Виды потерь углеводородов на объектах трубопроводного транспорта и их отрицательное экономическое и экологическое воздействие

Потери нефти и нефтепродуктов в трубопроводном транспорте приводят не только к материальному, но и к большому экологическому ущербу. Аварийные разливы нефти и нефтепродуктов, выбросы углеводородов в атмосферу и сбросы сточных нефтесодержащих вод наносят значительный экологический вред окружающей среде, способны привести к взрывам и пожарам с катастрофическими последствиями. Поэтому сокращение потерь нефти и нефтепродуктов, избежание аварий на магистральных трубопроводах – важнейшая задача работников трубопроводного транспорта.

Для того чтобы успешно решать ее, необходимо точно знать возможные источники потерь углеводородов и причины их возникновения. Основные причины потерь нефти и нефтепродуктов в нефтяной промышленности можно разделить по виду на естественные, эксплуатационные и аварийные, а по характеру – на количественные, качественные и количественно-качественные.

Естественные потери нефти или нефтепродуктов или как их ещё называют потери от естественной убыли нефтепродуктов обусловлены физическими свойствами углеводородов. Наличие в них легколетучих фракций, позволяет им испаряться из резервуаров и проникать через даже небольшие неплотности в трубопроводной арматуре, сальниковые уплотнения насосов и др. Избежать потерь нефтепродуктов от естественной убыли практически невозможно, но их можно уменьшить применением различных средств, которые мы будем рассматривать немного позже.

Эксплуатационные потери нефтепродуктов связаны с утечками, проливом, неполным сливом, смешением, подтеканием, переполнением и нарушением герметичности емкостей. Они происходят из-за неудовлетворительного технического состояния емкостей хранения, средств транспортирования, оборудования перекачивающих станций, складов ГСМ и нефтебаз, трубопроводов, средств перекачки и заправки, их несвоевременного ремонта, а также от смешения различных сортов нефтепродуктов при неправильном выполнении операций по приему и выдаче.

Эксплуатационные потери в отличие от естественной убыли нефтепродуктов могут быть полностью устранены.

Аварийные потери возникают вследствие повреждения резервуаров, трубопроводов и оборудования в результате каких-либо непредвиденных ситуаций. Поскольку на всех объектах отрасли проводится планомерная работа по предотвращению аварий, то вклад этого вида потерь в их общую величину сравнительно невелик.

Количественные потери нефтепродуктов являются следствием неудовлетворительного состояния сооружений и оборудования магистральных трубопроводов и резервуарных парков. К количественным потерям нефтепродуктов приводят утечки, переливы или наоборот, неполный слив транспортных емкостей и резервуаров.

Основной причиной утечек нефтепродуктов являются негерметичность резервуаров, трубопроводов, задвижек, насосов и другого оборудования, коррозионное разрушение трубопроводов и резервуаров. Нередко встречаются переливы резервуаров, тары и транспортных средств или неполный слив вследствие халатности персонала.

Исследованиями установлено, что одна капля в секунду дает потери до 130 литров в месяц. Капли, переходящие временами в струйку, - до 200 литров в месяц; струя нефтепродукта диаметром 3,2 мм (при давлении 1кгс/см² ) – до 25 000 литров в месяц; струя нефтепродукта диаметром 4,8 мм (при давлении 1 кгс/см²) – до 40 000 литров в месяц.

Следует отметить, что в отдельных случаях количественные потери нефти и нефтепродуктов неизбежны. Так, при зачистке резервуаров в удаляемом из них шламе велика доля нефтепродуктов, неизбежны их потери со сточными водами, в очистных сооружениях, с утечками через сальники насосов и т.д. К количественным потерям можно также отнести и хищения нефти и нефтепродуктов.

Качественные потери возникают в результате смешения, загрязнения, обводнения и окисления нефтепродуктов. На экологическую ситуацию они особого вреда не оказывают

Количественно-качественные потери происходят при испарении нефтепродуктов, поскольку в данном случае не только уменьшается их количество, но и изменяются их качественные характеристики. В наибольшей степени от этого «страдают» бензины. При испарении бензинов вследствие потерь легких фракций понижается октановое число и давление насыщенных паров, повышается температура начала кипения и выкипания различных фракций. В меньшей степени испарению подвержены низколетучие светлые нефтепродукты (керосины, дизельное топливо и т.д.). Практически неиспаряющиеся масла, мазуты и смазки этому виду потерь не подвержены.

