CC BY
110
ПРИКЛАДНАЯ ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
УДК 66-931.2
С. В. Наумов, А. А. Мухутдинов, О. А. Сольяшинова
ЭКОЛОГИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЙ ОБОРОТНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ
Ключевые слова: экологизация технологий, системы оборотного водоснабжения, сбережение природных ресурсов. ecological technologies, system of turnaround water supply, savings of natural resources.
Для обеспечения существенного уменьшения воздействия водной среды на промышленное оборудование водооборотных систем нефтехимических предприятий, разработана и внедрена в эксплуатацию экологически безопасная система приготовления и дозирования ингибитора оборотной системы водоснабжения
For maintenance of essential reduction of influence of the water environment on the industrial equipment of water turnaround systems of the petrochemical enterprises, ecologically safe system of preparation and dispensing inhibitor turnaround system of water supply is developed and introduced in operation.
Важнейшей характеристикой экологизации технологий является экономное расходование сырья, а так же создание замкнутых циклов водооборота. Один из методов экологизации технологий является управление системами водопользования на основании данных мониторинга источников водоснабжения, с целью уменьшения сбросов в источники водоснабжения продуктов разрушения технологического оборудования из-за воздействия водной среды на оборудования [1]. Основным компонентом продуктов разрушения являются ионы железа.
Содержание железа в воде выше норматива (ПДКионыре=0,5 мг/л [2]) способствует накоплению осадка в системе водоснабжения, интенсивному окрашиванию сантехнического оборудования. Содержание железа в воде выше 1-2 мг/л значительно ухудшает качество воды, придает ей неприятную красно-коричневую окраску, ухудшает вкус, вызывает развитие железобактерий, отложение осадка в трубах и их засорение. Эти обрастания вторично ухудшают органолептические свойства воды за счет слизеобразования, присущего железобактериям. Высокое содержание железа в воде приводит к неблагоприятному воздействию на кожу человека, может сказаться на морфологическом составе крови, способствует возникновению аллергических реакций. Увеличение содержания хлорид - и сульфат - ионов в воде приводит к нарушению пищеварительной системы у людей.
Для снижения воздействия водной среды на технологическое оборудование используют ингибирующие добавки, в качестве такой добавки может быть использована окси-этилидендифосфоновая кислота (ОЭДФ) (ПДКОЭдФ=0,5 мг/л [2]). ОЭДФ - вещество умеренно опасное, III класс опасности. Не проявляет сенсибилизационных свойств, обладает умеренно выраженной способностью к кумуляции. Опасность острых отравлений продуктом в условиях производства маловероятна.
Использование ОЭДФ в качестве ингибирующего агента, для уменьшения воздействия водной среды на металлическое оборудование систем оборотного водоснабжения
позволяет решить одну из задач экологизации технологий, рациональное использование природных ресурсов.
Для исследования эффективности влияния различных концентраций ОЭДФ на скорость разрушения стали была разработана опытно - промышленная установка системы оборотного водоснабжения управления «Татнефтегазпереработка» ОАО «Татнефть». Концентрация ОЭДФ изменялась от 5 до 10 мг/л. Продолжительность эксперимента составляла 500 часов. Было установлено, что оптимальные концентрации ОЭДФ обеспечивают минимальную скорость разрушения в условиях эксперимента и составляет 5 мг/л, что коррелирует с полученными нами данными.
Для предприятий с небольшим объемом водооборотного цикла (порядка 10 - 15 тыс. м3/ч) и имеющих замкнутую оборотную систему водоснабжения, создание постоянно действующей и автоматизированной опытно - промышленной установки для исследования скорости разрушения поверхности оборудования обходится довольно дорого. Поэтому с самого начала нами было запланировано создание такой опытно-промышленной установки, которая отличалась бы простотой конструкции, небольшими габаритами, простотой обслуживания, и самое важное - возможность ее использования для приготовления растворов ингибирующего агента и его дозирования в систему оборотного водоснабжения. Такой способ обеспечивает экологическую безопасность применения ОЭДФ в оборотном водоснабжении.
Опытно-промышленная установка была разработана совместно с управлением «Татнефтегазпереработка» ОАО «Татнефть» и установлена в помещении водозаборного колодца водоцеха. Схема опытно - промышленной установки приведена на рисунке 1.
Рис. 1 - Схема опытно-промышленной установки: 1, 2 - емкости объемом 1,3 м3; 3 -циркуляционный насос; 4 - корпус аэратора; 5 - перфорированный лист; 6 - вентили; 7 - поперечные трубы для крепления образцов; 8 - образцы для исследования; 9 - струи воды; 10 - капроновый шнур ля погружения образцов в воду; 11 - крепежные стойки
Результаты опытно-промышленных испытаний с ежесуточным обновлением воды и добавлением соответствующего количества ингибирующего агента в нее показали, что скорость разрушения уменьшается более чем в 3 раза по сравнению с системой оборотного водоснабжения: в опытно - промышленной установке скорость разрушения поверхности технологического оборудования составляет 0,0495 мм/год, а в системе оборотного водоснабжения без ингибирующего агента ОЭДФ - 0,1705 мм/год.
