ГИПРОКАУЧУК

ВОРОНЕЖСКИЙ ФИЛИАЛ

СОГЛАСОВАНО Зав. отделом охраны природы ВНИИУС ______________ В.С. Моряков

УТВЕРЖДАЮ Главный инженер ______________ Нефедов Е.О.

МЕТОДИКА РАСЧЁТА
ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ
ИЗ НЕФТЕХИМИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

РМ 62-91-90

СОГЛАСОВАНО: Зав. сектором ОНИЖ промсанитарии и техники безопасности с.н.с. Никулин Н.А.

Зам. главного инженера Ривин Э.М. Зам начальника технического отдела Скульский А.С. Разработал Беренблюм С.Л.

Воронеж

1990

 

I. ВВЕДЕНИЕ

Настоящий материал разработан как методическое пособие для расчета вредных выбросов в атмосферу от проектируемых и реконструируемых нефтехимических производств.

Он также может применяться для расчета выбросов от действующих производств. Однако, в этом случае следует использовать результаты натурных обследований. Например, для расчета выбросов от неплотностей действующего оборудования необходимо знать коэффициент негерметичности, который можно определять при опрессовке системы.

II. РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ ИЗ РАЗЛИЧНЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Расчет вредных выбросов в атмосферу неорганизованными источниками.

1.1. Выбросы через неплотности оборудования, работающего под избыточным давлением [1]:

                                        (1)

где П_i - количество вредных выбросов, кг/ч;

m - коэффициент негерметичности оборудования, равный падению давления за 1 ч при испытании на герметичность, % от технологического давления в системе;

m = 0,05 принимается при проектировании аппаратов и цеховых трубопроводов с вредными веществами 1, 2, 3 класса опасности, сжиженными газами, ВОТ и фреонами [3];

m = 0,10 принимается при проектировании оборудования с прочими вредными и горючими веществами [3].

Для действующих производств коэффициент негерметичности необходимо получить в результате опрессовки системы и, поскольку он увеличивается в процессе работы, найти среднюю величину между его значениями в начале и в конце цикла:

m_ср = 0,5(m_др + m_пр),                                                       (2)

где m_др, m_пр - коэффициенты негерметичности, полученные при опрессовке аппарата (агрегата) азотом под технологическим давлением до ремонта и после ремонта соответственно.

Р - технологическое давление в системе, ата; формула (1) справедлива при Р > 1 атм; при давлении Р < 1 атм. (т.е. под вакуумом) оборудование выделяет выбросы в атмосферу путем молекулярной диффузии [1]; однако ими можно пренебречь из-за незначительности их количества.

Если в системе Р ≈ 1 атм (агрегат соединен с атмосферой), то расчет выбросов см. ниже, п. 2.1,а; 2.2,а; 2.3,а; 3.1, 3.1,а;

t - технологическая температура в системе, °С; принимается как средняя между температурами потоков, входящих и выходящих из аппарата;

M_i - молекулярная масса i-го вещества, кг/кмоль.

у_i - мольная доля i-го вещества в парогазовой фазе,

если в аппарате существует жидкая фаза, равновесная с паровой, то состав паровой фазы определяется по уравнению:

у_i = k_ix_i = (P_i/P)x_i                                                            (3)

где k_i - константа равновесия между паром и жидкостью в аппарате;

 P_i - давление паров i-го вещества, определяется по рис. 1 - 3 при технологической температуре, ата;

x_i - мольная доля i-го вещества в жидкой фазе; для однокомпонентной жидкости x_i = 1.

Состав паровой фазы ректификационных и отпарных колонн принимается по составу поступающего в них питания.

Состав паровой фазы колонн, отгоняющих летучие вещества от нелетучего остатка (например, трансформаторное масло), принимается по составу дистиллята. Состав газовой фазы для абсорберов принимается по составу газа, уходящего из верхней части абсорбера.

Z_i - коэффициент сжимаемости i-го вещества в парогазовой фазе, определяется по рис. 4, в зависимости от приведенных параметров T_прив. = Т/Т_крi, Р_прив. = Р/P_крi. Эти параметры можно найти в зависимости от технологических температур и давления, Т, Р и критических температуры и давления Т_кр и Р_кр, которые содержатся в табл. 1.

V_пг - объем парогазовой фазы в аппарате, м³.

Если парогазовая фаза в аппарате отсутствует, т.е. V_пг = 0, то выбросов в атмосферу нет, т.к. П_i = 0.

Таким образом, из аппаратов и трубопроводов полностью залитых жидкостью, выбросы в атмосферу не происходят. Если имеются постоянные утечки жидкости из оборудования наружу, то выбросы рассчитывается от испарения жидкости (см. ниже, п. 1.2).

Объем парогазовой фазы в оборудовании рассчитывается следующим образом:

а) для емкостей, сепараторов и барботажных аппаратов:

V_пг = V_ап(1 - φ),                                                                (4)

где V_ап - объем аппарата, м³;

φ - коэффициент заполнения аппарата жидкостью;

φ = V_ж/V_ап

V_ж - объем жидкости в аппарате, м³.

б) для газо-фазных реакторов с неподвижным слоем катализатора и адсорберов:

V_пг = 0,785Д_к² [Н_цил - h_аN_а(1 - ε)],                                         (5а)

где Д_к - внутренний диаметр аппарата, м;

Н_цил - высота цилиндрической обечайки, м;

h_а - высота слоя адсорбента (катализатора), м;

N_а - число слоев адсорбента (катализатора), шт;

ε - порозность адсорбента (катализатора), м³/м³.

в) для жидко-фазных реакторов с неподвижным слоем катализатора и насадочных колонн:

V_пг = 0,785Д_к²(Н_цил - h_насN_нас - h_к^ж),                                      (5б)

где h_к^ж - высота цилиндрической части куба, заполненная жидкостью, м;

N_нас - число слоев насадки (катализатора), шт;

h_нас - высота слоя насадки (катализатора), м;

г) для колонн с переливными тарелками;

В этих колоннах жидкость находится на тарелках и виде слоя толщиной 60 ÷ 100 мм, а также в сливных стаканах, которые заполнены жидкостью на 30 ÷ 50 %.

Чтобы упростить расчеты, принято допущение, что сливные стаканы целиком заполнены жидкостью:

V^к_пг = (0,785Д_к² - S_сл)H_тN_т + 0,785Д_к²(h_п + h_к),                                (6)

где S_сл - суммарная площадь сливных стаканов на каждой тарелке, м²;

H_т - расстояние между тарелками, м;

N_т - число тарелок, шт;

h_п - высота парового пространства над верхней тарелкой, м; принимается h_п ³ 1,2 м [21];

h_к - расстояние между нижней тарелкой и уровнем жидкости в кубе колонны, м; принимается

h_к = 1 ÷ 2 м [21]

д) для колонны с провальными тарелками

V^к_пг = 0,785Д_к²[(H_т - H_ж)N_т + h_п + h_к],                                           (7)

где Н_ж - общее сопротивление продольной тарелки (задержка жидкости на тарелке) м.ст.ж., для приближенных расчетов принимается Н_ж = 0,05 м.ст.ж.

H_т, N_т, h_п, h_к - обозначения см. выше.

е) для трубчатых конденсаторов, м³:

Обычно конденсат в кожухе или в трубках конденсатора стекает в виде жидкостной пленки, которая занимает объем во много раз меньше, чем паровая фаза. Поэтому объемом жидкости в трубчатых конденсаторах пренебрегаем.

