Сжигание нефти с водой

Пожарная опасность нефти и нефтепродуктов: горение, переработка, хранение

Нефть – легковоспламеняющаяся жидкость, представляющая собой смесь углеводородов с различными соединениями (сернистыми, азотистыми, кислородными).

Горение нефти и нефтепродуктов

Пожарная опасность связана с химическим составом и физическими свойствами. Сырая нефть является смесью сернистых, азотистых, кислородсодержащих, циклических углеводородов, все из которых являются горючими веществами, материалами – химическими соединениями органического происхождения.

Пожарная опасность нефти и нефтепродуктов

Пожарная опасность нефти, нефтепродуктов – 3 класс опасности, согласно ГОСТ 19433-88, устанавливающего классификацию, маркирование опасных грузов.

При фракционной переработке происходит разделение на легкие, более горючие фракции – керосины, бензины, дизельное топливо, и до более тяжелых, менее горючих нефтепродуктов, таких как различные марки мазутов.

Горючие свойства образцов нефти (в зависимости от места добычи):

• Нефть, является природной смесью с температурой вспышки от – 29 до 130 ℃.
• Точка кипения жидких углеводородов в легких сортах нефти – от 20℃, тяжелых – от 100℃ и выше.
• Температурный диапазон самостоятельного воспламенения нефтяных углеводородов от 222 до 375℃.
• Нижний предел концентрации паров нефти, нефтепродуктов для воспламенения, распространения открытого пламени составляет 0,9–2,4% объема в диапазонах пределов температуры: нижнем – от – 45 до 26℃, верхнем – от -14 до 80℃.

Особенности горения

• В процессе горения сырая нефть начинает прогреваться в глубину, образуя все возрастающий гомотермический слой.
• Скорость выгорания – от 5,2х10 -5 до 7х10 -4 м/с.
• Скорость нарастания прогретого слоя составляет от 0,7х10 -4 м/с.
• Температура прогретого слоя 130-160℃
• Температура горения (пламени) нефтепродуктов и нефти достигает 1100℃.
• Теплота сгорания составляет от 43514 до 46024 кДж/кг.

*Все данные из справочника Баратова А.Н. “Пожаро-взрывоопасность веществ и материалов и средств их тушения”

Пожаровзрывоопасные свойства нефтей

Вещества выделяемые при горении

При горении, образовании разливов в результате повреждения магистральных нефтепроводов, разгерметизации технологического оборудования на объектах переработки и централизованного хранения, в атмосферу выделяются как вредные, так и менее опасные вещества:

• Оксиды углерода – СО, СО₂.
• Оксиды азота – NO, NO₂.
• Сероводород.
• Оксиды серы.
• Синильная кислота – HCN.
• Формальдегид.
• Уксусная кислота.

Горение розливов сырой нефти, товарных продуктов и отходов ее химико-технологической переработки чрезвычайно опасны.

В результате полного сгорания жидких нефтяных углеводородов остается лишь минеральный зольный остаток, в основном состоящий из окислов металлов, кремния, кальция. Составляющий у нефти и других тяжелых нефтепродуктов от сотых до тысячных долей процента массы, а у бензинов, равный нолю.

Плотность нефти практически со всех известных месторождений и мест добычи – легче воды, поэтому тушить нефть, а тем более нефтепродукты, имеющие еще меньшую плотность, бесполезно. В воде нефть не растворяется, хотя способна образовывать с ней эмульсии.

Пожарная опасность при добыче и переработке

Опасность процессов добычи нефти, газа нашли отражение в СП 231.1311500.2015 – о требованиях ПБ при обустройстве нефтяных, газовых месторождений.

При химико-технологической переработке нефти важно строгое соблюдение технологических регламентов основных процессов (безопасных при нормальных режимах работы) – атмосферной, вакуумной перегонки нефти и ректификации, а также слаженные действия дежурного персонала при возникновении нештатных и аварийных ситуаций, способных привести к взрыву, пожару.

Взрывная опасность нефтепродуктов несколько преувеличена, ведь легкие нефтепродукты невозможно инициировать ни трением, ни воздействием ударной волны, ни даже капсюлем детонатора.

