WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Разработка ресурсосберегающих и экологически целесообразных способов извлечения нефти и нефтепродуктов из амбаров-отстойников

-- [ Страница 1 ] --

УДК 622.106.33:622.104.03 На правах рукописи

БИСЕНОВА ЛАУРА ЕСЕНОВНА

Разработка ресурсосберегающих и экологически целесообразных способов извлечения нефти и нефтепродуктов из амбаров-отстойников

03.00.16 – Экология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Республика Казахстан

Тараз 2010

Работа выполнена в Каспийском государственном университете технологии и инжиниринга им. Ш. Есенова

Научные руководители: доктор технических наук

Акбасова А.Д.

кандидат технических наук

Юнусов Н.Х.

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Дюсебаев М.К.

доктор технических наук

Акынбеков Е.К.

Ведущая организация: Атырауский институт нефти и газа

Защита состоится « » _____________ 2010 г. в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д 14.13.02 при Таразском государственном университете им. М.Х. Дулати по адресу: 080000, г. Тараз, Толе би, 60

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Таразского государственного университета им. М.Х. Дулати

Автореферат разослан «___» ________________ 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

д.т.н., профессор М. Сахы

Введение

Общая характеристика работы. С каждым годом возрастают темпы и масштабы антропогенного воздействия нефтяной отрасли промышленности на объекты природной среды, превышая ее адаптационные возможности и создавая условия для повышенного экологического риска. С целью улучшения экологической обстановки, а также в связи с сокращением сырьевой базы, прослеживаемой с середины 90-х годов прошлого века, одной из важных задач является сокращение потерь углеводородов на всех стадиях ее производства, включая ликвидацию амбаров-накопителей высокопарафинистой нефти, а также возврат в оборот ее разлитой части во время аварийных процессов. В связи с этим в последнее время не только в научной среде, но и в Правительстве стали понимать неотложность и необходимость исправления негативной экологической ситуации, поэтому вопросы охраны окружающей среды на основе разработки и внедрения ресурсосберегающих и экологически чистых технологий являются приоритетами экологической политики нашей страны. Они нашли отражение в основных направлениях экономического и социального развития Казахстана на период до 2030 года, в Концепции экологической безопасности республики на 2004-2015 годы, в Экологическом кодексе и в многочисленных законодательных документах.

Работа выполнена в соответствии с тематическими планами НИР КГУТиИ им. Ш. Есенова в период 2007-2010 г.г.

Актуальность проблемы. За период эксплуатации территории 4 крупных месторождений Мангистауской области, включая месторождение Узень, образовалось многочисленное количество комплексов земляных амбаров с нефтью, большие объемы замазученного грунта и нефтешлама. Современная сложившаяся экологическая обстановка диктует необходимость внедрения технологий, обеспечивающих безотходность процесса ликвидации углеводородных (нефтяных) загрязнений, при условиях низкой стоимости работ на каждой стадии применяемого процесса, быстром его освоении и безопасной эксплуатации. Существующие на данный момент технологии ликвидации амбарной нефти и разливов на месторождениях являются малоэффективными и высокозатратными, не соответствуют современным требованиям экологии, так как безвозвратная потеря углеводородов в загрязнениях и отходах составляют от 3 до 7% от добытого, перевезенного и сохраненного количества нефтепродуктов. Особенно сложной задачей является улавливание паров и сбор углеводородов, испаряющихся с поверхностей амбаров-отстойников и площадных земляных «озер», образованных при аварийном разливе нефти. Кроме загрязнения объектов биогеоценоза при этом создается также пожароопасная ситуация, что требует необходимость создания герметичного кровельного покрытия нефтесодержащего пространства.

Данная работа, направленная на разработку технологий и технических средств для разогрева и сбора высокопарафинистой нефти при ликвидации земляных амбаров-накопителей месторождения Узень, позволяющие исключить технологические выбросы легких фракций углеводородов и потребление традиционной электрической энергии за счет применения энергии солнца и обеспечить полноту извлечения нефтепродукта с сохранением его качественного состава, является своевременной и актуальной.

Цель работы заключается в разработке ресурсосберегающих и экологически целесообразных способов извлечения нефти и нефтепродуктов из амбаров-отстойников.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- анализ и оценка воздействия выбросов вредных веществ от путевых-печей при подогрева высоковязкой нефти и углеводородов, испаряющихся с поверхности разогретой нефти Узенского месторождения на окружающую среду;

- расчетным методом установить количественные показатели для выбросов паров углеводородов из земляных ёмкостей – площадных загрязнителей;

- на основе использования солнечной энергии разработать ресурсосберегающий и экологически чистый способ разогрева нефти, позволяющий свести до нуля потери углеводородов, испаряющихся с разогретой поверхности амбарной нефти;



- разработать математическую модель тепловых процессов, имеющих место при разогреве нефти в амбарах-накопителях;

- провести лабораторные исследования по подбору состава реагента, позволяющего осуществить эффективное извлечение застывшей амбарной нефти и создать условия для ее непрерывной циркуляции в местных трубопроводах;

- на основе расчета экономического ущерба, наносимого амбарами-накопителями нефти на окружающую среду, обосновать эффективность предложенных технических решений.

