Ресурсоэффективность использования нефти

Оглавление

Анализ первичного производства ресурса 1

Введите название главы (уровень 2)2

Введите название главы (уровень 3)3

Введите название главы (уровень 1)4

Введите название главы (уровень 2)5

Введите название главы (уровень 3)6

Анализ первичного производства ресурса

Энергетические ресурсы играют ведущую роль в современной экономике. Уровень развития производительных сил каждого государства определяется в значительной степени масштабам», потребления энергоресурсов. О важной роли энергоресурсов свидетельствует то обстоятельство, что более 70 % добываемых в мире полезных ископаемых относится к источникам энергии.

Основные виды энергоресурсов — уголь, нефть, природный газ, гидроэлектроэнергия и ядерная энергия.

Нефть с середины 60х годов нашего столетия начинают играть ведущую роль в мировой энергетике. В таких странах, как ФРГ, Великобритания, иа долю нефти приходится 55—60 % от общего потребления энергоресурсов, в США и Японии 75—80 %.

К достоинствам нефти как источника энергии относятся сравнительно невысокая стоимость добычи, возможность безотходной переработки с получением многообразных видов топлива и химического сырья. Однако ресурсы нефти ограничены. Они значительно меньше, чем запасы угля, горючих сланцев и битуминозных песков. В то же время добыча нефти значительно превышает добычу других горючих ископаемых.

Высокий уровень потребления нефти в мире служит основанием для высказываемого рядом ученых и специалистов предположения о неизбежности скорого истощения нефтяных запасов. Наиболее часто высказывается точка зрения об исчерпании мировых нефтяных запасов к концу XXI века.

В условиях, когда нефть стала основным видом энергетического сырья, возросло ее экономическое и политическое значение в мире. Наличие собственных ресурсов нефти, возможность организовать экспорт нефти и нефтепродуктов позволяют различным государствам добиваться значительных успехов в экономическом и социальном развитии. Вместе с тем колебание мировых цен на нефть, конъюнктура на нефтяном рынке приводят к серьезным изменениям в экономической политике как нефтедобывающих стран, так и государств, промышленность которых базируется на привозной нефти.

Проблемы

Рассмотрим три основные направления проблем: экологические, экономические и технические.

Экологические проблемы

В первую очередь необходимо понимать, процесс добычи, транспортировки, переработки нефти наносит глобальный экологический урон, который берет свое начало глубоко под землей и следует вплоть до стратосферы.

В процессе освоения нефтяных и газовых месторождений наиболее активное воздействие на природную среду осуществляется в пределах территорий самих месторождений, трасс линейных сооружений (в первую очередь магистральных трубопроводов), в ближайших населенных пунктах (городах, поселках). При этом происходит нарушение растительного, почвенного и снежного покровов, поверхностного стока, срезка микрорельефа. Такие нарушения приводят к сдвигам в тепловом и влажном режимах грунтовой толщи и к существенному изменению ее общего состояния, что обуславливает активное, часто необратимое развитие экзогенных геологических процессов. Добыча нефти и газа приводит также к изменению глубоко залегающих горизонтов геологической среды.

Происходят необратимые деформации земной поверхности в результате извлечения из недр нефти, газа и подземных вод, поддерживающих пластовое давление. В мировой практике достаточно примеров, показывающих, сколь значительным может быть опускание земной поверхности в ходе длительной эксплуатации месторождений. Перемещения земной поверхности, вызываемые откачками из недр воды, нефти и газа, могут быть значительно большими, чем при тектонических движениях земной коры.

Неравномерно протекающее оседание земной поверхности часто приводит к разрушению водопроводов, кабелей, железных и шоссейных дорог, линий электропередач, мостов и других сооружений. Оседания могут вызывать оползневые явления и затопление пониженных участков территорий. В отдельных случаях, при наличии в недрах пустот, могут происходить внезапные глубокие оседания, которые по характеру протекания и вызываемому эффекту мало отличимы от землетрясений.

Предприятия по добыче и переработке газа загрязняют атмосферу углеводородами, главным образом в период разведки месторождений (при бурении скважин). Иногда эти предприятия, несмотря на то, что газ экологически чистое топливо, загрязняют открытые водоемы, а также почву. (см. приложение №5)

Природный газ отдельных месторождений может содержать весьма токсичные вещества, что требует соответствующего учета при разведочных работах, эксплуатации скважин и линейных сооружений. На участках с нарушенным растительным покровом, в частности по трассам дорог, магистральных газопроводов и в населенных пунктах, увеличивается глубина протаивания грунта, образуются сосредоточенные временные потоки и развиваются эрозионные процессы. Состояние грунтов не менее существенно изменяется и при усилении их промерзания. Развитие этого процесса сопровождается формированием пучинных форм рельефа. Скорость пучения при новообразовании многолетнемерзлых пород достигает 10-15 см в год. При этом возникают опасные деформации наземных сооружений, разрыв труб газопроводов, что нередко приводит к гибели растительного покрова на значительных площадях.