При конденсации паров в кожухе:

V_пг = 0,785l_тр(Д_к² - d_н²n_тр),                                                     (8)

где l_тр - длина трубок, м;

Д_к - внутренний диаметр кожуха, м;

d_н - наружный диаметр трубки, м;

n_тр - число трубок в конденсаторе, шт;

при конденсации паров в трубках:

V_пг = 2V_к + 0,785d_вн²n_трl_тр,                                                     (9)

где V_к - объем входной или выходной камеры, м³;

d_вн - внутренний диаметр трубки, м;

ж) объем паровых и газовых трубопроводов, м³:

V_пг^тр = 0,785Д_тр²L_тр,                                                     (10)

где Д_тр - внутренний диаметр трубопровода, м;

L_тр - длина трубопровода, м.

з) объем компрессорного агрегата, м:

для всасывающей (приемной) стороны компрессора:

V_пг^вс = V_рес^вс + V_тр^вс + V_с^вс,                                               (11а)

для нагнетательной стороны компрессора:

V_пг^нк = V_рес^нк + V_тр^нк + V_конд^нк,                                            (11б)

где

V_рес^вс, V_рес^нк - объем газового ресивера, м³;

V_тр^вс, V_тр^нк - объем газовых трубопроводов, м³;

V_конд^нк - объем межтрубного пространства трубного конденсатора, см. выше уравнение (8), м³;

V_с^вс - объем коробки сальника, м³.

Пример 1: Расчет выбросов из ректификационной колонны.

Исходные данные:

1. Диаметр колонны Д_к = 2,4

2. Расстояние между тарелками Н_т = 0,5 м

3. Площадь слива S_сл. = 0,66 м²

4. Число клапанных тарелок N_т = 85 шт.

5. Высота парового пространства над верхней тарелкой h_п = 1,8 м

6. Расстояние между нижней тарелкой и уровнем жидкости в кубе колонны h_к = 2,4 м.

7. Температура верха колонны t_в = 40 °С

8. Температура низа колонны t_н = 65 °С

9. Давление верха колонны Р_в = 4,4 ата

10. Давление низа колонны Р_н = 4,9 ата

11. Физико-химические параметры паровой фазы колонн:

(для удобства расчетов изомеры бутиленов и пентадиенов объединены в группы):

Средняя температура в колонне

t_ср = 0,5(t_в + t_н) = 0,5(40 + 65) = 52,5 °С = 325,7 К

Среднее давление в колонне

Р_ср = 0,5(Р_в + Р_н) = 0,5(4,4 + 4,9) = 4,65 ата

Критические параметры компонентов Р_кр.i и Т_кр.i находим по таблице 1, а коэффициент сжимаемости на рис. 4. Коэффициент негерметичности колонны принимаем m = 0,05, т.к. в ней перерабатываются сжиженные газы. Объем паровой фазы в колонне рассчитываем по формуле (6):

V^к_п = (0,785 · 2,4² - 0,66) · 0,5 · 0,85 + 0,785 · 2,4²(1,8 + 2,4) = 183,11 м³

Количество выбросов через неплотности фланцевых соединений ректификационной колонны рассчитываем по формуле (1)

а) бутадиен:

П_i = 3,7 · 10^-2 · 0,05 · 4,65 · 183,11 · 0,98372 = 0,6688 кг/ч

б) бутилены:

П_i = 3,7 · 10^-2 · 0,05 · 4,65 · 183,11 · 0,01057 = 0,007318 кг/ч

в) пентадиены:

П_i = 3,7 · 10^-2 · 0,05 · 4,65 · 183,11 · 0,00136 = 0,001043 кг/ч

г) ацетонитрил:

П_i = 3,7 · 10^-2 · 0,05 · 4,65 · 183,11 · 0,00435 = 0,002434 кг/ч.

Обычно ректификационная колонна является частью колонного агрегата, в который входят конденсатор, кипятильник, рефлюксная жидкость, насосы и соединяющие их трубопроводы. Поэтому вслед за расчетом выбросов из колонны определяются объемы паровой фазы в шлемовом трубопроводе - по формуле (10), конденсаторов - по формуле (8) или (9), при этом состав паровой фазы принимается равным составу дистиллята при температуре и давлении верха колонны.

Объем паровой фазы в рефлюксной емкости рассчитывается по формуле (4), при этом состав паровой фазы принимается равновесным по отношению к составу жидкой фазы при температуре и давлении в емкости.

Выбросами из кипятильников, как правило, пренебрегаем, поскольку в них циркулирует жидкость и парожидкостная смесь.

Исключением является испаритель с паровым пространством. В этом случае объем паровой фазы принимается равным объему парового пространства плюс объем парового трубопровода, соединяющего паровое пространство с кубом колонны. Состав паровой фазы принимается равновесным по отношению к составу жидкой фазы при температуре и давлении в испарителе с паровым пространством.

1.2. Выбросы в атмосферу от утечек и розлива технологических жидкостей [1, 2]

Расчет выбросов в атмосферу выполняется для случаев испарения жидкостей от постоянных утечек из движущихся частей оборудования:

- насосов, аппаратов с перемешивающими устройствами и т.п.

При этом предполагается, что постоянные утечки жидкости происходят от оборудования с негерметичными типами уплотнений:

- торцовое или сальниковое без подачи уплотнительной жидкости.

Площадь розлива F условно принимается 1 м² на 1 л разливающейся жидкости.

Расход утечки из движущихся частей принимается по данным паспортов или технических условий на оборудование. Для действующего оборудования расход утечек замеряется.

В случае необходимости по нижеприведенным формулам можно рассчитывать испарение жидкостей при аварийном разливе.

а) оборудование расположено в помещении

Расчет выбросов в атмосферу производится по формуле [2], кг/с:

П_i = 0,33 · 10^-6 · F · P_iК₁Х_i ,                                       (12)

где F - площадь разливающейся жидкости, м²;

M_i - молекулярная масса вещества, кг/кмоль;

P_i - давление насыщенных паров i-го вещества, мм рт.ст., определяется по рис. 1 - 3 - при температуре испарения жидкости t_ж;

t_ж - температура разлившейся жидкости, °С;

t_ов - средняя температура воздуха в помещении, °С;

Х_i - мольная доля i-го вещества в жидкости, для однокомпонентной жидкости Х_i = 1;

К₁ - коэффициент, принимаемый по табл. 2 в зависимости от скорости и температуры воздуха в помещении.

Таблица 2

Обычно скорость воздуха в помещении при нормальной вентиляции составляет около 0,2 м/с.

б) Оборудование расположено в открытой насосной или на наружной установке.

Количество выбросов в атмосферу определяется по уравнению [1].

П_i = 0,001 · (5,38 + 4,1W) · F · P_i · Х_i,                          (13)

где П_i - количество вредных выбросов, кг/ч;

F - площадь разлившейся жидкости, м² (см. выше);

W - среднегодовая скорость ветра в данном географическом пункте, м/с; находится по табл. 3;

M_i - молекулярная масса i-го вещества, кг/моль;

P_i - давление насыщенного пара i-го вещества, мм рт.ст., определяется по рис. 1 - 3 при температуре испарения жидкости t_ж;

Х_i - мольная доля i-го вещества в жидкости; для однокомпонентной жидкости Х_i = 1;

t_ж - температура разлившейся жидкости, °С.

Пример 2. Расчет испарения жидкости при аварийном розливе.

В результате коррозии прохудилась емкость, содержащая 99,5 % вес. уксусной кислоты, жидкость с температурой 30 °С пролилась на поддон площадью 31 м².