Поставленные задачи составляют основу научно-исследовательских работ.

Основная идея работы заключается в использовании установленных на основе мониторинговых исследований закономерностей загрязнения атмосферного воздуха в зависимости от природно-климатических факторов и солнечной энергии для разработки экологически и экономически эффективного способа ликвидации амбарной высокопарафинистой нефти.

Методы и объект исследования. Объектами исследований являются площадные загрязнители, амбары-накопители сливных нефтяных отходов, подогревающая система и природно-климатические факторы. В работе использованы стандартные методы изучения физико-химических и теплотехнических свойств объектов, классические методы экологической оценки и мониторинга. Лабораторно-аналитические исследования образцов амбарной нефти и подбор составов для получения обратной эмульсии проведены с использованием известных общепринятых методов.

Научная новизна работы. Наиболее важными результатами, составляющими научную новизну являются:

- на основе данных экологического мониторинга и обработкой их с применением прикладных программ расчета выявлены количественные и пространственные закономерности загрязнения окружающей среды выбросами углеводородов, испаряющихся с поверхности земляной амбарной нефти;

- оценен экологический риск для здоровья человека в районах близлежащих населенных пунктов и в рабочей зоне амбаров-накопителей;

- разработана гелиотехническая система сбора нефти, включающая разогрев и предотвращение потерь углеводородов при испарении.

Научные положения выносимые на защиту:

- результаты математических, химических и других методов исследований по установлению закономерностей распределения нефтяных загрязнений в объектах окружающей среды и зависимости состава нефти на основе подбора оптимальных условий для осуществления технологического процесса ликвидации амбаров-накопителей;

- научные основы экологического риска здоровью людей, находящихся на территориях вблизи нефтесодержащих источников, оцененные на базе нового ранее неучтенного его показателя, а именно, с учетом активного загрязнения окружающей природной среды от земляных амбарных емкостей;

- разработанный на основе теоретических и экспериментальных исследований эффективный технологический способ сбора и разогрева высокопарафинистой амбарной нефти с помощью солнечной энергии и технического решения по изменению режима работы парогенераторов в котле.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций. Достоверность подтверждаются достаточной степенью сходимости установленных зависимостей и закономерностей, результатами обработки данных с применением математического аппарата и эколого-экономического анализа. Обоснованность полученных результатов подтверждается созданием опытного образца устройства изготовленного на основе предложенного гелиоподогревателя и гелиосистемы в целом, и удовлетворительной сходимостью данных, полученных при промышленных и лабораторных испытаниях.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Разработанные оптимальные технологические параметры процесса разогрева и улавливания испаряющихся легких фракций нефти с применением гелиосистемы, а также подобранный состав реагентов для получения обратной эмульсии может найти широкое внедрение на предприятиях нефтяной промышленности. Реализация предложенного простого и эффективного способа утилизации амбарной нефти позволит решить вопрос ресурсосбережения и улучшения экологического состояния окружающей среды. Данный способ апробирован в условиях предприятия УХиЭ ПФ «Озенмунайгаз» (г. Жанаозен) и внедрен с экономическим эффектом 5 млн. 147 т. тенге.

Отдельные положения диссертации внедрены в НИИ «Экология» МКТУ для разработки природоохранных мероприятий, а также в учебный процесс при проведении занятий по курсам «Новые технологии эффективного использования природного сырья», «Экологические основы производственных технологий», «Основы безопасности жизнедеятельности» и при выполнении курсовых и дипломных работ, магистрских диссертаций в КГУТиИ им. Ш. Есенова и МКТУ им. Х.А. Ясави.

Личный вклад автора заключается в выборе задач, путей и их способов решения, в формулировке и обосновании научных положений, разработке способа извлечения амбарной нефти с улавливанием испаряющихся легких фракций углеводородов, основанного на применении солнечной энергии, и получении рецептуры обратной эмульсии, в проведении промышленных испытаний и практической реализации результатов работы.