Загрязнение приземного слоя атмосферы при добыче нефти и газа происходит также во время аварий, в основном природным газом, продуктами испарения нефти, аммиаком, ацетоном, этиленом, а также продуктами сгорания.

В отличие от средней полосы, загрязнение воздуха в районах  Крайнего Севера при прочих равных условиях оказывает более сильное воздействие на природу вследствие ее пониженных регенерационных способностей.

В процессе освоения нефтегазоносных северных районов наносится ущерб и животному миру (в частности, диким и домашним оленям). В результате развития эрозионных и криогенных процессов, механического повреждения растительного покрова, а также загрязнения атмосферы, почв и т. п.

Происходит сокращение пастбищных площадей, в результате чего происходит вынужденная миграция оленей.

Итак, нарушения окружающей среды, обусловленные изменением инженерно-геологической обстановки при добыче газа, возникают, по существу, везде и всегда. Избежать их полностью при современных методах освоения невозможно. Поэтому главная задача состоит в том, чтобы свести к минимуму нежелательные последствия, рационально используя природные условия.

Предприятия топливо - энергетического комплекса дают основную массу загрязнителей атмосферы, перенос загрязнителей на десятки и сотни километров – осуществляют воздушные массы. Из общего количества атмосферных загрязнителей 99.6% выбрасываются в природную среду без очистки. Среди загрязняющих веществ промышленного происхождения преобладают углеводороды, оксиды углерода и оксиды азота. Масса твёрдых загрязнителей атмосферы составляет 1.2 млн. т. Средняя нагрузка атмосферы загрязнителями по округу – 4.6 т. В Сургутском, Нижневартовском и Нефтеюганском районах на каждый квадратный километр из атмосферы выпадает 20 т. загрязнителей.

Технические проблемы

На столь крупном производстве как добыча нефти, возникает огромное количество проблем, но я хотел бы сказать о наиболее важном осложнении. При добыче и промысловой подготовке нефти, стоит очень серьезная проблема связанная, с высоким содержанием в нефти асфальтеносмолопарафиновых (АСПО) веществ, солей, воды и механических примесей и как следствие необходимость защиты оборудования от АСПО.

Данная проблема актуальная на всех стадиях разработки месторождения. Вред от ACПO очевиден: они могут привести к порче нефтедобывающего оборудования, затрудняют и замедляют добычу нефти, загрязняют скважины.

Все используемые методы борьбы с АСПО можно разделить на 2 группы:

1. В первую, самую большую, относятся  профилактические методы, основанные  на предупреждении отложений. Сюда  входят: футеровка НКТ, применение  ингибиторов отложений, использование  постоянных магнитов, электронагревателей и микробиологические методы.

2. Ко второй группе относятся  методы удаления сформировавшихся  отложений. Сюда входят: применение  растворителей, пропарка НКТ при  ремонтах и применение механических скребков.

Сейчас, чаще всего используется обработка скважин  спецтехникой, например, АДПМ (чистка нефтью), АКС (кислотники) и ППУ. Недостатком этого метода является необходимость на время выводить скважину из эксплуатации, а это прямые убытки, и затраты на такого рода сервисные работы можно выразить просто – они огромны.

Обработка скважин с помощью ингибитора АСПО,  применяя Установку Дозированной Подачи Химреагента (УДПХ) производства ООО «ПЗВО», является одной из наиболее прогрессивных технологий, применяемой для обеспечения эффективности в нефтедобывающей отрасли.

Экономические проблемы

К счастью на данный момент в нефтегазовой отрасли нету особо остро стоящих проблем. Мне известно, что в некоторых случаях себестоимость добычи 1 барреля нефти может достигать 3-4 долларов, когда продажа составляет около 100 долларов за 1 баррель.

Нефть обрела огромную власть над человечеством, видь исходя из цены на нефть двигаются очень многие биржевые индексы, валюты. Нефть неотъемлемая часть экономики и непосредственный ее двигатель.

Из всех мне известных проблем, касаемых нефтянной экономики, стоит отметить недостаточную изученность шельфовых месторождений и месторождений крайнего севера, на изучение и освоение которых требуются огромные инвестиции. Вероятно, когда цена на нефть станет еще выше, человечество активно начнет осваивать и разрабатывать морские месторождения и месторождений крайнего севера.

