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

прекращается. Волны и течения выпивают развитие турбулентных движений, и нефтяная пленка распадается на отдельные капли. Нефть быстро сорбирует воду (до 80 % ее объема) и формирует эмульсию типа «вода в нефти», это зависит от физико-химических свойств нефтепродукта и ветра, волнения, вертикальной турбулентности, температуры воды, наличия взвесей и твердых частиц. Помимо эмульсии «вода в нефти» получается и эмульсия типа «нефть и воде», особенно при участии диспергирующих химических соединений. В этом случае происходит образование мельчайших капель нефти, что резко увеличивает поверхность раздела сред и способствует ускорению процессов разрушения нефтяных углеводородов. Размер агрегатов колеблется от 1 мм до 1 см, и под действием сил тяжести они оседают на дно. В их состав входят в основном парафиновые и ароматические углеводороды, а эти очень стойкие образования существуют годами.

В целом же нефть и нефтепродукты, попавшие в водную среду, подвергаются многочисленным процессам, направленным на ее разрушение. Наиболее значимые из них - химические и биохимические процессы, в основе которых лежат окислительно-восстановительные, фотохимические и гидролитические реакции. Процессу гидролиза подвергаются соединения, являющиеся слабыми кислотами или основаниями, эфиры, амиды различных карбоновых и фосфорсодержащих кислот.

Фотохимические превращения загрязняющих веществ осуществляются в природной среде под действием ультрафиолетовой составляющей (Х=310 нм) при участии свободных радикалов - соединений, имеющих неспаренный электрон находящихся в возбужденном состоянии. Свободно радикальный механизм трансформации загрязняющих соединений в водной среде -наиболее характерный механизм самоочищения в водоемах в результате фотохимических и биохимических реакций (с. 26 и след.).

Распад и синтез в воде идут с участием многоступенчатых ферментных реакций, в которых металлы с переменной валентностью Ее2+-Ее3+; Си1+-Си2+ активизируют действие растворенного кислорода. Окислительные свойства кислорода; усиливаются в протонной среде, где есть возможность одновременного переноса электрона и связывания образующегося кислородного аниона с ионом водорода или с ионом металла. Биохимическое окисление нефти и нефтепродуктов осуществляется благодаря наличию в морской среде и в донных отложениях микроорганизмов, способных утилизировать органические соединения в качестве своего источника углерода и энергии.

Максимальный диапазон естественного изменения рН в морской среде составляет 2 единицы, тогда как в поверхностных водах речных систем этот диапазон может быть шире под воздействием промышленно-бытовых сбросов. Оптимальные же значения рН для благоприятного течения разложения составляют 6,0-7,5. Отрицательное влияние на скорость биодеградации нефтяных углеводородов оказывает рост солености водной среды; при изменении солености всего на 1 % период их полураспада

изменяется на 20 часов. Для морского региона изменения солености незначительны, резкие градиенты наблюдаются в зонах влияния речного стока и таяния льдов и снега. При сравнении значимости перечисленных факторов, для деструкции нефтяных углеводородов отмечают, что влияние температурного фактора намного выше, чем рН и солености. Так, изменения периода полураспада нефтей от температуры в 25 раз больше, чем от изменения рН, и в 8 раз больше, чем от изменения солености. Алканы, состоящие из длинных или коротких углеводородных цепей с одной или двумя ответвленными группами, являются субстратами, легкодоступными для многих водных микроорганизмов.

Нефтяные смолы и асфальтены - это смесь олигомеров и полимеров, образованных из окисленных компонентов нефти, они имеют твердую или вязкую консистенцию, пластичны, устойчивы к окислению в водоемах. Фракции нефтяных битумов частично откладываются в донных осадках. Биодеградация бензольных смол сопровождается деструкцией соединении ароматического ряда с образованием алкановых цепей и алифатических эфиров. По ходу биологической очистки водоема от нефтяной пленки увеличивается соотношение ХПК/БПК, поскольку остаются только труднорастворимые компоненты.

Главные наземные объекты нефтедобычи и переработки нефтей в товарные нефтепродукты - это нефтепромыслы, предприятия нефтепереработки, транспортные магистральные трубопроводы, нефтебазы (различающиеся по назначению, объемам хранения, оборачиваемости и другим признакам); заправочные станции, обслуживающие автомобильные, железнодорожные, водные и авиационные транспортные средства. Все они, в силу производственной специфики и технологических особенностей, служат антропогенными источниками загрязнения таких составных элементов биосферы, как атмосфера, земная поверхность, почвы и подстилающие горизонты подземных вод, а также поверхностные йоды, реки, водохранилища, озера, прибрежные зоны морских акваторий и так далее.

При нефтедобыче основные вещества-загрязнители - это сырые нефти, а при их последующей переработке - это жидкие продукты, включающие многочисленные углеводороды и сопутствующие им соединения. К жидкостным загрязнителям относятся также промышленные и атмосферные сточные воды, фильтрующиеся в почву на территориях любых нефтяных объектов.

Глава 4

«Черное золото» как загрязнитель

Цены на нефть потом падут -Это и будет конец инвестиций.

А. Захи эль Ямани

Нефть - «черное золото мира», и еще древним народам были известны ее горючие свойства. С середины прошлого века она становится не только сырьем для керосиновых ламп, но уже используется как топливо и смазочное масло. В наши дни о ценности «черного золота» можно судить по той борьбе, которая ведется в мире за право обладания им. Нефть, тысячелетиями скрытая под толщей земли и лишь в некоторых местах выходящая на поверхность, не приносила вреда живому, но чело-иск извлек ее из недр и интенсивно использует для своих целей. нефть, приносящая пользу человеку, ставит под вопрос существование не только людей, но и всего живого на Земле.

По оценкам специалистов, разведанных запасов нефти хватит лишь на 25-50 лет, правда, без учета запасов на шельфе Мирового океана. Но ведь уже сейчас, из-за разливов нефти на суше и пожаров на танкерах, флору и фауну в некоторых районах не удается восстановить. Следовательно, дальнейшие разработки месторождений и использование нефтепродуктов приведут к еще худшим последствиям. Возникает кардинальный вопрос: отказаться от добычи нефти и тех удобств, что она приносит, или научиться получать желаемое, не нанос вред окружающей среде и самому человеку?

Загрязнение - это привнесение в среду или возникновение ней новых, обычно не характерных для нее физических, химических, информационных или биологических агентов, или повышение на данное время многолетнего уровня (в пределах крайних колебаний) концентрации агентов в среде, приводящее к негативным последствиям. Загрязнение ведет и к увеличению общей концентрации физических, химических, информационных и биологических агентов наблюдавшегося ране количества. В наиболее общем виде загрязнение - это то, что находится не в том месте, не в то время и не в том количестве, какое естественно для природы. Это выводит экосистемы из состояния равновесия, отличается от обычно наблюдаемой нормы и от уровня, желательного для человека.

Загрязнение может быть вызвано любым агентом, в том числе самым «чистым», например, лишняя по отношению к природной норме вода в экосистеме суши будет загрязнителем. Загрязнение может возникать и в результате естественных причин (природное) и под влиянием деятельности человека (антропогенное); последнее обычно и имеется в виду при обсуждении проблем загрязнения. Уровень загрязнения контролируется величинами ПДК и другими нормативами.

Итак, загрязнение бывает антропогенное, военное, локальное,