Нефтехимическая промышленность
Нефтеперерабатывающая промышленность (НПЗ) занимается первичной переработкой сырой нефти, выделяя основные компоненты, такие как керосин, бензин или солярка. Нефтехимическая промышленность, в свою очередь, занимается более сложными процессами и производит продукты, которые можно получить из уже переработанного нефтяного сырья. Эти отрасли пересекаются, так как на НПЗ могут проводиться такие процессы, как пиролиз и каталитический риформинг.
Нефтехимия специализируется на производстве этилена, пропилена, бутадиена, стирола, полимеров, фенолов, ПАВ и различных ароматических соединений. В СССР, начиная с 1960-х и 1970-х годов, закладывались крупные комбинаты, которые часто совмещали как нефтепереработку, так и нефтехимическое производство. Значительная часть их расположена в Сибири. Российская нефтехимическая промышленность хорошо развита благодаря наличию больших запасов нефти, но она значительно отстает от западных аналогов, часто экспортируя нефтепродукты на Запад для дальнейшей переработки.
Сточные воды
Сточные воды нефтехимических предприятий, как и НПЗ, содержат органические примеси и углеводороды. Однако нефтехимия отличается более широким спектром загрязнителей: в сточных водах также присутствуют фенолы, сульфиды, соединения азота и фосфора. При ряде технологических процессов используются соли, что приводит к высокой засоленности стоков, в основном, поваренной солью (NaCl) или хлоридом кальция (CaCl2). Отходы могут иметь высокую температуру, а при производстве полимеров возможно высокое содержание взвешенных частиц и углеводородов.
Агентство по охране окружающей среды США подготовило список из 130 токсичных соединений, присутствующих в жидких отходах нефтехимических комплексов. К наиболее токсичным относятся хлорированные алканы, бензол, толуол, этилбензол, ароматические соединения, а также фенолы, нитрофенолы и хлорфенолы. Кроме того, обнаруживаются токсичные металлы, которые склонны к накоплению в организме человека.
Методы очистки
Для обработки сточных вод применяются специальные методы, такие как использование сильных окислителей (например, перекись водорода или озон) для разрушения фенолов и цианидов, или процесс окисления воздухом при повышенных температуре и давлении. Широко используется адсорбция на активированном углероде, который является типичным адсорбентом на нефтехимических предприятиях. Регенерация угля осуществляется нагревом или промывкой паром. На окончательном этапе часто применяется биочистка. При производстве этилбензола образуется много сточных вод, которые очищаются в три этапа: отгонка летучих примесей, известкование с добавлением полиакриламида в качестве флокулянта и обезвоживание образовавшегося шлама.
Гораздо больше отходов образуется при получении стирола методом дегидрирования. Сточные воды при производстве стирола могут быть сильно кислыми и солеными (первичная промывка) или щелочными и насыщенными углеводородами, бензолом, этилбензолом и солью (противоточная промывка). Кислый маточный раствор с высоким содержанием солей концентрируют и иногда используют как коагулянт. Токсичный нитро-раствор разрушают с помощью озонирования или сжигания.
Сточные воды, образующиеся при получении полистирола (около 5 кубометров на тонну), очень кислые из-за наличия серной или фосфорной кислоты, а также содержат моющие средства (детергенты). Общая схема очистки включает декантацию, нейтрализацию (поскольку воды кислые), флокуляцию и последующую биочистку с использованием пленочных биофильтров или активного ила. Отходы производства полипропилена включают кислотные стоки от приготовления катализаторов и большое количество щелочных сливов (до 300 литров на тонну полимера) от промывки. Эти щелочные сливы (в основном, NaAlO2) разделяют, отгоняя легкие органические фракции паром, затем воду нейтрализуют.
Современные малоотходные технологии
Современные технологии очистки направлены на принципы малоотходного производства, где все поступающие компоненты максимально расходуются на что-то полезное. В качестве примера приводится технология гидроочистки вакуумного газойля, которая преследует цель удаления серы, азота и тяжелых металлов из сырья для получения стабильного бензина и дизельного топлива, соответствующего Евростандартам. В реакторе происходит каталитическое гидрирование. Технологическая схема предусматривает рециркуляцию многих отходов: кислые сточные воды очищают путем отпарки для снижения кислотности, а углеводородные газы отправляют обратно в каталитический реактор или используют как топливо. Раствор амина, используемый в абсорбере для удаления сероводорода, регенерируется и многократно используется.
Для обеспечения этого процесса необходим водород высокой степени чистоты, который получают из природного газа (метана). Основные методы — паровая конверсия и метод короткоцикловой адсорбции (КЦА). Метод КЦА осуществляется на твердых поглотителях, полностью автоматизирован и не требует токсичных реактивов. В целом, несмотря на применение современных методов, нефтехимические производства остаются предприятиями, которые значительно загрязняют окружающую среду, особенно водные ресурсы.