Высокую опасность представляют операции по перекачке нефти по магистральным нефтепроводам, осуществляемых при помощи насосных станций, а так же при перевозке сырой нефти (нефтепродуктов).

Когда происходит переход части нефти в парообразное состояние, например, в емкостях с не до конца заполненными объемами – резервуара хранения и перевозки нефтепродуктов, то ситуация радикально меняется.

Такие паровоздушные смеси не только способны воспламениться от небольшого источника зажигания, но в данном замкнутом объеме, их горение по скорости и распространения пламени, а так же нарастании давления имеет взрывной характер, что приводит к разрушению корпусов резервуаров хранения (перевозки) и быстрому распространению пожара на больших площадях, в результате выброса и розлива нефтепродуктов.

Пожарная безопасность при работе с нефтепродуктами заключается в неукоснительном выполнении должностных обязанностей по ведению технологического процесса, мер ПБ, изложенных в инструкции, разработанной с учетом особенностей данного объекта добычи, переработки, транспортировки.

Опасность хранения

Для обеспечения пожарной безопасности складов нефти и нефтепродуктов разработан комплекс мероприятий, охватывающий все стадии – от грамотного выбора площадки, до защиты наземных, подземных резервуаров, зданий по расфасовке горюче-смазочных материалов в тару стационарными системами пожаротушения, организации строгого контроля за режимом безопасности и охраны труда на предприятии.

Опасность нефтепродуктов в зависимости от их сорта, марки, химического состава различна:

• Легкие нефтепродукты – керосины, бензины являются легколетучими ЛВЖ, могут вспыхнуть от любой искры, случайно занесенного источника воспламенения, например, в результате неосторожности персонала, проводящего огневые, в том числе газоэлектросварочные работы.
• Смазочные масла, которые куда сложнее поджечь, опасны тем, что при контакте с натуральными тканями склонны к самовозгоранию в результате окислительных реакций.

Поэтому для профилактики причин пожаров с легкими нефтепродуктами важны правильные способы хранения, осторожность при любом использовании источников открытого огня возле них.

При обращении с тяжелыми нефтепродуктами, такими как различные виды смазочных масел, для предотвращение возможных возгораний заключается в своевременном сборе, надлежащем временном хранении в плотно закрытых металлических контейнерах и вывозе промасленных материалов с территории предприятий по окончании рабочих смен.

Нефть относится к классу пожара B, подклассу В1: горение жидких веществ не растворимых в воде (бензин, нефтепродукты), а так же сжижаемых твердых веществ (парафин)

Пожары на нефтяных месторождения, местах разведки и добычи тушат механической или компрессионной пеной, генерируемой подачей водных растворов пенообразователей, а на объектах промышленной переработки сырой нефти, хранения товарных нефтепродуктов – стационарными пенными установками, порошковыми и комбинированными системами пожаротушения.

Тушение небольших по площади розливов нефтепродуктов на промышленных предприятиях, АЗС, осуществляют с использованием переносных, передвижных пенных, порошковых огнетушителей, противопожарных полотен/кошм.

ВАЖНО: Остерегайтесь вскипания при тушении водой и пеной.

Что происходит при горении нефтепродуктов и после горения?

При их горении в атмосферу выбрасывается огромное количество тепла и вредных химических соединений.

После окончания горения нефти, остается небольшое количество зольного остатка.

Легкие нефтепродукты, к которым относятся все сорта бензинов, сгорают полностью.

Источники:

• Справочник «Пожаро-взрывоопасность веществ и материалов и средств их тушения», под редакцией коллектива авторов, включая А.Н. Баратов, А.Я. Корольченко, Г.Н. Кравчук, 1990 год издание № 1; таблица 4.1 Рекомендации по средствам и нормам тушения, стр. 103;
• Справочник «Пожаро-взрывоопасность веществ и материалов и средств их тушения», под редакцией коллектива авторов, включая А.Н. Баратов, А.Я. Корольченко, Г.Н. Кравчук, 1990 год издание № 2, стр. 39-41; таблица 5.46 Пожаровзрывоопасные свойства Нефтей.