Емкость находится в вентилируемом помещении, скорость вентиляционного воздуха W = 0,2 м/с, его температура t_ов = 20 °С. Рассчитать величину вредных выбросов уксусной кислоты в атмосферу помещения.

Мольная доля уксусной кислоты в жидкости:

где: М_у = 60 и М_в = 18 - молекулярные массы уксусной кислоты и воды, кг/кмоль;

Х'_у = 0,995 и Х'_в = 0,005 - массовые доли уксусной кислоты и воды в жидкости.

Давление насыщенных паров уксусной кислоты при температуре жидкости t_ж = 30 °С находим по рис. 1: Р_у = 21 мм рт.ст.

К₁ = 3,5 - коэффициент зависимости выбросов от скорости и температуры окружающего воздуха, находится в табл. 2.

Вредные выбросы уксусной кислоты рассчитываем по формуле (12):

П_i = 0,133 · 10^-6 · 31 · 21 · 60 · 3,5 · 0,9835 = 0,002309 кг/с.

Пример 3. Расчет выбросов при испарении утечек жидкости из работающего насоса

Установлен в открытой насосной центробежный насос с одинарным торцовым уплотнением.

Количество утечек жидкости 30 см²/ч (см. каталог «Торцовые уплотнения для центробежных насосов», ЦИНТИХимнефтемаш, М. 1980 г., стр. 3). Температура жидкости t_ж = 60 °С.

Физико-химические константы и состав жидкости

Давления настенных паров компонентов жидкости найдем по рис. 1.

Среднегодовая скорость ветра в районе Нижнекамска составляет W = 3,9 м/с по табл. 3.

Площадь разлившейся жидкости, исходя из принятого норматива 1 л на 1 м²:

30 см³/ч = 0,03 л/ч, F = 0,03 м²

Выбросы в атмосферу от испарившейся жидкости рассчитываем по формуле (13):

а) по стиролу

П_i = 10^-3(5,38 + 4,1 · 3,9) · 0,03 · 43,9 · 0,750067 = 0,21528 кг/ч

б) по ацетофенону:

П_i = 10^-3(5,38 + 4,1 · 3,9) · 0,03 · 4,1 · 0,190557 = 0,00549 кг/ч.

в) по метилфенилкарбинолу

П_i = 10^-3(5,38 + 4,1 · 3,9) · 0,03 · 2,1 · 0,059376 = 0,00088 кг/ч

2. Расчет вредных выбросов при хранении и сливе-наливе жидкостей [4, 5, 6, 7, 8, 9].

2.1. Выбросы из резервуаров хранения жидкостей

а) Хранение в резервуарах, соединенных с атмосферой вентиляционным патрубком или дыхательным клапаном.

В этом случае выбросы из резервуара происходят путем вытеснения в атмосферу воздуха, насыщенного парами хранящейся жидкости.

Массовое количество выбросов i-го вещества (кг/год):

П_i = 13,4 · Q_р · К_iХ_iК₂К₃                                      (14)

13,4 - коэффициент, полученный как произведение 12,2 · 1,1, где 12,2 количественно определяет величину выбросов в атмосферу от «больших дыханий», которые происходят при заполнении резервуара жидкостью;

1,1 - сомножитель, который учитывает выбросы от «обратного выдоха» [8], возникающего при откачке жидкости из резервуара;

Q_р - объемный расход жидкости, наливаемой в резервуар или группу резервуаров в течение года, м³/год;

М_i - молекулярная масса i-го вещества, кг/кмоль;

Х_i - мольная доля i-го вещества в жидкости, для однокомпонентной жидкости Х_i = 1;

t_гп - температура газового пространства резервуара, °С

t_гп = 0,5(t_ж + t_ов),                                                      (15)

t_ж - температура жидкости в резервуаре, °С;

t_ов - среднегодовая температура окружающего воздуха в данном географическом пункте, см. табл. 3;

К_i - константа равновесия между паром и жидкостью i-го вещества при температуре газового пространства t_гп и атмосферном давлении Р_а, определяется по уравнению (3):

К_i = Р_i/Р_а

Р_i - давление паров i-го вещества, мм рт.ст. (см. рис. 1 - 3);

Р_а = 760 мм рт.ст.

К₂ - коэффициент, учитывающий выбросы в атмосферу от «малых дыханий» резервуара, которые происходят при испарении жидкости от нагрева атмосферным воздухом и от солнечной радиации [4], [5]:

для северной климатической зоны К₂ = 1,07;

для средней климатической зоны К₂ = 1,14;

для южной климатической зоны К₂ = 1,25.

Сведения по климатическим зонам указаны в табл. 3.

К₃ - коэффициент, учитывающий технические средства сокращения потерь, см. табл. 4.

Таблица 4

[6, 7]

б) Хранение жидкостей без контакта с атмосферой

Выбросы в атмосферу из резервуаров, работающих под давлением паров хранящихся жидкостей или инертного агента без контакта с атмосферой, происходят через неплотности фланцевых соединений оборудования. Количество вредных выбросов в этом случае рассчитывается в кг/год по уравнению (1), см. выше п. 1.1.

Средний объем паровой фазы в резервуаре можно определить следующим образом:

- в случае, когда объемный расход жидкости, м³/год, закачанной в резервуар в течение года Q_зак = Q_отк - объемному расходу жидкости, откачанной из резервуара в течение года, м³/год:

V_п = (1 - 0,5φ_max)∑V_р,                                                (16а)

- если Q_зак > Q_отк, объем паровой фазы в резервуаре:

V_п = [1 - 0,5(φ_max + (Q_зак - Q_отк)/∑V_р)∑V_р,                             (16б)

где φ_max - максимальный коэффициент заполнения резервуара жидкостью:

для капельных жидкостей φ_max = 0,95 [3, стр. 146];

для сжиженных газов φ_max = 0,83 [3, стр. 63];

∑V_р - суммарный объем группы резервуаров, м³.

Давление системы, ата, определяется по формуле:

Р = ∑Р_iХ_i                                                                (17)

где Р_i - давление паров i-го вещества, ата, при температуре жидкости в резервуаре, t_ж (см. рис. 2);

Х_i - концентрация i-го вещества в жидкости, мольные доли; для однокомпонентной жидкости Х_i = 1.

2.2. Выбросы в атмосферу при наливе транспортных цистерн

а) Негерметичный налив.

Выбросы из цистерн происходят путем вытеснения в атмосферу воздуха, насыщенного парами наливаемой жидкости - «большое дыхание».

Массовое количество выбросов i-го вещества (кг/год):

                                        (18)

где Q_цн - годовой объем наливаемой в цистерну жидкости, м³/год;

К₄ - коэффициент, учитывающий степень насыщения газового пространства парами наливаемого продукта, принимается по табл. 5.

Таблица 5

[6]

К₅ - коэффициент, учитывающий способ налива продукта в цистерну (см. табл. 5а).

Определение К_i, Х_i, М_i, t_гп аналогично п. 2.1,а (см. выше).

Таблица 5а

[6, 9]

б) Герметичный налив жидкостей

Обычно осуществляется под избыточным давлением собственных паров, или инертного агента, без контакта с атмосферой.

Выбросы из цистерны в атмосферу происходят через неплотности фланцевых соединений, рассчитываются в кг/год по уравнению (1) (см. выше п. 1.1), где средний объем паровой фазы принимается по уравнению (16а):

V_п = (1 - 0,5φ_max)∑V_цн,

где ∑V_цн - суммарный объем цистерн, наливаемых за год, м³;

φ_max - максимальный коэффициент заполнения цистерны,

φ_max = V^к_плз/V^к_плн

V^к_плз, V^к_плн - полезный и полный объемы котла цистерны, соответственно м³; величины объемов приводятся в каталогах на железнодорожные или автомобильные цистерны.