Потери от испарения возникают вследствие вытеснения паровоздушной смеси из резервуаров, тары и транспортных емкостей в силу следующих причин:

- при их заполнении продуктом (так называемые потери от «больших дыханий»);

- от превышения давления в газовом пространстве резервуаров над атмосферным давлением либо вследствие падения последнего, либо в результате колебания температуры в газовом пространстве при смене дня и ночи (так называемые потери от «малых дыханий»);

- от дополнительного насыщения газового пространства парами нефтепродукта после окончания выкачки (потери от «обратного выдоха»);

- от вентиляции газового пространства при наличии двух и более отверстий в кровле и в верхних поясах резервуара, расположенных на разной высоте.

Экологический аспект потерь углеводородов

Независимо от вида потерь углеводородов в конечном итоге они оказываются в земле, воде и в атмосфере, что отрицательным образом сказывается на окружающей природной среде и, особенно на здоровье людей.

Основными источниками загрязнения окружающей природной среды при эксплуатации объектов трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов являются выбросы, сбросы и отходы, которые могут быть регламентируемыми и нерегламентируемыми.

К источникам регламентируемых загрязнений относятся испарения нефтепродуктов в процессе их приёма, хранения, отпуска и при зачистках резервуаров.

К нерегламентируемым потенциальным источникам загрязнения относят утечки через уплотнительные узлы запорной арматуры, насосов, трубопроводов и наливных устройств, переливы, аварийные сбросы в сточные воды, аварийные разливы нефти при разрушениях трубопроводов и резервуаров от коррозионного воздействия, постороннего вмешательства и стихийных бедствий.

Загрязнение воздушного пространства происходит, в основном, в процессе испарения нефти и нефтепродуктов из транспортных емкостей и резервуаров, а также от «потения» сварных швов из-за наличия в них микротрещин.

Загрязнение почвы и водных бассейнов происходят от утечек нефти и нефтепродуктов и от аварийных разливов.

Нефтебазы и перекачивающие станции, исходя из санитарных норм проектирования промпредприятий СН 245-71, относятся к 1 классу вредности для окружающей среды.

Высокая концентрация углеводородов в воздухе оказывает вредное влияние на организм человека, вызывает повышенную заболеваемость органов дыхания; функциональные изменения в центральной нервной системе. Наблюдаются: снижение кровяного давления и замедление пульса, нарушение желудочной секреции, признаки поражения печени, повышенное содержание холестерина в крови.

При концентрации углеводородов в воздухе 60…300 мг/м³ в крови происходит снижение гемоглобина и содержание эритроцитов.

При концентрации углеводородов 300…500 мг/м³ отмечается снижение обоняния и возбудимость нервной системы, головная боль, слабость, учащенное сердцебиение.

Бензол, содержащийся в автомобильном бензине, очень быстро абсорбируется человеческим организмом. При вдыхании до 50% бензола вступает в реакцию обмена с образованием фенола и других продуктов, вредных для здоровья человека.

Даже очень кратковременное воздействие бензола, но в высоких концентрациях, может вызвать слепоту и потерю сознания. А повторное или длительное воздействие приводит к нарушению деятельности кроветворных тканей костного мозга, возникновению анемии и раковых заболеваний.

По данным Европейской организации нефтяных компаний по охране окружающей среды и здоровья «Concawe», профессиональные работники подвергаются значительному риску заболевания лейкемией при длительном вдыхании воздуха с концентрацией бензола 0,005%.

Функциональные нарушения деятельности нервной системы наблюдаются у рабочих со стажем 5…10 лет. Нарушения сводятся к головной боли, расстройству сна, утомляемости, раздражительности, головокружению, боли в области сердца.

В рабочих документах Европейской комиссии отмечается, что пары органических соединений, к которым относятся углеводороды, участвуют в фотохимических реакциях, ведущих к образованию озона, который вредно влияет на здоровье людей, состояние лесов и урожая, а также вызывает так называемый «парниковый эффект».

Таким образом, сокращение объемов сбросов, выбросов, отходов и снижение всех видов потерь нефти и нефтепродуктов является актуальной задачей не только с экономической, но и, что не менее важно, с экологической точки зрения.

Выбросы и сбросы загрязняющих веществ в атмосферу, почву и воду допускаются только при наличии разрешения, выдаваемого органами по охране природы на основании утвержденных предельно допустимых выбросов (ПДВ) в атмосферу и предельно допустимых сбросов (ПДС) в почву и воду.

Нормы ПДВ устанавливаются по каждому загрязняющему веществу для каждого источника загрязнения атмосферы и нефтеперекачивающей станции в целом.

Объемы отходов, сбросов и выбросов снижает ресурсосбережение, что уменьшает их негативное влияние на человека и окружающую природную среду и обеспечивает экологическую безопасность.