Образование, использование и утилизация отходов в последнее время стала одной из наиболее актуальных проблем в области обеспечения охраны окружающей среды и здоровья человека, а также экологической устойчивости в России. С одной стороны, это обусловлено быстрыми темпами увеличения объема отходов производства и потребления, с другой недостаточно высоким уровнем развития сферы обращения с отходами.

Одним из важнейших вопросов, с которым сталкиваются все промышленные предприятия, является организация системы экологически безопасного обращения с производственными отходами. При этом его подталкивает необходимость как исполнения требований законодательства Российской Федерации в области охраны окружающей среды, так и сокращения экономических издержек при обращении с отходами [1,2]. Отходы производства — большая груп­пы, на которые принципиально можно разделить все образующие­ся отходы, поскольку производственная деятельность человека связана в конечном итоге с удовлетворением его потребностей. К отходам производства следует отнести продукты, которые не производятся целенаправленно, а образуются как побочные при создании конечного продукта.

Хабаровский нефтеперерабатывающий завод — старейший и основной производитель нефтепродуктов на Дальнем Востоке. Завод начал свою деятельность в сентябре 1975 года. Сегодня завод — это комплекс мощностей по переработке миллионов тонн нефти в год.

Потребность в водороде на предприятиях нефтепереработки увеличивается в связи с переходом на потребление более чистых и легких нефтяных топлив, в то время как нефтяное сырье становится все тяжелее. Поэтому сложно представить современный НПЗ без установки производства водорода. В ходе эксплуатации на установки производства водорода образуются отходы производства и потребления.

Объектом исследования является – Установка производства водорода    (УПВ-22) как источник образования отходов.

Предметом исследования является – отходы производства и способы их вторичного использования.

Нефтеперерабатывающий завод (НПЗ) располагается компактно на промышленной площадке северно-западной части г. Хабаровска, на правобережном склоне долины реки Амур, имеющей форму неправильного многоугольника. Территория предприятия, построенного в 1935 г., в результате развития города в настоящее время оказалась в черте городской застройки Кировского района Северного округа города.  Согласно действующей санитарной классификации СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов» п.1.1.13   Хабаровский НПЗ относится к I классу опасности с размером ориентировочной СЗЗ 1000м [3]. Фактически ориентировочный размер санитарно-защитной зоны не выдерживается, ввиду наличия в ней жилой застройки. Непосредственно с территорией жилая зона не граничит, одноэтажная застройка усадебного типа расположена по периметру предприятия на расстоянии от 40 до 240 м. Ближайший жилой дом находится в 40 м в северо-западном направлении. Территории, которая могла бы быть использования для длительного хранения и размещения отходов на промышленной площадке нет.

Установка производства водорода УПВ-22 входит в состав Комплекса гидрогенизационных процессов. Установка введена в эксплуатацию в 2014 году, предназначена для получения водорода высокой степени очистки (не менее 99,999 % об.) и  обеспечивает потребность в техническом водороде установок гидрокрекинга вакуумного газойля, гидроочистки дизельного топлива и керосина. Общий вид установка производства водорода  (УПВ-22) представлена на фото 1.

Технологический процесс включает в себя гидроочистку углеводородного сырья, адсорбцию сероводорода, каталитическую конверсию углеводородов до метана, паровую каталитическую конверсию метана, конверсию оксида углерода до углекислого газа, концентрирование водорода методом короткоцикловой адсорбции. Производительность УПВ-22 по продукту составляет 30140 нм³/час, годовая производительность, без учета потерь, составляет – 21,68 тыс. т 100 % водорода.

Компонентами сырья установки получения водорода являются:

• Нафта;
• Сжиженный углеводородный газ (СУГ) из секции гидрокрекинга установки ГКГО;
• Сжиженный углеводородный газ (СУГ) марки «С» из заводской сети;
• Водородосодержащий газ (ВСГ) с установки каталитического риформинга.

Установка состоит из следующих секций:

• Секция приема и подачи сырья — предназначена для приема сырья и его подачи для дальнейшей переработки.
• Секция подготовки сырья –предназначена для подогрева, испарения сырья и его очистки от органических сернистых соединений.
• Секция предварительного риформинга – для превращения углеводородов в метан на никелевом катализаторе в присутствии водородного пара.
• Секция риформинга – предназначена для выработки водорода путем парового каталитического взаимодействия углеводородов, главным образом метана, водяным паром.
• Секция конверсии СО и охлаждения газа – предназначена для преобразования СО в Н₂ и СО После конверсии технологический газ охлаждается до 40 ⁰С.
• Блок короткоцикловой адсорбции (КЦА) – предназначен для удаления из водорода таких примесей, как Н₂О, СО, СО₂ и непрореагирующего СН₄.
• Блок подготовки питательной воды – предназначен для приготовления питательной воды, используемой в производстве пара для риформингов.
• Блок очистки топливного газа.

Технологическая схема установки производства водорода представлена на рис.1. В ходе  технологического процесса производства водорода  образуются отходы 1,3,4 и 5 классов опасности для окружающей среды. Основная масса отходов характерна для любого вида производственной деятельности – это ртутные лампы (1 класса опасности) и отходы жизнедеятельности персонала(4 и 5 класс опасности). Схемы обращения с этими видами отходов оптимизированы в соответствии с региональными возможностями – накапливаются и сдаются на специализированные предприятия.  Из всей совокупности образующихся отходов специфическими для работы установки являются катализаторы и  адсорбенты, загрязненные токсичными веществами (Табл.1.).

Таблица 1

Специфические отходы производства водорода на УПВ-22

Рис.2. Технологическая схема образования отходов на установке УПВ-22.

Для снижения вредного воздействия установки производства водорода на окружающую среду и уменьшения количества отходов могут быть рекомендованы:

1)  Внедрение наилучших доступных технологий — рекуперацию, регенерацию и повторное использование отходов;

2)  Дооборудование мест временного хранения отходов – защита  в процессе накопления и хранения от атмосферных воздействий;

3)Предварительное разделение отходов не только по классам токсичности, консистенции, но и направлениям вторичного использования;

4)  Замена люминесцентных ламп на полупроводниковые светильники, так как они имеют ряд преимуществ — энергетическую эффективность, долговечность, хорошую цветопередачу и экологическую чистоту.

В зависимости от экономических предпосылок – стоимости мероприятий по хранению и регенерации  катализаторов и адсорбентов, необходимо рассмотреть возможности вторичного использования отработанных катализаторов и адсорбентов. Основными направлениями утилизация этих видов отходов являются  повторное использование либо применение в качестве добавки к строительным материалам различного назначения, в качестве сырья  получения порошковых добавок для  химического производства. Процесс повторного использования катализатора включает основные стадии [4]:

• регенерация катализатора с повторным использованием в процессе;
• повторная регенерация перед выгрузкой из реактора;
• извлечение металлов из отработанных катализаторов с возвратом их в производство свежих катализаторов.

Внедрение методов регенерации и повторного использования адсорбентов и катализаторов позволит минимизировать количество образующихся отходов и снизить себестоимость производства на 15-20 % [4].