Давление в цистерне, ата, рассчитывается по формуле (17) при температуре наливаемой жидкости t_ж.

2.3. Выбросы в атмосферу при сливе транспортных цистерн

а) Слив жидкостей под атмосферным давлением.

В этих условиях выбросы в атмосферу происходят за счет «обратного выдоха», т.е. вытеснения из цистерны воздуха, насыщенного парами сливаемой жидкости.

Выбросы в атмосферу рассчитываются по уравнению, (кг/год):

                                                  (19)

где 1,2 - коэффициент, который составляет 10 % от величины «большого дыхания» [8], см. выше формулу (18);

Q_цн - годовой объем сливаемой из цистерн жидкости, м³/год;

Х_i - мольная доля i-го вещества в жидкости, для однокомпонентной жидкости Х_i = 1;

К_i - константа равновесия между паром и жидкостью при температуре газового пространства цистерны, которая принимается как температура окружающего воздуха t_ов, определяется по уравнению (3):

К_i = Р_i/Р_а,

где Р_i - давление паров i-го компонента, мм рт.ст. при температуре t_ов, определяется по рис. 1, 3;

Р_а - 760 мм рт.ст. - атмосферное давление;

t_ов - среднегодовая температура окружающего воздуха, °С (см. табл. 3).

б) Герметичный слив жидкостей.

Обычно осуществляется под избыточным давлением собственных паров или инертного агента без контакта с атмосферой. Выбросы в этих условиях происходят через неплотности фланцевых соединений.

Количество выбросов рассчитывается в кг/год по уравнению (1), см. выше п. 1.1, где средний объем паровой фазы принимается по уравнению (16а):

V_п = (1 - 0,5φ_max)∑V_цн,

где φ_max см. выше п. 2.2,б.

∑V_цн - суммарный объем цистерн опорожняемых за год, м³.

Давление системы Р определяется по формуле (17), см. выше п. 2.1,б, при температуре окружающего воздуха t_ов.

Пример 4. Расчет выбросов в атмосферу из резервуара хранения гидрогенизата.

Физико-химические константы, состав жидкости и пара

Температура хранения жидкости t_ж = 40 °С.

Среднегодовая температура окружающего воздуха для условий Сумгаита (по табл. 3) t_ов = 14,4 °С. По формуле (15) находим температуру газового пространства резервуара

t_гп = 0,5(t_ж + t_ов) = 0,5(40 + 14,4) = 27,2 °С

Находим по рис. 1 давления паров чистых компонентов при t_гп = 27,2 °С и заносим их в таблицу.

По формуле (3) находим константы равновесия между паром и жидкостью и также записываем их в таблицу.

Объемный расход жидкости, наливаемой в резервуар в течение года: Q_р = 14400 м³/год. В резервуаре установлен понтон, поэтому согласно таблице 4 коэффициент сокращения потерь в атмосферу К₂ = 0,2.

Коэффициент, учитывающий потери от «малых дыханий» резервуара, К₃ = 1,25, т.к. Сумгаит расположен в южной климатической зоне (см. табл. 3). По формуле (14) вычисляем количество вредных выбросов из резервуара.

По бензолу:

П_i = 13,4 · 14400 · 0,1316 · 0,4911 · 0,2 · 1,25 = 810 кг/год;

По толуолу:

П_i = 13,4 · 14400 · 0,046 · 0,5089 · 0,2 · 1,25 = 336 кг/год;

Пример 5. Расчет выбросов в атмосферу при наливе стирола в железнодорожные цистерны

В течение года стирол наливается в 380 железнодорожных цистерн емкостью 73,1 м³ с коэффициентом заполнения цистерн φ_max = 0,98. Налив негерметичный, верхний, под слой продукта.

Годовой объем жидкости, наливаемой в цистерны:

Q_цн = 380 · 73,1 · 0,98 = 27220 м³/год

Температура стирола t_ж = 20 °С.

Среднегодовая температура воздуха в районе Воронежа t_ов = 3,4 °С.

По формуле (15) определяем температуру газового пространства резервуара:

t_гп = 0,5(20 + 5,4) = 12,7 °С.

Давление паров стирола при температуре газового пространства P_i = 3,8 мм рт.ст. (см. рис. 1) < 50 мм рт.ст. Константа равновесия между жидкостью и паром по формуле (3):

Жидкость однокомпонентная, поэтому концентрация стирола в жидкости Х_i = 1.

Молекулярная масса стирола М_i = 104.

Коэффициент, учитывающий степень заполнения газового пространства парами стирола, принимаем по табл. 5:

Х₄ = 0,50, т.к. Воронеж находится в средней климатической зоне (см. табл. 3).

Поскольку применяется верхний негерметичный налив под слой продукта, то коэффициент, учитывающий способ налива, К₅ = 1,1 (см. табл. 5а.).

По формуле (18) рассчитываем годовое количество выбросов стирола в атмосферу через открытый люк цистерны:

П_i = 12,2 · 27220 · 0,005 · 1 ·  · 0,50 · 1,1 = 332 кг/год.

Пример 6. Расчет выбросов в атмосферу при сливе сжиженного бутадиена из железнодорожных цистерн.

В течение года бутадиен был слит из двух железнодорожных цистерн полной емкостью 75,5 м³ каждая, коэффициент заполнения φ_max = 0,85, среднегодовая температура воздуха в районе Ярославля t_ов = 2,7 °С (см. табл. 3).

Принимаем температуру газов пространства цистерн t_гп = t_ов = 2,7 °С.

Давление паров бутадиена при температуре 2,7 °С находим по рис. 2: P_i = 1,7 · 1,033 = 1,76 ата.

Для сжиженных газов используется герметичный слив-налив. Поэтому для расчета выбросов применим уравнение (1).

Молекулярная масса бутадиена М_i = 54; мольная доля бутадиена в парах Х_i = 1, поскольку сливается однокомпонентная жидкость.

Объем паровой фазы принимаем по уравнению (16а):

V_п = (1 - 0,5 · 0,85) · 151 = 868 м³,

где ∑V_цн = 75,5 · 2 = 151 м³ - суммарный объем цистерн, опорожняемых за год.

Критические параметры бутадиена P_кр = 44,1 ата, Т_кр = 152 °С = 425 К (см. табл. 1). Приведенные параметры

По рис. 4 находим коэффициент сжимаемости: Z = 0,95.

Коэффициент негерметичности опорожняемой цистерны принимаем m = 0,05, поскольку сливается сжиженный газ.

Выбросы бутадиена через неплотности цистерн рассчитываем по формуле (1)

П_i = 3,7 · 10^-2 · 0,05 · 1,76 · 86,8 · 1 = 0,125 кг/год

Следует обратить внимание на то, что выбросы по формуле (1) рассчитываются, как правило, в кг/ч, но здесь мы имеем дело с годовым объемом цистерн, поэтому и выбросы рассчитаны за год.

3. РАСЧЕТ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ ОРГАНИЗОВАННЫМИ ИСТОЧНИКАМИ

3.1. Расчет вредных выбросов через «воздушку» [1, 12].

Предлагаемый метод применяется только для аппаратов с регулируемым или фиксированным уровнем жидкости, которыми являются буферные емкости, сборники рефлюкса и другие жидкостные сосуды, соединенные с атмосферой.

Объем паров i-го вещества, образующихся в результате диффузии (м³/с):

,                                         (20)

где К₆ - коэффициент, учитывающий снижение выбросов из-за гидравлического сопротивления «воздушки», определяется по таблице 6.