Источник

Документы

2.4. ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРИ СЖИГАНИИ НЕФТИ НА ВОДЕ

Ликвидация загрязнений на воде иногда бывает связана со сжиганием нефти и нефтепродуктов.

Окись углерода оказывает опасное воздействие на человека, вызывая глубокое отравление, так как она легче, чем кислород, связывается с гемоглобином крови и образует довольно стойкое соединение — карбоксигемоглобин. Небольшого количества окиси углерода достаточно, чтобы превратить до 2/3 гемоглобина крови в карбоксигемоглобин.

Во время сжигания нефтепродуктов образуются загрязнители атмосферы (кроме окиси углерода), которые являются исходными для образования нового загрязнителя — фотохимического смога.

Сернистый ангидрид и окислы азота, растворяясь в атмосферной воде, образуют сернистую, серную и азотную кислоты, выпадающие в виде кислотных осадков (дождей), пагубно воздействующих на почву, животный и растительный мир, обитателей подводного мира и человека.

Помимо названных вредных веществ, при сжигании жидких нефти и нефтепродуктов выделяются так называемые бластомогенные углероводороды (бенз-а-пирен и 3,4-бенз-а-пирен), которые являются опасными канцерогенами для человека. Очень токсичны и сернистые соединения, образующиеся при сжигании многосернистой нефти.

Главное токсическое действие сероводорода проявляется не столько в раздражении слизистых оболочек, сколько в общем воздействии на организм (центральную нервную систему, окислительные процессы и кровь).

При одновременном комбинированном воздействии вредных веществ может изменяться характер их токсического воздействия. Суммарный эффект комбинированного воздействия смеси отдельных компонентов может превосходить сумму воздействий этих компонентов в отдельности.

Кроме отрицательного воздействия на человека, например, при концентрации сероводорода в воздухе 5,2 — 26 мг/м 3 , наблюдается острое отравление хвойных и лиственных деревьев, а при концентрации 1,8 —5,2 мг/м 3 — хроническое отравление всех растений.

При оценке загрязнения необходимо учитывать направление и силу ветра в районе сжигания, температуру воздуха, возможности приземных температурных инверсий. Это позволяет повысить точность расчета рассеяния и определить опасные метеорологические условия, при которых возможны максимальные приземные концентрации от источника горения.

Загрязнение воздуха увеличивается при туманах. Влияние туманов на содержание примесей в воздухе имеет весьма сложный характер: увеличивается концентрация примесей у земли, изменяется качественный состав примесей и характер их токсического воздействия. Частицы загрязнителя поглощаются водяными каплями с образованием новых веществ: растворение сернистого газа приводит к образованию аэрозоля сернистой кислоты, обладающей большой токсичностью.

Источник

Разлив нефтепродуктов: последствия и методы устранения

Достижения технического прогресса все больше приносит губительных последствий для окружающей среды, вызывая угнетение экологических систем и исчезновение уникальных природных комплексов. Особое место в этом вопросе отводится нефтяной промышленности, которая вносит свой немалый вклад в отравление природы. Выбросы токсичных веществ переработанной нефти, аварии танкеров, взрывы нефтяных платформ, аварии на буровых установках и скважинах. Предупредить все возможные катастрофы в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отрасли на сегодняшний день практически невозможно. Но существует ряд мер по ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов, своевременное принятие которых в силах остановить пагубное воздействие на экосистемы.

Причины разлива нефти

Добыча нефти объединена целым комплексом производственных сооружений, которые взаимосвязаны различными системами трубопроводов и энергопередач, а также организацией самим процессом работы. Из основных сооружений этого комплекса выделяют:

• скважины (добывающие, разведочные, наблюдательные и нагнетательные),
• станции,
• нефтехранилища,
• трубопроводы,
• площадки и другое.

И каждое из них несет потенциальную угрозу разлива нефти и нефтепродуктов. Почти все этапы операции в нефтяной отрасли, как показывает практика, сопровождаются отдельными авариями.

Основные причины разливов:

• Аварийные проливы при добыче и транспортировке.
• Незаконные врезки в нефтепроводы.
• Изношенность оборудования.
• Нарушение правил эксплуатации оборудования.
• Неоперативное реагирование.
• Несовершенство технологий.

