нефть пользуется широким спросом на мировом рынке благодаря своему
высокому качеству. Она легко перерабатывается в бензин, дизельное топливо и другие
продукты. ТШО, добывая и экспортируя более 33% объема нефти в общереспубликанском
масштабе, вносит существенный вклад в развитие экономики всего Казахстана [4]. В
процессе очистки сырой нефти и газа от сероводорода получается сопутствующий продукт
– элементарная сера, которая также является ценным сырьевым продуктом, пользующимся
спросом на мировом рынке.
Тенгизская сера, имеющая наивысшую в мире степень чистоты - 99,99%, является
вполне конкурентоспособным
продуктом. В последнее время ТШО реализует весь
ассортимент серы: жидкую, перевозимую в железнодорожных цистернах, гранулированную
и чешуированную, транспортируемую в пластиковых мешках, комовую (дробленную),
перевозка которой осуществляется в специальных железнодорожных вагонах по технологии,
исключающей образование взрывоопасной серной пыли.
Не менее важной задачей также является очистка газов от двуокиси серы. Общее
количество серы, которое выбрасывается в нашей стране в атмосферу, только в виде
сернистого газа, составляет около 16 млн.т в год, т.е. можно было бы из этого количества
серы производить до 40 млн.тонн серной кислоты. Кроме вышеуказанных веществ ежегодно
в атмосферу из заводских труб и энергетических установок выбрасываются несколько
миллиардов кубометров углекислого газа. При разумном подходе этот газ может быть
использован для получения эффективных углесодержащих удобрений.
Как следует из анализа литературных и производственных данных в будущем во
многих странах мира предполагается резкий рост потребности различных отраслей
народного хозяйства в элементарной сере. Например, в США ежегодно потребляется более
12 млн.т серы для производства более 30 тысяч наименований серосодержащей продукции
[3-6].
Таким образом, на основе анализа литературных и производственных данных показана
возможность снижения объемов накопленных отходов, а также уменьшения образования
отходов за счет внедрения прогрессивных технологий их переработки и утилизации.
Литература
1. Уразбеков А.К., Бектенов М.Б., Акбасова А.Д. Физико-химические свойства отработанных
нефтематериалов в железнодорожном транспорте // Вестник НИИ развития путей
сообщения. – Астана. – 2007. - № 4. – С. 42-46.
2. Ручникова О.И. Экологические технологии: обзор основных направлений использования
нефтеотходов в качестве вторичного сырья //Инженерная экология. - 2004.- № 1. – С. 2-15.
3. Хайров Г.Б. Современные экологические проблемы в нефтяной отрасли Республики
Казахстан //Нефть и газ. – 2001. –№ 3. – С. 93-98.
4. Киреев М.А., Надиров Н.К. Экологические проблемы в нефтедобывающей отрасли
Казахстана и пути их решения //Нефть и газ. – 1998. –№ 4. – С. 130-137.
5. Изтелеуова М.Б. Современные проблемы нефтяной экологии //Нефть и газ. – 2002. –№ 1. –
С. 48-51.
6. 23. Неделькин В.И., Зачернюк Б.А., Андрианова О.Б. Органические полимеры на основе
элементной серы и ее простейших соединений // Российский химический журнал. – 2005.- Т.
XLIX. - № 6. – С. 3-10.