Таблица 6

[6, 38]

h - расстояние от верхнего края сосуда до уровня жидкости (глубина парового пространства), м;

F - поверхность испарения жидкости (зеркало испарения), м²;

а) для горизонтальных сосудов [10, 11].

F_гор = 2 · Z_цил                                               (21а)

h = (1 - 0,95φ)D_вн                                                         (22)

φ - коэффициент заполнения сосуда жидкостью, φ = 0,5 ÷ 0,9.

а) для вертикальных сосудов:

F_верт = 0,785D²_вн                                                     (21б)

L_цил - длина цилиндрической части сосуда, м;

D_вн - внутренний диаметр сосуда, м;

С - коэффициент, учитывающий тяжесть паров по отношению к воздуху,

если М_i < М_в, то С = 1,82; если М_i > М_в, то С = 1,0;

М_i - молекулярная масса паров i-го вещества, кг/моль;

М_в = 29 кг/кмоль - молекулярная масса воздуха;

D_t - коэффициент молекулярной диффузии паров i-го вещества в воздухе (м²/с) при температуре испарения жидкости t_ж.

                                                   (23)

D₀ - коэффициент диффузии i-го вещества в воздухе при 0 °С и 760 мм рт.ст., см²/с, находится в табл. 1; при отсутствии в таблице или в литературных источниках (см. примечание к табл. 1) D₀ можно рассчитать по приближенной формуле [12]:

                                                            (24)

Х_i - мольн. доля i-го вещества в жидкости; для однокомпонентной жидкости Х_i = 1;

t_ж - температура жидкости в сосуде, °С;

К_i - константа равновесия между паром и жидкостью i-го вещества при t_ж и атмосферном давлении Р_а.

Константу равновесия можно определить по формуле (3):

К_i = Р_i/Р_а = Р_i/760

где Р_i - давление паров i-го вещества, мм рт.ст. определяется при температуре t_ж по рис. 1 - 3.

Суммарный расход паровоздушной смеси на выходе из воздушки, м³/с:

                                                        (25)

где ∑V_i - суммарный объемный расход вредных веществ, покидающих воздушку, м³/с;

∑К_i Х_i - сумма мольных долей этих веществ в паровой, (газовой) фазе.

Общая скорость паровоздушной смеси в воздушке, м/с:

W_тв = V_пв/0,785d²_тр,                                                     (26)

где: d_тр - внутренний диаметр воздушки, м;

Массовое количество вредных выбросов i-го вещества, кг/с.

                                               (27)

Концентрация вредных выбросов в паровоздушной смеси, которая выходит из воздушки в атмосферу (мг/м³):

                                                        (28)

Как правило, «воздушки» проектируемых и реконструируемых производств должны быть соединены с системами улавливания. Поэтому полученные данные обычно используют для дальнейшего расчета систем улавливания выбросов (конденсаторы, скрубберы, абсорберы).

Пример 7. Расчет вредных выбросов через «воздушку»

Установлена вертикальная буферная емкость, имеющая размеры: диаметр D_вн = 2,4 м; высота цилиндрической части Н_ц = 4,5 м; диаметр воздушки d_тр = 0,1 м; длина воздушки L_тр = 15 м; высота регулируемого уровня Н_р = 0,5Н_ц = 0,5 · 4,5 = 2,25 м;

В емкости при температуре t_ж = 40 °С находится углеводородная жидкость следующего состава: бензин-нефрас марки 66/75 - 5 %, толуол - 95 % масс.

Физико-химические константы жидкости в емкости

Средняя температура кипения бензина при 760 мм рт.ст.

t_гр = 0,5(t₁ + t₂) = 0,5 · (65 + 75) = 70 °С

Молекулярная масса бензина по формуле Воинова [20]:

М_б = 60 + 0,3t_ср + 0,001 · t²_ср = 60 + 0,3 · 70 + 0,001 · 70² = 85,9 ≈ 86.

По рис. 3 определяем давление паров бензина при t_ж = 40 °С; Р_б = 260 мм рт.ст.

По рис. 1 находим давление паров толуола при t_ж = 40 °С; Р_т = 63 мм рт.ст.

Находим по формуле (3) константы парожидкостного равновесия:

по бензину

по толуолу

По табл. 1 находим величину коэффициентов диффузии паров толуола и гексана в воздухе при 0 °С и 760 мм рт.ст. При этом бензин приравниваем гексану, т.к. у них одинаковые молекулярные массы.

По формуле (23) находим величину коэффициента диффузии при t = 40 °С и Р_а = 760 мм. рт.ст.

по бензину D^б_t = 1 · 10^-4 · 0,066 = 0,0868 · 10^-4 м²/с,

по толуолу: D^т_t = 1 · 10^-4 · 0,076 = 0,100 · 10^-4 м²/с.

Расстояние от верхнего края емкости до уровня жидкости в ней:

h = Н_ц - Н_р = 4,5 - 2,25 = 2,25 м.

Поверхность испарения жидкости в емкости по формуле (21б)

F_верт. = 0,785(2,4)² = 4,522 м²

Коэффициент, учитывающий снижение выбросов из-за гидравлического сопротивления воздушки:

при L_тр/d_тр = 15/0,1 = 150 > 21, К₆ = 0,07 (см. табл. 6).

Коэффициент, учитывающий тяжесть паров по отношению к воздуху:

С = 1, т.к. М_т = 92 > М_в = 29, М_б = 86 > М_в = 29

Объем паров i-го вещества, образующихся в результате диффузии, рассчитывается по формуле (20)

по бензину:

V_б = 2,3 · 0,07 = 2,24 · 10^-8 м³/с,

по толуолу:

V_т = 2,3 · 0,07 = 1,1488 · 10^-3 м³/с.

Массовое количество вредных выбросов по формуле (27):

по бензину:

П_б = 12,2 ·  · 2,24 · 10^-8 = 7,50 · 10^-8 кг/с,

по толуолу:

П_т = 12,2 ·  · 1,1488 · 10^-3 = 0,00411 кг/с.

Суммарный объемный расход паровоздушной смеси на выходе из «воздушки» по формуле (25):

 м³/с.

Общая скорость паровоздушной смеси в воздушке по формуле (26):

W_пв = V_пв/0,785d²_тр = 0,01188/0,785 · (0,1)² = 1,513 м/с.

концентрация вредных выбросов в паровоздушной смеси, которая выходит из воздушки в атмосферу по формуле (28):

по бензину

 мг/м³

по толуолу

 мг/м³ = 0,347 кг/м³.

3.1,а. Расчет выбросов из вытяжных стояков хим. загрязненной канализации

Согласно СНиП II-32-74 вытяжные стояки установлены на канализационных колодцах, через которые протекает вода загрязненная химическими веществами. В этих колодцах существует естественный уровень воды, который поддерживается пространственным расположением канализационных трубопроводов.

Следовательно, можно провести аналогию между вытяжным стояком на канализационном колодце и воздушкой на буферной емкости и на этом основании рассчитывать выбросы из вытяжных стояков по уравнениям раздела 3.1, см. выше. Здесь поверхность испарения жидкости в колодце рассчитывается по формуле (21б):

F_верт. = 0,785D²_вн.

где D_вн - внутренний диаметр колодца, м.

L_тр, d_тр - общая длина стояка, включая горизонтальный участок, и диаметр стояка, соответственно.

h - расстояние от основания стояка до уровня воды в колодце, м.

