Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 [ 5 ] 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32

Глава 3

Превращение нефтепродуктов в разных сферах

Разве должно быть иначе? Мы платим за все, Не нужно и сдачи!

И. Бродский

Разлившись на земной поверхности и водах, нефть оказывается в качественно новых условиях: из анаэробной обстановки (с очень замедленными темпами химических процессов) она попадает в аэробную среду, в которой огромную роль играют биохимические факторы и прежде всего деятельность микроорганизмов. Будучи высокоорганизованной субстанцией, состоящей из множества соединений, нефть деградирует очень медленно. Процессы окисления одних структур ингибируются другими, трансформация отдельных соединений идет по пути образования форм, в дальнейшем плохо окисляемых. Разрушение самих товарных нефтепродуктов осуществляется путем и химического окисления, и биоразложения, а соотношение и скорость этих процессов зависят от условий среды. В частности, вклад процессов химического окисления в разрушение нефтепродуктов различен, например, для поверхностных и подземных слоев почвы.

Ввиду особенностей механизмов биогенного и химического окисления, ряды устойчивости углеводородов разных классов в этих процессах не совпадают. Так, скорость биодеградации углеводородов изменяется в порядке: алканы > ароматические углеводороды > циклопарафины, а скорость химического окисления, например, у алканов меньше, чем у парафинов, тогда как у ароматических углеводородов она больше, чем у циклопарафинов. Нефтяные вещества сорбируются почвами преимущественно в жидкой фазе, и сначала происходит сорбция полярных компонентов нефтяных веществ (нафтеновые кислоты, смолы, асфальтены). Способность углеводородов сорбироваться породами понижается в последовательности: олефины > ароматика > циклопарафины > парафины. Количество сорбированных нефтяных углеводородов в единице объема грунта зависит от общего свободного объема капилляров (гранулометрического состава) и влажности самого грунта.

В природных условиях, среди многочисленных минеральных образований разного происхождения наибольшую роль в адсорбционных процессах выполняют глинистые, слоистые и слоисто-ленточные алюможелезомагниевые силикаты, цеолиты и кремнеземы. Наибольшая сорбционная способность имеется у монтмориллонита (площадь внешней и внутренней поверхности S=800 м2/г) и гидрослюды (S=150 м2/г), более слабая - у каолинита (S=90 м2/г), песчаных и карбонатных пород.

Естественно, что наличие трещин в грунте значительно понижает

величину их насыщенности углеводородами, так как ширина трещин гораздо больше размеров пор. Именно трещины ответственны за массовое перемещение углеводородов из пор и каналов под действием диффузионных процессов, а диффузия - одна из форм массопереноса вещества, которая продолжается даже после прекращения процесса фильтрации нефти. Рассмотрим источники поступления нефтей и нефтепродуктов в природные сферы на разных этапах.

Добыча нефти. Месторождения нефти известны на всех континентах и на значительных площадях прилегающих к ним акваторий. На Ближнем и Среднем Востоке сосредоточено 66 % запасов нефти, в Северной Америке -9 %, в Центральной и Южной Европе - 7 %, причем приблизительно 5 % запасов приходится на Россию. Количество разведанных запасов нефти оценивается здесь примерно в 8 млрд. т (оценки в литературе существенно расходятся).

Максимальная добыча нефти с конденсатом в России была постигнута в 1987 г. (более 625 млн. т). С 1988 по 1991 г. годовая добыча нефти в республиках бывшего СССР уменьшилась по 515 млн. т, в 1992 г. составляла уже 445 млн. т. В 1995 г. добыча нефти и конденсата в России была равна 325 млн. т, а в последующие годы она стабилизировалась на уровне приблизительно 300 млн. т в год.

По сегодняшним оценкам, при добыче и переработке нефти от испарения теряется 15 %, на нефтебазах и автозаправочных станциях - до 30 % от общего количества хранимых нефтепродуктов. Для типовой АЗС на 500 заправок в сутки выбросы углеводородов в атмосферу из топливных баков автомобилей могут достигать 3 %. Таким образом, общие потери летучих нефтепродуктов в атмосферу составляют 2-3 % от объема се добычи, причем 1/4 потерь поступает в моря и океаны, 3/4 расходуется в процессах окисления, а какая-то часть остается в атмосфере и почвенных горизонтах.