Апробация работы. Основные результаты доложены и обсуждены на: VIII Международной научно-практической конференции «Проблемы управления экологическим состоянием территории Каспийского бассейна» (Актау, 2009); Международная конференция молодых ученых «Ломоносов-2010» (Астана, 2010); Международной научно-технической конференции «Перспективные направления альтернативной энергетики и энергосберегающие технологии» (г.Шымкент, 2010); Международной научно-практической конференции «Проблемы рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды» (Махачкала, 2010), на объединенных научных семинарах кафедр «Биология», «Нефтегазовое дело» и «Экология и безопасность жизнедеятельности» (Актау, 2008-2010).





Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 научных работ, в том числе 7 в изданиях, рекомендуемых Комитетом по контролю в сфере образования и науки МОН РК, 2 работы в зарубежных изданиях, 5 работ в сборниках международных конференций.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 разделов, заключения, списка использованных источников из 112 наименований, содержит 128 страниц компьютерного текста, включая 45 рисунков, 25 таблиц, и приложения.

Основная часть

Во введении дано обоснование актуальности решаемой проблемы, сформулированы цель и основные задачи, направленные на ее достижения, отмечена научная новизна и практическая значимость работы.

1 Анализ особенностей влияния амбаров-отстойников сливных нефтяных отходов на экологическую обстановку

Нефть месторождения Узень относится к высокопарафинистым (17-25% парафина) с температурой застывания равной 29-35 °С, что является основной причиной аварийных ситуаций, сопровождаемых разливами. Эти разливы обычно оперативно локализуются и сбрасываются в амбары-отстойники, которые как дополнительный источник загрязнения еще более осложняют и так неблагополучное экологическое состояние города Жанаозен, расположенного всего лишь на расстоянии 5- 8 км от комплекса этих амбаров.

Как следует из проведенного нами анализа, количество публикаций по данному вопросу весьма ограничено, что, видимо, обусловлено с непредсказуемыми изменениями физико-химических, реологических и других свойств нефти, а также с зависимостью извлекаемого его состава от наличия множества непостоянно действующих факторов.

Во многих исследовательских работах ученых СНГ и Казахстана (В.К. Александров, А.И. Семьянистов, Н.В. Калашников, Г.А. Маяцкий, А.Д. Рудой, О.М. Голованов, Ш.А. Ершин, У.К. Жапбасбаев, Н. Жалгасулы, Т.К. Ахмеджанов, Г.Ж. Кенжетаев и др.) предусмотрен разогрев достаточно толстого слоя застывшей нефти с помощью энергии Солнца, но однако из-за несовершенства применяемых технических средств и устройств-подогревателей ими недостаточно использована максимальная возможность данного естественного энергоисточника. Кроме того, в них не проведен анализ различных аспектов опасности, связанные с этими амбарами, и недостаточно разработаны мероприятия по снижению их негативного воздействия.

Проведен анализ результатов экологического мониторинга качества атмосферного воздуха на границе ССЗ объектов ПФ «Озенмунайгаз». Полученные критерии опасности загрязняющих веществ отвечают второй категории опасности: 105<32970,1>103, что требует тщательного анализа всех сверхнормативных выбросов, разработки рекомендаций для их снижения и принятия оперативных мер.

Территория вокруг амбаров-накопителей отнесена к рабочей зоне, т.к. на ней производятся работы по обслуживанию системы подогрева и сбора нефти и ПДК в этой зоне может в 200 раз превышать максимально разовую для населенных пунктов ПДК(Н.П.)=5 мг/м3. При среднесуточных незалповых выбросах с увеличением скорости ветра до 5 м/с наблюдается возрастание концентрации углеводородов до 1,5 раза в приземном слое атмосферы как в рабочей зоне, так и в населенном пункте, несмотря на почти неизменные мощности выброса. При скорости ветра >5 м/с уменьшается рассеивание загрязнений в более высокие слои атмосферы и по фронту. При скорости ветра w=5 и 10 м/с, соответственно, концентрация углеводородов превышает ПДК(Н.П) на 46% и 86%, а при w 3,5 м/с СМ.НП не превышает ПДК(Н.П).

Залповые выбросы углеводородов с поверхности амбарной нефти резко ухудшают экологическое состояние рабочей зоны, а ещё более населенного пункта. При скорости ветра w = 5 м/с концентрация углеводородов превышает ПДК(НП) в 1219 раз. С ростом температуры окружающей среды и скорости ветра, особенно при залповых сбросах нефти в амбар, происходит увеличение мощности выбросов, что и является одной из основных причин возрастания приземной концентрации углеводородов в атмосфере.

На основе формулы (1) проведено определение зависимости объемов углеводородов, испаряющихся с поверхности амбаров, от неровностей рельефа, без учета изменения со временем состава жидкости:

(1)

где - удельная масса жидкости, испарившейся за рассматриваемый промежуток времени ; - количество компонентов смеси; - начальная температура жидкости (нефти), К; - мольная доля i – го компонента в жидкой фазе в начальный момент времени.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.