Х_i - мольная концентрация i-го химического вещества в воде, мольн. доли, Х_i = (18 · 10^-9Х'_i)/М_i, где Х'_i - концентрация i-го вещества в воде, мг/м³,

М_i - молекулярная масса i-го вещества, кг/кмоль.

Таким же образом рассчитываются вредные выбросы через «воздушку», установленную на гидрозатворе хим. загрязненных стоков, уходящих из технологических цехов. Канализационные колодцы накрыты съемными крышками для осмотра и ремонта канализации. Несмотря на малую величину зазора между люком колодца и крышкой, выделяются вредные выбросы в атмосферу, которые можно рассчитать по формулам (20), (21б), (27). При этом коэффициент, учитывающий снижение выбросов из-за гидравлического сопротивления крышки люка, принимается К₆ = 0,07 (см. выше табл. 6).

3.2. Расчет вредных выбросов при сжигании топлива в трубчатых печах [4, 5, 6, 13]

а) Количество выбросов сернистого ангидрида (кг/ч):

П_SO2 = 0,01(2S²B_ж + 1,88 · (H₂S) · В_г),                                        (29)

где B_ж, В_г - расход жидкого и газообразного топлива, соответственно, кг/ч,

S² - содержание серы в жидком топливе, масс. %,

(H₂S) - содержание сероводорода в газовом топливе, масс. %

б) Количество выбросов оксида углерода (кг/ч):

П_СO = 1,5 · 10^-3(B_ж + В_г),                                                   (30)

в) Количество выбросов метана (кг/ч):

П_СН4 = 1,5 · 10^-4(B_ж + В_г),                                                  (31)

г) Количество суммарных выбросов оксидов азота (кг/ч):

П_NOx = V_г · C_NOx · 10^-6,                                                     (32)

Количество выбросов диоксида азота принимается [33, 35]

П_NO2 = 0,05 · П_NOx,                                                         (32а)

где V_г - объемный расход уходящих влажных продуктов сгорания, нм³/ч, рассчитывается по формуле [4]:

V_г = 7,84 · α · (В_ж · Э_ж + В_г · Э_г)                                            (33)

α - коэффициент избытка воздуха;

Э_ж, Э_г - энергетический эквивалент жидкого и газообразного топлива, соответственно (см. табл. 7)

Таблица 7

[6, 7]

С - концентрация окислов азота в продуктах сгорания, NO_x, мг/нм³, определяется по методике Б.М. Кривоногова [33]:

а) при сжигании газообразных топлив:

                                                (34а)

где а и в - коэффициенты, учитывающие соответственно влияние конструкций и компоновки горелок, а также изменение их тепловой мощности; определяются по таблице 8,а;

Q_г - тепловая мощность горелки, МВт;

α_г - коэффициент избытка воздуха в топке;

1,2 - расчетный коэффициент избытка воздуха в топке; для определения C_NOx в печах с горелками беспламенного горения уравнение (34а) используется для расчета форсунок типа ФГМ и умножается на коэффициент 0,8 [6].

б) при совместном сжигании газообразного и жидкого топлива:

                                           (34б)

где а и в определяются по табл. 8б;

с - коэффициент, учитываемый дополнительное образование окислов азота при сжигании жидкого топлива, определяется по табл. 8б;

f - доля жидкого топлива по тепловыделению.

Если в технической документации на трубчатую печь отсутствуют данные по тепловой мощности горелок, то единичную мощность горелки можно определить по формуле:

Q_г = Q/n_г = Q_п/(η_п + n_г),                                             (34в)

где Q и Q_п - общая и полезная тепловые мощности печи, соответственно, МВт;

n_г - число работающих горелок, шт;

η_п = 0,75 ÷ 0,90 - к.п.д. трубчатой печи.

Таблица 8а

[33]

Таблица 8б

[33]

Объемный расход продуктов сгорания, покидающих дымовую трубу (м³/с):

                                                   (35)

Скорость продуктов сгорания в дымовой трубе (м/с):

                                                      (36)

где t_ух - температура уходящих дымовых газов, °С;

D_вн - внутренний диаметр устья дымовой трубы, м;

Концентрация вредных выбросов в дымовых газах (мг/м³)

                                                          (37)

Пример 8. Расчет выбросов при сжигании природного газа в трубчатой печи.

Коэффициент избытка воздуха в топке α_т = 1,15; в печах установлены многоярусно горелки ГВ-1, тепловая мощность каждой Q_г = 2,2 МВт;

Массовый расход природного газа В_г = 5623 кг/ч;

Температура уходящих дымовых газов t_ух = 200 °С;

Диаметр устья дымовой трубы D_вн = 2 м, количество дымовых труб - 2.

Поскольку сернистых соединений в составе природного газа нет, то выбросы сернистого газа SO₂ отсутствуют.

Количество выбросов окиси углерода рассчитываем по формуле (30):

П_СО = 1,5 · 10^-3 · 5623 = 8,4 кг/ч;

Количество выбросов метана по формуле (31):

П_СН4 = 1,5 · 10^-4 · 5623 = 0,84 кг/ч;

В формулах (30) и (31) В_х = 0, т.к. используется только газообразное топливо.

Объемный расход уходящих влажных продуктов сгорания рассчитывается по приближенной формуле (33):

V_г = 7,84 · 1,15 · 5623,0 · 1,66 = 84155 нм³/ч

где: 1,66 - энергетический эквивалент природного газа из таблицы 7.

Концентрация окислов азота в продуктах сгорания определяется по формуле (34а):

 = 314,2 кг/нм³.

В формуле (34а) константы «а» и «в» взяты из табл. 8а для многоярусного расположения горелки ГП-2, т.к. она ближе всего по тепловой мощности и расположению к горелке ГВ-1. Массовый расход выбросов окислов азота по формуле (32):

П_NOx = 84155 · 314,2 · 10^-6 = 26,44 кг/ч;

В том числе диоксида азота по формуле (32а):

П_NO2 = 0,05 · 26,44 = 1,322 кг/ч.

Объемный расход продуктов сгорания, уходящих из дымовой трубы по формуле (35):

 м³/с.

Скорость продуктов сгорания в дымовой трубе по формуле (36):

 м/с.

Концентрация вредных выбросов в дымовых газах по формуле (37):

- окиси углерода:

 = 57,6 мг/м³

- метана:

 = 5,76 мг/м³

- окислов азота:

 = 181,34 мг/м³

- в том числе диоксида азота:

 = 9,067 мг/м³

По опытным данным [33] при сжигании в трубчатых печах природного и нефтезаводских газов концентрация окислов азота в дымовых газах составляет от 80 до 300 мг/м³, концентрация оксида углерода находится в пределах от 10 до 120 мг/м³. При совместном сжигании газообразного и жидкого топлив концентрация вредных выбросов в дымовых газах резко возрастает:

по окислам азота: до 240 ÷ 350 мг/м³, по оксиду углерода до 520 ÷ 2800 мг/м³ [33, с. 201 - 203].

3.3. Количество вредных выбросов, выделяющихся при сжигании газа на факеле, кг/ч [5, 6, 38].

П_i = К_i · В_г                                                                (38)

где: В_г - расход газа, поступающего на факел, кг/ч;

К_i - опытный коэффициент, который равен:

а) при бессажевом сжигании в факельном устройстве:

для оксида углерода К_СО = 2 · 10^-2, для оксидов азота К_NOx = 10^-3; для углеводородов: К_∑СН = 5 · 10^-4.

б) при отсутствии устройства для бездымного сжигания газов: К_СО = 0,25; К_∑СН = 3 · 10^-2; К_NOx = 2 · 10^-3, для сажи К_С = 3 · 10^-2.