Транспортировка и потери нефти и нефтепродуктов. Транспорт и переработка нефти довольно часто сопровождаются значительными потерями, следовательно, воздействием на окружающую среду. Главная опасность для прибрежно-морской зоны связана уже с освоением (разведка, добыча, транспортировка) нефтяного месторождения. В частности, при бурении скважины глубиной до 4 км вырабатывается приблизительно 500 м3 шлама и около 6000 м3 жидких отходов. В ми ре уже пробурено 65 000 морских скважин, поэтому легко представить степень нарушения литосферы и гидросферы этих зонах.

Самой крупной катастрофой за всю историю был выброс нефти из скважины Исток-1 на мелководье Мексиканского залива в 1979 г. Из этой скважины в воды залива попало 300 тыс. т сырой нефти, что на порядок превысило выброс при аварии танкера «Эксон Вальдерс» и в 30 раз танкер «Мега Борг». В результате операции «Буря в пустыне» 1991 г. в воды Персидского залива и на побережье поступила масса нефти, оцениваемая в несколько сотен тысяч тонн. В ходе Второй мировой войны (в результате потопления и повреждения танкеров) в океаны попало около 4 млн. т нефти.

Загрязнение морей и океанов нефтью в мирное время происходит главным образом за счет слива за борт танкерами и судами нефтесодержащих (балластных и промывочных) вод. Нет оснований предполагать, что этот источник станет меньше, так как объем перевозок морскими нефтеналивными судами ежегодно возрастает, а при перевозках нефти в морях, океанах, портах теряется около 2 млн. т/год, что составляет 40 % всего сброса нефти.

В 80-е гг. в США на трубопроводы и автомобильный транспорт приходилось примерно по 40 % общего объема транспортирования нефтепродуктов, на внутренний водный около 30% и лишь до 2,5 % нефтепродуктов перевозилось по железной дороге. В среднем в США по трубопроводам перекачивается ежегодно около 450 млн. т/год светлых нефтепродуктов. В Западной Европе эксплуатируется около 200 различных нефтепроводов суммарной протяженностью (на 1993 г.) почти 20 тыс. км, по этим трубопроводам транспортировали 600 млн. м3 нефти и нефтепродуктов. В России весь добываемый природный газ, 98 % нефти и большее количество нефтяных и химических продуктов доставляются потребителям (включая и экспорт) по магистральным трубопроводам: в 1993 г.: в России эксплуатировалось 140 тыс. км магистральных газопроводов и 50 тыс. км магистральных нефтепродуктопроводов. Наиболее уязвимая часть трубопроводов по переброс их через реки, каналы, озера, водохранилища. Па территории бывшего СССР магистральные трубопроводы пересекают железные и шоссейные дороги 15 тыс. раз и водные рубежи 2 тыс. раз. Нередко там возникают аварийные ситуации, тем более что почти 40 % протяженности магистральных трубопроводов проработало уже свыше 20 лет! А из 200 тыс. км магистралей пятая часть эксплуатируется даже более 40 лет. Статистика закономерно связывает увеличение аварийных ситуаций на магистральных трубопроводах со временем их эксплуатации. Представление о масштабах аварийных ситуаций в отдельных районах России дает табл. 1 (по данным МЧС РФ, 1993 г.).

Более частыми, хотя и менее значительными, были аварии, связанные с железнодорожным и автомобильным транспортом. Масса вещества, попадающего в этом случае в окружающую среду, лимитируется объемом цистерны от 30-50 т - для железнодорожных и 3,5-5 т - для автомобильных. При перевозке нефти в железнодорожных цистернах потеря нефти может достигать 260 кг из одной цистерны.

Если сравнить масштабы поступлений нефтепродуктов, начиная от процесса добычи и кончая их использованием, в окружающую среду с потерями от катастроф, то для России последних на порядок меньше. Их различие состоит в том, что первые более широко распространены по площади (хотя существуют и локальные долговременные процессы накопления нефтепродуктов). Для катастроф, как правило, характерно локальное поражение.