В таблице 1 представлены результаты расчетов ресурсо- и энергосбережения на производство стали, в результате применения, разработанного способа уменьшения скорости разрушения поверхности технологического оборудования в системе оборотного водоснабжения управления «Татнефтегазпереработка» ОАО «Татнефть». Для расчетов использовались данные ООО «Уральская Сталь» [3, 4].
Таблица 1 - Данные о ресурсо - и энергосбережения за четыре года эксплуатации, разработанного способа уменьшения скорости разрушения
Наименование Затраты на выплавку 1 т стали Ресурсо- и энергосбережение за четыре года эксплуатации
Газ природный, м3 42,00 5 082,00
Пар, ккал 40 000,00 4 840 000,00
Вода, м3 [5] 150,00 18 150,00
Кислород, в пересчете 3 на атм. воздух, м 625,30 75 661,30
Сжатый воздух, м3 142,00 17 182,00
Азот, в пересчете на 3 атм. воздух, м 366,20 44 310,20
Как видно из данных табл. 1, при введении в эксплуатацию, разработанного способа уменьшения воздействия водной среды на технологическое оборудование в системе оборотного водоснабжения управления «Татнефтегазпереработка» ОАО «Татнефть», ресурсосбережение природных ресурсов за четыре года составило: воды - 18 150,0 м3; атмосферного воздуха - 137 153,5 м .
Предотвращенный экологический ущерб для реки Степной Зай, при введении в эксплуатацию предложенного нами способа уменьшения воздействия водной среды на технологическое оборудование в системе оборотного водоснабжения управления «Татнефтегаз-переработка» ОАО «Татнефть» составляет 62 799,83 рублей в год.
На основании данных мониторинга водных объектов Волжско - Камского региона (в пределах Республики Татарстан) был разработан способ управления системой водопользования, а именно системой водооборотного снабжения предприятия управления «Татнеф-тегазпереработка» ОАО «Татнефть». В результате предложенных мероприятий концентрация ионов железа в оборотной воде снижается в 6 раз до 1,69 мг/л, что в свою очередь требует разбавление сбрасываемой воды в 3 раза, вместо 20 - кратного разбавления без использования ОЭДФ, в качестве антикоррозионного агента.
Эти данные свидетельствуют о существенном повышении экологической безопасности технологии оборотного водоснабжения предприятия, при наличии обоснованной экологизации технологии водопотребления и сбережения природных ресурсов.
В результате анализа совокупности экспериментальных и расчетных данных составлена справочная таблица зависимости концентрации ингибирующего агента ОЭДФ от содержания хлорид- и сульфат-ионов. Это позволяет управлять процессами воздействия водной среды на промышленные водооборотные системы химических и нефтехимических предприятий. Применение данных таблицы будет способствовать сохранению экологического равновесия в системе водный объект - система оборотного водоснабжения не допуская загрязнения окружающей среды.
Результаты проведенных исследований были внедрены в систему оборотного водоснабжения управления «Татнефтегазпереработка» ОАО «Татнефть» с достижением эколо-го-экономического эффекта более 62 500 руб./год. За четыре года эксплуатации уменьшение воздействия водной среды на стального оборудования систем оборотного водоснабжения составило более 120 тонн стали и сбережение природных ресурсов, необходимых для производства такого количества стали, концентрация ионов железа в оборотной воде уменьшается почти в 4 раз.
Литература
1. Гимадеев М.М. Экологический энциклопедический словарь / М.М. Гимадеев, А.И. Щеповских. - Казань: Природа, 2000. - 544 с.
2. Приказ Государственного комитета РФ по рыболовству от 28 апреля 1999 г. №96 «О рыбохозяйственных нормативах».
3. Технологическая инструкция по выплавке стали в ДПСА. - Новотроицк: Издательство ОАО «НОСТА», 1996. - 210 с.
4. Экологический паспорт предприятия. - Новотроицк: Издательство ОАО «НОСТА», 1996. - 120 с.
5. Мухутдинов, А. А. Основы и менеджмент промышленной экологии: учеб. пособие/А. А. Му-хутдинов [и др.]; под ред. проф. А. А. Мухутдинова. - Казань: Магариф, 1998. - 380 с.
© С. В. Наумов - асс. каф. технологии синтетического каучука КГТУ, инженер НИРС-СНТО КГТУ, naumov-sv@mail.ru; А. А. Мухутдинов - д-р техн. наук, проф. каф. инженерной экологии КГТУ; О. А. Сольяшинова - канд. техн. наук, доц. той же кафедры.