Выброс сернистого ангидрида, кг/ч:

П_SO2 = 1,88(H₂S) · В_ч · 10^-2                                                (39)

где (H₂S) - содержание сероводорода в сжигаемом газе, % масс.

Валовые выбросы в т/год, выделяющиеся при сжигании аварийных сбросов, обычно не учитываются, т.к. их расходы и период сброса неизвестны.

Однако природоохранные органы иногда требуют результата расчетов по рассеиванию в атмосфере минимально возможных выбросов. В таких случаях на расчет рассеивания задается количество выбросов в г/с, образующихся при сжигании максимального аварийного сброса на факел.

Обычно рассчитывается количество вредных выбросов при сжигании периодических газовых отдувок на факел и постоянного расхода топливного газа, который поддерживает горение факела.

Объемный расход продуктов сгорания, покидающих факельную трубу, рассчитывается по формуле (33) и (35); их скорость в трубе рассчитывается по формуле (36), см. выше.

Концентрация вредных выбросов в продуктах сгорания определяется по уравнению (37), см. выше.

Пример 9. Расчет выбросов при сжигании топливного газа на факеле

Для поддержания горения на факел постоянно направляются 50 кг/ч природного газа; диаметр устья факельной трубы D_вн = 0,6 м. Имеется устройство для бездымного сжигания газа.

Рассчитать вредные выбросы, выделяемые при сгорании. По формуле (38) рассчитываем выбросы:

а) оксида углерода:

П_СО = 2 · 10^-2 · 50 = 1 кг/ч

б) оксидов азота:

П_NOx = 3 · 10^-3 · 50 = 0,15 кг/ч

в том числе диоксида азота:

П_NO2 = 0,05 · 0,15 = 7,5 · 10^-3 кг/ч, cм. выше формулу (32а).

в) углеводородов:

П_∑СН = 5 · 10^-4 · 50 = 0,025 кг/ч

Объемный расход уходящих влажных продуктов сгорания рассчитываем по формуле (33):

V_г = 7,84 · 1 · 50 · 50 · 1,66 = 650,72 нм³/ч,

где коэффициент избытка воздуха для факелов обычно принимается α = 1;

энергетический эквивалент природного газа Э = 1,66 (см. табл. 7).

По формуле (35) определяем объемный расход продуктов сгорания, покидающих дымовую трубу при температуре t_ух = 1000 °С [15, с. 41]. Это максимальная температура, на которую рассчитана стенка камеры смешения воздуха с газом [15, с. 57].

Концентрация вредных выбросов в дымовых газах (мг/м³) по формуле (37):

а) окись углерода

 = 329,6 мг/м³

б) оксиды азота:

 = 49,4 мг/м³

в том числе диоксида азота:

 = 2,75 мг/м³

в) углеводородов:

 = 8,24 мг/м³

3.4. Расчет вредных выбросов от агрегатов сушки каучука

а) Количество вредных выбросов от агрегатов сушки эмульсионных каучуков (СКС, СКН), кг/ч:

П_i = 0,01 · В_л · Х_i^л - 0,01В_к · Х_i^к - 0,001Q_ис · С_i^ис - 0,001Q_пв · С_i^пв                (40)

где В_л, В_к - массовые расходы латекса, каучука, соответственно, кг/ч;

Х_i^л, Х_i^к - содержание мономера (стирол, акрилонитрил) в латексе, каучуке, соответственно, % масс;

Q_ис, Q_пв - объемные расходы избыточного серума и промывной воды, соответственно, м³/ч;

С_i^ис, С_i^пв - объемные концентрации мономера в избыточном серуме и промывной воде, соответственно, г/м³.

б) Количество вредных выбросов от агрегатов сушки растворных каучуков (СКД, СКИ, ДСТ, ДССК, СКД-ЛПР, СКД-СР), кг/ч:

П_i = 0,01 · В_п · Х_i^п - 0,01В_к · Х_i^к - 0,001Q_цв · С_i^в                               (41)

где В_п, В_к - массовые расход пульпы, каучуков, соответственно, кг/ч;

Х_i^п, Х_i^к - содержание растворителя в пульпе, каучука, соответственно, % масс.;

Q_цв - объемный расход циркуляционной воды, м³/ч;

С_i^в - объемная концентрация растворителя в циркуляционной воде, г/м³.

Пример 10. Расчет выбросов от агрегата сушки каучука СКС.

Массовый расход латекса: В_л = 65685 кг/ч.

Концентрация стирола в латексе Х_i^л = 0,06 % масс.

Массовый расход каучука СКС: В_к = 18000 кг/ч.

Концентрация стирола в каучуке Х_i^к = 0,05 % масс.

Объемный расход избыточного серума Q_ис = 72 м³/ч.

Объемная концентрация стирола в избыточном серуме С_i^ис = 50 г/м³.

Объемный расход промывной воды Q_пв = 432 м³/ч.

Объемная концентрация стирола в промывной воде С_i^пв = 20 г/м³.

Количество вредных выбросов стирола определяем по формуле (40):

П_i = 0,01 · 65685 · 0,06 - 0,01 · 1800 · 0,05 - 0,001 · 72 · 50 - 0,001 · 432 · 20 = 18,17 кг/ч

Пример 11. Расчет выбросов от агрегата сушки каучука ДСТ.

Массовый расход пульпы В_п = 90090 кг/ч.

Концентрация бензина в пульпе Х_б^п = 0,013 % масс.

Концентрация циклогексана в пульпе Х_цг^п = 0,019 % масс.

Массовый расход каучука В_к = 3571 кг/ч.

Концентрация бензина в каучуке Х_б^к = 0,03 % масс.

Концентрация циклогексана в каучуке Х_цг^к = 0,06 % масс.

Объемный расход циркуляционной воды: Q_цв = 88,2 м³/ч.

Объемная концентрация циклогексана в цирк. воде С_ц^в = 68 г/м³.

Количество вредных выбросов от агрегата сушки каучука ДСТ по формуле (41):

по бензину:

П_б = 0,01 · 90090 · 0,013 - 0,01 · 3571 · 0,03 - 0,001 · 83,2 · 68 = 4,64 кг/ч,

по циклогексану:

П_цг = 0,01 · 90090 · 0,019 - 0,01 · 357 · 357 · 0,06 - 0,01 · 88,2 · 68 = 8,98 кг/ч.

3.5. Расчет выбросов в атмосферу из закрытых помещений

а) Местная вытяжная вентиляция отсасывает воздух непосредственно от оборудования. При этом концентрация вредных выбросов в воздух, уходящий через вентиляционный патрубок наружу, рассчитывается по формуле (мг/м³):

                                                           (42)

где П_i - вредный выброс i-го вещества, кг/ч;

V_в - производительность вытяжного вентилятора, м³/ч, которая выбирается инженером по вентиляции.

б) Общеобменная или приточно-вытяжная вентиляция удаляет воздух, загрязненный выбросами от всех видов оборудования, установленного в помещениях. Концентрация вредных выбросов в воздухе, который покидает помещение, рассчитывается по аналогичной формуле (мг/м³):

                                                       (43)

где ∑П_i - сумма вредных выбросов i-го вещества от различных видов оборудования, установленного в помещении, кг/ч;

рассчитывается по формулам разделов 1.1, 1.2а, 3.1 (см. выше).

∑V_в - суммарная производительность вытяжных вентиляторов, вентилирующих данное помещение, м³/ч, которые выбираются инженером по вентиляции.