Потери при производстве

Потери нефтепродуктов наносят большой вред народному хозяйству и частному бизнесу, поэтому борьба с потерями- актуальная задача.

         Потери  происходят от утечек, испарения, смешивания различных сортов  нефтепродуктов, примерно 75% потерь  происходит от испарения.

         Потери  от утечек происходят через  неплотности резервуаров, трубопроводов, задвижек, при случайном разливе и т.д. и предотвращаются проведением профилактических ремонтов и специальных мероприятий.

         Потери  от смешивания происходят при  последовательной перекачке нескольких  нефтепродуктов и при случайном  их смешивании в резервуарах.

         Потери  от испарения. В резервуаре, имеющем  некоторое количество продукта, газовое пространство заполнено  паровоздушной смесью. Всякое выталкивание  паровоздушной смеси из газового  пространства резервуара в атмосферу  сопровождается потерями нефтепродукта- это и есть потери от испарения, они происходят по нескольким причинам:

Потери от вентиляции газового пространства. Если в крыше резервуара имеются в двух местах отверстия, расположенные на некотором расстоянии по вертикали, то более тяжелые бензиновые пары будут выходить через нижнее отверстие, а атмосферный воздух будет выходить через верхнее отверстие; установится естественная циркуляция воздуха и бензиновых паров в резервуаре, образуются так называемые газовые сифоны. Потери от вентиляции могут происходить через открытые люки резервуаров путем простого выдувания бензиновых паров ветром, поэтому люки необходимо тщательно герметизировать.

Потери от больших дыханий- от вытеснения паров нефтепродуктов из газового пространства закачиваемым нефтепродуктом. Нефтепродукт, поступая в резервуар, сжимает паровоздушную смесь до давления, на которое установлена арматура.

Как только давление станет равным расчетному давлению дыхательного клапана, из резервуара будут выходить пары нефтепродукта, начнется «большое дыхание» («выдох»).

При откачке нефтепродукта из резервуара происходит обратное явление: как только вакуум в резервуаре станет равным вакууму, на который установлен дыхательный клапан, в газовое пространство начнет входить атмосферный воздух- происходит «вдох» резервуара.

Потери от «обратного выдоха». Вошедший в резервуар воздух начнет насыщаться парами нефтепродукта; количество газа в резервуаре будет увеличиваться, поэтому по окончании «вдоха»  спустя некоторое время из резервуара может произойти «обратный выдох»- выход насыщающейся газовой смеси.

Потери от насыщения газового пространства. Если в пустой резервуар содержащий только воздух залить небольшое количество нефтепродукта- последний начнет испарятся и насыщать газовое пространство. Паровоздушная смесь будет увеличиваться в объеме и часть её может уйти из резервуара- произойдут потери насыщения.

Потери от малых дыханий происходят в результате следующих причин:

Из-за повышения температуры газового пространства в дневное время (при нагреве солнечными лучами), паровоздушная смесь стремится расширится, концентрация паров нефтепродукта повышается, давление растет. Когда давление в резервуаре станет равным давлению на которое установлен дыхательный клапан, он откроется и из резервуара начинает выходить паровоздушная смесь- происходит «выдох». В ночное время из-за снижения температуры часть паров конденсируется, паровоздушная смесь сжимается, в газовом пространстве создается вакуум, дыхательный клапан открывается и в резервуар входит атмосферный воздух- происходит «вдох».

Из-за снижения атмосферного давления, при этом разность давлений в газовом пространстве резервуара и атмосферного воздуха может превысить перепад давлений на который установлен дыхательный клапан, он откроется и произойдёт «выдох» (барометрические малые дыхания), при повышении атмосферного давления может произойти «вдох».

Баланс первичного производства ресурса

Анализ операций обслуживания ресурса

Транспортировка

Самым дешевым и экологически безопасным способом транспортировки нефти являются нефтепроводы. Нефть в них движется со скоростью до 3 м/сек под воздействием разницы в давлении, создаваемой насосными станциями. Их устанавливают с интервалом в 70-150 километров в зависимости от рельефа трассы. На расстоянии в 10-30 километров в трубопроводах размещают задвижки, позволяющие перекрыть отдельные участки при аварии. Внутренний диаметр труб, как правило, составляет от 100 до 1400 миллиметров. Их делают из высокопластичных сталей, способных выдержать температурные, механические и химические воздействия. Постепенно все большую популярность обретают трубопроводы из армированного пластика. Они не подвержены коррозии и обладают практически неограниченным сроком эксплуатации.