Аварийный разлив нефтепродуктов

К сожалению, экологические бедствия, спровоцированные наземными разливами нефти, становятся все более частыми. Под разливом следует понимать сброс нефти и нефтепродуктов на почвенный покров (грунт), поверхность воды, прибрежную зону рек и других водоемов. В результате этого наносится существенный урон длительного характера всей окружающей природе.

Аварийный разлив нефтепродуктов охватывает немалые площади. На отдельных месторождениях количество разливов порой достигало нескольких аварий в день. Но вовремя принятые меры помогали стабилизировать ситуацию и уменьшить негативные последствия. Следует заметить, что не всегда сразу удается ликвидировать причины аварии из-за невозможности быстро подоспеть к месту происшествия. И, как следствие, нефть заливает значительные угодья и попадает в воду. Ежегодное количество разливающейся нефти в России в среднем составляет 19-20 млн тонн в год, а это около 7% добычи.

Последствия нефтяных загрязнений

Разлив нефтепродуктов является одной из самых распространенных причин загрязнения наземных и водных экосистем. Как следствие этого, нарушается ход естественных процессов, что приводит к изменению условий обитания живых организмов. Пролитая нефть из танкеров, трубопроводов несет гибель всему, с чем соприкасается: уничтожается вся растительность, районы поражения становятся непригодными для обитания каких-либо животных. К примеру, некогда кишащие жизнью мангровые болота теперь исчезают и уходят в историю.

Нефтяная пленка на поверхности водоема нарушает его биологические процессы и вызывает дефицит кислорода, изменяя состав воды. Оседающие на дне масла и мазут дают вторичное загрязнение. Все это приводит к уменьшению популяции рыб, водоплавающих птиц и млекопитающих. Символом экологической катастрофы вызванной нефтяной промышленностью стала покрытая нефтью птица.

Нефть наносит необратимый ущерб и здоровью человека, попадая в хозяйственно-питьевые водоемы и объекты. За последние только годы количество онкологических заболеваний возросло почти в два раза в таких городах, как Лангепас, Мегион, Радужный. В Нижневартовске питьевая вода загрязнена нефтепродуктами на 97%. Последствия от аварийных разливов будут давать о себе знать еще многие десятилетия.

Угроза Мировому океану

Нефтяные загрязнения представляют наибольшую угрозу для жизни Мирового океана. Ежегодно в него поступает до 14 млн тонн нефтепродуктов. Образуемая на поверхности воды пленка лишает кислорода морскую флору и фауну. Было подсчитано, что литра нефти достаточно, чтобы лишить кислорода 4О0 тыс. литров морской воды. Также нарушается регулярный обмен теплом, влагой, газами, энергией между океаном и атмосферой. От токсичных соединений погибают, прежде всего, мальки и планктон.

Самую серьезную опасность представляют крупные аварийные разливы нефти и нефтепродуктов при крушении танкеров и разрыве трубопроводов. Тонна нефти способна покрыть пленкой площадь в 12 км 2 поверхности моря. Загрязнение таких морей, как Ирландское, Северное, Яванское, Средиземное, а также Мексиканского, Токийского и Бискайского заливов заставляют бить тревогу экологов всего мира. Следует помнить, что именно Мировому океану отводится значимая роль в формировании климата планеты, он вырабатывает 70% кислорода для обеспечения жизни на Земле.

Локализация разливов

Каким бы ни оказался масштаб разлива нефтепродуктов потерь избежать не удастся. Это настоящая трагедия для местной окружающей среды. Поэтому локализация разлива является первостепенной задачей. Сегодня существует множество технологий для быстрого реагирования на местах аварии. На суше главной опорой служит подпорная стенка, которая представляет собой массивное ограждение. Но в случае больших разливов нефти к локализации подключают траншеи.

В водной среде локализация нефтяного пятна осуществляется с участием боновых заграждений. Они делятся на следующие типы:

• отталкивающие (используют в важных экологических местах и защиты побережья),
• сорбирующие (впитывают нефть, уменьшая ее концентрацию),
• надувные (первоначальное окружение пятна).