Скорость загрязненного воздуха на выходе из вентиляционных патрубков (м/с):

                                                       (44)

где ∑F_вп - суммарная площадь поперечного сечения вентиляционных патрубков, м².

Скорость воздуха рассчитывается раздельно для местных отсосов и для общеобменной вентиляции помещений.

3.6. Расчет вредных выбросов организованным источником, который оснащен средствами улавливания, очистки

Количество вредных выбросов i-го вещества после очистки (кг/с или кг/ч):

П_i^оч = П_i · (1 - 0,01К_в),                                                    (45)

где П_i - количество вредных выбросов i-го вещества до очистки кг/с или кг/ч,

К_в - коэффициент эффективности очистки, улавливания; принимается по паспортным данным пыле-газоочистного оборудования, % масс.

Концентрация вредных выбросов i-го вещества после очистки или улавливания (мг/м³):

С_i^оч = С_i · (1 - 0,01К_в),                                                       (46)

где С_i - концентрация вредных выбросов i-го вещества до очистки, мг/м³.

Коэффициент обеспеченности очисткой, улавливанием:

                                                             (47)

где n_оч - время работы в году установок очистки, улавливания (вне зависимости от степени очистки), ч;

n - время работы в году технологического оборудования, которое является источником организованного выброса, ч

Номограмма 1

для определения давления насыщенных паров веществ в интервале от 1 до 760 мм рт.ст. [17]

Номограмма 2

для определения давления насыщенных паров веществ в интервале от 1 до 60 атм [17]

Координаты точек к номограммам 1 и 2 для определения давления насыщенных паров [17, 36]

Рис 3. Номограмма для определения давления паров и температуры кипения парафиновых углеводородов и нефтяных фракций [21]

Рис. 4. Зависимость коэффициента сжимаемости паров от давления Р_кр и температура Т_кр [19]

Таблица 1

Физико-химические константы газов и жидкостей [16 - 30]

Примечание: Для веществ, отсутствующих в таблице 1, можно найти данные в литературе: Критические параметры - [16 - 20, 36]. Коэффициенты диффузии [16, 18 - 20].

Таблица 3

Климатические данные [3, 22]

III. ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. В.М. Эльтерман «Вентиляция химических производств» М., «Химия», 1980 г.

2. Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности. ОНТП 24-86, МВД СССР, М., 1986 г.

3. О.Г. Сорокин, М.С. Сибилев «Охрана труда в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности». Правила и нормы. М., «Химия», 1985 г., стр. 120

4. Гипрокаучук «Методика определения количественного и качественного состава вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу различными источниками предприятий промышленности СК». Воронеж, 1980 г.

5. Гипрокаучук «Временная инструкция по выполнению расчетов загрязнения атмосферы вредными веществами при проектировании производств СК»: М., 1982 г.

6. Госкомгидромет. «Сборник методик по расчету выбросов в атмосферу загрязняющих веществ различными производствами». Д., Гидрометеоиздат, 1986, стр. 64 - 102.

7. ВНИИУС, КПНУ «Оргнефтехимзаводы», «Методические указания по расчету валовых выбросов вредных веществ в атмосферу для предприятий нефтепереработки» (РД-17-86), Казань, 1986.

8. В.А. Бунчук «Транспорт и хранение нефти, нефтепродуктов и газа», «Недра», М., 1977 г., стр. 176 - 180.

9. В.С. Яковлев «Хранение нефтепродуктов. Проблемы защиты окружающей среды». М., «Химия», 1987 г.

10. И.Н. Бронштейн и К.А. Семендяев «Справочник по математике», ГИТТЛ, М. 1955, стр. 169

11. В.И. Перельман «Краткий справочник химика», ГХИ, М., 1954, стр. 520

12. М.В. Алексеев «Предупреждение пожаров от технологических причин», М., 1963, стр. 25 - 29.

13. В.Д. Катин, Т.Г. Масленцова «Защита атмосферы от выбросов вредных веществ из трубчатых печей и котлов на НПЗ». Тематический обзор. ЦНИИТЭНефтехим., М., 1988 г., стр. 33 - 36.

14. М.И. Бережковский «Хранение и транспортирование химических продуктов». Л., Химия, 1982 г.

15. И.И. Стрижевский, А.И. Эльнатанов «Факельные установки», М. «Химия», 1979 г.

16. Р. Рид, Т. Шервуд «Свойства газов и жидкостей» Гостоптехиздат, М., 1964, 3 изд. 1982.

17. А.К. Чернышев и др. «Основные теплофизические свойства газов и жидкостей», Кемерово, 1971 г.

18. Н.Б. Варгафтик «Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей», «Наука», М., 1972 г.

19. Дж. Перри «Справочник инженера-химика», Том первый. «Химия», Л. 1969 г.

20. Н.Ф. Дубовкин «Справочник по углеводородным топливам и их продуктам сгорания», ГЭИ М. - Л., 1962 г.

21. И.А. Александров «Ректификационные и абсорбционные аппараты». М., «Химия», 1965 г.

22. Госстрой СССР. Строительная климатология и геофизика. СНиП 2.01.01-82 М., 1963 г.

23. Н.М. Оленев «Хранение нефти и нефтепродуктов» «Недра», Л., 1964 г.

24. В.И. Черникин «Проектирование, сооружение и эксплуатация нефтебаз», Гостоптехиздат, М., - Л., 1949 г.

25. С.Г. Едигаров и др. «Проектирование и эксплуатация нефтебаз». М., «Недра», 1982 г.

26. А.В. Власов «Борьба с потерями нефтепродуктов при транспортировании и хранении». Тематический обзор, ЦНИИТЭНефтехим, М., 1984 г.

27. В.П. Коваленко, В.Е. Турганинов «Опыт борьбы с потерями нефтепродуктов при хранении, транспортировании, приеме и выдаче». Тематический обзор, ЦНИИТЭНефтехим, М., 1985 г.

28. И.Э. Гудков, М.М. Губайдулин, Г.М. Кавиев и Н. Чудилов «Способы и средства сокращения потерь нефтепродуктов из резервуаров», Тематический обзор. ЦНИИТЭНефтехим, М., 1987 г.

29. В.П. Свиридов и др. «Способы и средства налива (слива) нефтепродуктов в железнодорожные и автомобильные цистерны». Тематический обзор. ЦНИИТЭНефтехим, М., 1985 г.

30. Н.Н. Константинов «Борьба с потерями от испарения нефти и нефтепродуктов». Гостоптехиздат, М., 1961 г.

31. Е.Н. Иванов «Противопожарная защита открытых технологических установок». М. «Химия», 1986 г.

32. Н.В. Ентус, В.В. Шарихин «Трубчатые печи в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности», М., «Химия», 1987 г., стр. 49 - 73.

33. Б.М. Кривоногов «Повышение эффективности сжигания газа и охрана окружающей среды». Л., «Недра», 1986 г.

34. И.Я. Сигал «Защита воздушного бассейна при сжигании топлива», Л., «Недра», 1968 г.

35. Справочник «Защита атмосферы от промышленных загрязнений», в двух частях. М., «Металлургия», 1983 г.

36. Гипрокаучук «Справочник по физико-химическим свойствам веществ промышленности СК» (вып. 1) М., 1987 г.

37. Б. Бретштайдер, И. Курфюрст «Охрана воздушного бассейна от загрязнений», Л., «Химия», 1989 г.

38. Миннефтехимпром СССР «Временные ведомственные нормы технологического проектирования по определению выбросов вредных веществ в атмосферу при проектировании и реконструкции нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий» ВНТП 30-81, М., 1981 г.

СОДЕРЖАНИЕ