Хранение

Нефть храниться в резервурах, которые как правило находятся в нефтехранилищах или сразу в цехах на месторождении. Резервуары, как правило выполняются цилиндрической формы, имеют особую технологию хранения, для предотвращения испарений нефти. Так же большая часть резервуаров, окрашивается в светоотражающие цвета или покрываются жестянкой для отражения солнечных лучей.

Переработка нефти

Процесс переработки нефти можно разделить на 3 основных этапа:

1. Разделение нефтяного сырья  на фракции, различающиеся по  интервалам температур кипения (первичная  переработка) ;

2. Переработка полученных фракций  путем химических превращений содержащихся в них углеводородов и выработка компонентов товарных нефтепродуктов (вторичная переработка);

3. Смешение компонентов с вовлечением, при необходимости, различных присадок, с получением товарных нефтепродуктов  с заданными показателями качества (товарное производство).

Продукцией НПЗ являются моторные и котельные топлива, сжиженные газы, различные виды сырья для нефтехимических производств, а также, в зависимости от технологической схемы предприятия - смазочные, гидравлические и иные масла, битумы, нефтяные коксы, парафины. Исходя из набора технологических процессов, на НПЗ может быть получено от 5 до более, чем 40 позиций товарных нефтепродуктов.

Нефтепереработка - непрерывное производство, период работы производств между капитальными ремонтами на современных заводах составляет до 3-х лет. Функциональной единицей НПЗ является технологическая установка - производственный объект с набором оборудования, позволяющего осуществить полный цикл того или иного технологического процесса.

Потери при переработке нефти

Безвозвратные потери - это собственно и есть настоящие потери при переработке нефти. Поэтому, когда говорят о потерях применительно к заводу в целом имеют в виду именно безвозвратные потери.

Возвратные потери - это то, что улавливается из промстоков завода на механических очистных сооружениях на нефтеловушках и возвращается на повторную переработку в виде "ловушечной нефти".

Безвозвратные потери представляют собой разность между суммой потерь по отдельным установкам и товарным потерям, имеющим место в резервуарных парках и эстакадах и возвратными потерями (ловушечной нефтью).

Топливо на собственные нужды - это не потери, а самостоятельная статья затрат в себестоимости продукции. Оно, хотя и снижает выход товарной продукции, но учитывается отдельно.

Нормативы технологических потерь устанавливаются для каждой установки (процесса) по отдельности и зависят от процесса и его аппаратурного оформления. Технологические потери суммируются по установкам и в вместе с товарными потерями в парках дают общие потери по заводу. Они выше безвозвратных потерь на величину ловушечной нефти, которая возвращается в производство.

Для заводов уровень безвозвратных потерь составляет 0,8-0,9%. Это нормальная величина для завода топливного профиля с неглубокой переработкой нефти.

По вопросу того, что отбор светлых от потенциала не может превышать 95%. На современных контактных устройствах (тарелках) основной колонны установки АТ достигаемый отбор от потенциала – 97-98%, потому что в мазуте прямой гонки по фракционному составу до 360 С выкипает не более 4-6%. А с учетом вакуумной колонны, если это АВТ, отбор от потенциала все 100%, так как все, что осталось в мазуте до 360 С, отгоняется в вакуумной колонне и выводится в виде верхней фракции дизтоплива вакуумной колонны.

Все тенденции направленные, на уменьшение потерь связаны с увеличением технологичности всех проводимых процессов.

Трансформация нефти

Сырую нефть практически не применяют. Ее подвергают очистке и переработке. Процесс разделения нефти на фракции, имеющие разную температуру кипения, называется ректификацией. Она проводится в специальных ректификационных колоннах. Первичная переработка нефти - это перегонка, в результате которой нефтепродукты разделяются на составные части (их называют фракциями):

• сжиженный газ;
• бензины (автомобильный и авиационный),
• реактивное топливо,
• керосин,
• дизельное топливо (солярка),
• мазут.

Первые пять видов нефтепродуктов являются топливом. А мазут перерабатывают для получения:

• парафина,
• битума,
• жидкого котельного топлива,
• масел.

При смешивании битума с минеральными веществами получается асфальт (асфальтобетон), используемый в качестве дорожного покрытия. Жидкое котельное топливо используют для обогрева домов.

Из нефти выпускают широкий ассортимент смазочных материалов:

• смазочное масло;
• электроизоляционное масло;
• гидравлическое масло;
• пластичную смазку;
• смазочно-охлаждающую жидкость;
• вазелин.