Немедленная локализация места аварии является самым первым пунктом в плане ликвидации разлива нефтепродуктов.

Основные методы устранения разлива

Выбор метода для ликвидации нефтяных загрязнений будет индивидуальным для каждого конкретного случая. Это связано с природными, климатическими условиями, с рельефом местности и с объемом пролитого нефтепродукта. Ликвидация разлива представляет собой очень трудоемкий процесс и огромные финансовые затраты, поэтому предупреждение проблемы всегда предпочтительней, чем ее устранение.

Для устранения нефтяных загрязнений применяют следующие методы:

• Термический. Этот метод заключается в выжигании слоя нефти при ее достаточной толщине.
• Механический. Подразумевает сбор нефти от ручного вычерпывания до машинного оборудования.
• Физико-химический. Метод используется при малой толщине нефтяной пленки с применением сорбентов и диспергентов.
• Биологический. Преимущество этого метода заключается в использовании природных микроорганизмов.

Стоит отметить, что даже с указанными методами достигнуть хороших результатов очистки на местах нефтяных аварий довольно затруднительно.

Сбор нефтепродуктов с водной поверхности

Для ликвидации разлива нефтепродуктов применяются специальные технические средства нефтесборщики, имеющие специфичные комбинации устройств. Нефтесборщики оснащены скиммерами (нефтесборными устройствами), которые собирают верхний слой воды вместе с нефтяной пленкой. Исходя от объема разлившихся нефтепродуктов и их состава, а также от погодных условий используются разные типы скиммеров.

Скиммеры подразделяются на самоходные, стационарные, буксируемые и переносные. Также они различаются по принципу своего действия:

• гидродинамические (разделение жидкости разной плотности – нефти и воды),
• вакуумные (всасывание поверхностного слоя воды для последующего отделения нефти),
• пороговые (через прохождение порога отделяется вода от нефти),
• олеофильные (продукты нефти налипают к олеофильным материалам).

Утилизация отходов

После ликвидации разлива нефтепродуктов огромные объемы собранных отходов требуют утилизации. Сразу следует уточнить, что только соответствующие органы могут принимать окончательное решение о методе работы с отходами. В первую очередь материал помещают на временное хранение до конца проведения мероприятий по устранению аварии. К примеру, если шла очистка береговой линии, то место хранения отходов располагается в верхней части пляжа, обязательно выше линии прилива. Вывоз будет осуществляться в два этапа: от временного хранения к промежуточному, затем на окончательную утилизацию или обработку.

К сожалению, в Российском государстве утилизация нефтяных отходов чаще всего подразумевает захоронение в специальных могильниках. Но такой способ утилизации весьма ненадежный, так как отходы продолжают наносить вред окружающей среде.

Предотвращение разлива нефтепродуктов

Заранее предвидеть точное время и место аварии, а также масштабы всей катастрофы невозможно. Но чтобы максимально предотвратить риски разлива нефтепродуктов разрабатывается индивидуальный план для каждого конкретного предприятия, где добывают, хранят или транспортируют нефть. В плане рассматриваются все возможные чрезвычайные ситуации и определяются меры по их предотвращению, защите территории и окружающей среды при ликвидации аварии. Обстоятельно прогнозируются все моменты последствий разлива: маршруты стекания и скопления нефтепродуктов, воздействие на природные и хозяйственно-бытовые объекты.

Для обеспечения большей эффективности мероприятиям по предупреждению нефтяных аварий и их ликвидации правительством РФ был утвержден комплекс нормативных документов, регулирующий деятельность предприятий по добыче, транспортировке, переработке нефти и нефтепродуктов.

Заключение

Экологические проблемы, связанные с нефтяными разливами становятся все более приоритетными для многих государств. В России ежегодно совершается около 10 тысяч только официально зарегистрированных аварий, но настоящие цифры назвать никто не может. Учитывая текущее положение вещей, основной задачей является минимизация пагубных последствий аварий на окружающую среду. Поэтому при ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов будет иметь огромное значение скорость реагирования персонала, качество сбора сырья и экологичность применяемых технологий.

Источник