Масла, получаемые из нефти, идут на приготовление мазей и кремов. Оставшийся после перегонки нефти концентрат называется гудроном. Он идет на дорожные и строительные покрытия.

Вторичная переработка нефти включает в себя изменение структуры ее компонентов - углеводородов. Она дает сырье, из которого получают:

• синтетические каучуки и резины;
• синтетические ткани;
• пластмассы;
• полимерные пленки (полиэтилен, полипропилен);
• моющие средства;
• растворители, краски и лаки;
• красители;
• удобрения;
• ядохимикаты;
• воск;
• и многое другое.

Даже отходы переработки нефти имеют практическую ценность. Из отходов перегонки нефти производится кокс. Его используют в производстве электродов и в металлургии. А сера, которую извлекают из нефти в процессе переработки, идет на производство серной кислоты.

Экспорт/Импорт нефтяных масел

В данном разделе рассмотрены материалы на примере РФ.

Анализ конечного потребления ресурса

Мировым лидером по потреблению нефти являются США – более 19,2 млн. барр./сутки. Чуть меньше потребляют страны Европейского союза – примерно 13,6 млн. барр./сутки.

Потери нефти при потреблении

На стадии потребления потери нефти сведены к минимуму, главным источником потерь может служить испарение нефти из резервуаров при длительном ее хранении. Так же проблема с испарением касается непосредственного продукта переработки – бензина, дизеля, керосина. В случае длительного нахождения бензина на открытом воздухе, его свойства ухудшаются.

К сожалению, на современном этапе развития человечества не придумано абсолютно эффективного метода борьбы с испарениями.

Ежегодно в России добывается около 3870 млн/барр, по разным данным из этого объема теряется около 3-7%.

Поиск методик и технологий ресурсоэффективности

Повышение эффективности использования нефти в процессе ее первичной и вторичной переработки прежде всего связано с углублением отбора нефтепродуктов от их потенциального содержания. Эта задача должна решаться преимущественно путем интенсификации и реконструкции действующих установок первичной и вторичной переработки нефти. Основой реконструкции являются прежде всего надежные проверочные расчеты, позволяющие уточнить оптимальные параметры того или иного процесса и определить запас по производительности имеющихся аппаратов и оборудования. Большое значение в обеспечении надежной работы технологических установок имеет подготовка газовых потоков (удаление сероводорода, осушка) для дальнейшей их переработки в качестве углеводородного сырья или использования в технологических процессах (например, циркулирующий водородсодержащий газ, инертный газ).

Увеличение мощностей нефтеперерабатывающих заводов требует повышения эффективности мер по охране природы. Успешное решение экологических проблем в значительной степени зависит от рационального проектирования и совершенствования таких технологических процессов, как системы факельного хозяйства, каталитического обезвреживания газовых выбросов и очистки производственных сточных вод.

Заключение

В ходе работы был рассмотрен ресурс – нефть. Данный ресурс основополагающий во многих сферах деятельности человечества. В ходе переработки материала для написания данной работы, мною было прочитано большое количество статей, из которых я делаю вывод, что проблема эффективного использования ресурса поставлена достаточно остро перед всем миром. Это связано с тем, что данный ресурс исчерпаем, а потребность в нем растет с каждым днем. По некоторым прогнозам ученых, есть огромный потенциал для того чтобы научиться обращаться с нефть эффективнее, сберегая ресурс на 30-50%. Над этой проблемой постоянно ведется работа и я думаю, что когда-то мы сможем достичь большей эффективности. Хочу заметить, что даже на данном этапе развития мы научились бережному обращению с «черным золотом».

Надо понимать, что процесс реализации нефти состоит из множества ступеней, добыча, транспортировка, переработка. Поэтому единой и наиболее эффективной схемы использования нету. Необходимо стремиться к достижению высокой сохранности абсолютно на всех этапах, что в свою очередь предопределяется огромным комплексом методов.

Литература

http://www.nge.ru/forum_tree_9_38974_0_0.htm

http://www.ngfr.ru/ngd.html?neft21

http://referat54.ru/Geography/77087/

http://earthpapers.net/razrabotka-kompleksa-tehnologiy-sohraneniya-i-uvelicheniya-produktivnosti-pri-vskrytii-i-ekspluatatsii-neftyanyh-plastov

http://vzrk.ru/info_poteri_nefti.html

http://www.mirnefti.ru/index.php?id=16

http://liveoil.ru/glavnaya/chto-delayut-iz-nefti.html

Галиаскаров Ф.М. «Расчет ректификации нефтяных смесей»

Ридер Г.N. «Двигатели Стирлинга»

Захарьянц И.А. «Технологические расчёты установок переработки нефти»