بخشی از مقاله
چکیده
آلودگی هوا از جمله رهاوردهای توسعهی صنعتی است که روز به روز بر شدت آن افزوده میشود. در این میان صنایع نفت، گاز و پتروشیمی یکی از مهمترین منابع نشر آلایندههای هوا و گازهای گلخانهای هستند. با توجه به تاثیرات منفی آلایندهها بر سلامت انسان ضروری است که الگویی برای پراکنش آلایندههای هوا شبیهسازی شود تا میزان تاثیر این آلایندهها در محیط تعیین شود.
در این مطالعه به بررسی نحوهی پراکنش آلایندههای حاصل از منابع نقطهای مانند دودکش پالایشگاهها و پتروشیمیها با استفاده از نرمافزار SCREEN3 پرداخته شده است. این نرمافزار مدلSCREEN3 را برای تخمین غلظت آلودگیها اجرا میکند. اساس کار این مدل بر پایهی توزیع نرمال یا مدل گوسین طراحی شده است. با استفاده از نرمافزار SCREEN3 میتوان میزان و نحوه پراکنش آلایندههای حاصل از مصرف انواع سوخت در پالایشگاه و اثرات انتشار این آلایندهها را در فواصل مختلف از دودکشها مشخص کرد.
-1 مقدمه
امروزه بحث آلودگیهای محیطزیستی تولید شده در صنایع مختلف بسیار اهمیت یافته است. سهم عمده صنایع نفت در آلودگی هوا ناشی از فعالیت پالایشگاهها است. البته نمیتوان انتظار داشت پالایشگاهی که روزانه هزاران بشکه نفت خام را دریافت و دهها فرآورده مختلف دیگر تولید میکند کوچکترین تاثیری در آلودگی محیط خود نداشته باشد ولی هر پالایشگاهی وظیفه دارد میزان آلودگی خود را به حداقل ممکن رسانده و با استفاده از امکانات علمی، فنی و توان بالای کارشناسان خود به حذف منابع آلوده کننده و یا کاهش میزان انتشار آنها اقدام نماید
در این مطالعه به بررسی نحوهی پراکنش آلایندههای حاصل از منابع نقطهای با استفاده از نرمافزار SCREEN3 پرداخته شده است. این نرمافزار مدلSCREEN3 را برای تخمین غلظت آلودگیها اجرا میکند. اساس کار این مدل بر پایهی توزیع نرمال یا مدل گوسین طراحی شده است. تحقیقاتی نیز در این زمینه صورت گرفته است.
کرباسی و همکاران در سال 1387، میزان پراکنش اکسیدهای ازت و گوگرد از چهار نیروگاه کشور - نیروگاه بخاری رامین اهواز، نیروگاه سیکل ترکیبی شهید رجایی قزوین، نیروگاه گازی ری، نیروگاه دیزلی لوشان - را با استفاده از نرمافزار SCREEN3 بررسی کردند. نتایج این مطالعه غلظت بالاتر از حد استاندارد آلایندههای دو نیروگاه قزوین و ری را نشان داد.
در سال 1389، میرزا اسماعیلی با استفاده از این نرمافزار، آلودگی هوای شرکت پالایش نفت بندر عباس را در چهار فصل بررسی کرد و نواحی بحرانی این آلودگیها را با کمک نرمافزار GIS مشخص کرد. با مقایسه مجموع آلایندههای NOX و SOX مشخص شد که تنها در اسفند ماه 1386در فاصلهی 1800-500 متری پالایشگاه، اراضی تحت تاثیر SOX قرار میگیرند که از فاصلهی 1600-800 متری، آلایندهی NOX هم به آن اضافه میشود. همچنین مقدار NOX در اردیبهشت و مرداد ماه 1387 بالاتر از حد استاندارد هوای پاک بود. فاصلهی تقریبی 1400-600 متری پالایشگاه به عنوان آلودهترین فاصلهها شناسایی شد.
همچنین میتوان به مطالعات محققی و کرباسی - 1389 - ، محمدی و رباطی - 1389 - ، جان مایکل - 2007 - اشاره کرد.
-2 آلودگی هوا در صنایع نفت و پتروشیمی
آلودهکنندههای هوا در پالایشگاهها و صنایع پتروشیمی متفاوتاند که از جمله آنها هیدروکربورها، SOX ، گرد و خاک ناشی از کاتالیستها به هنگام تخلیه راکتورها و یا تزریق آنها به راکتور بعد از تعمیرات اساسی1 و غیره را میتوان نام برد. هیدروکربورها و مواد شیمیایی به هنگام نمونهگیری مایعات بر اثر دراین2 کردن مسیر نمونه، به هنگام راهاندازی و نیز بستن واحدهای بهرهبرداری، نمونه گیری از مخازن، ریخت و پاش مواد نفتی در تأسیسات بارگیری، پراکنده شدن بوی هیدروکربورها در حوضچه API که مواد نفتی از آب جدا میشوند، بویژه در تأسیسات پتروشیمی که با ترکیبات بنزنی سروکار دارند، عملیات و دمیدن هوا در قیرسازی و ترکیبات بد بو همراه با هوای مصرف شده در قیرسازی و نیز تصفیه شیمیایی، انتشار این مواد از طریق پمپها و کمپرسورها و غیره باعث پراکنده شدن هیدروکربورها در هوا و خاک و آب میشوند. اکسیدهای گوگرد، از طریق مشعل کورهها، عملیات کک زدایی کورهها، واحدهای تصفیه با مواد شیمیایی و غیره در محیط پراکنده میشوند. اکسیدهای ازت، از طریق کورهها، مشعل، احیاء کنندههای کاتالیست، و دیگهای بخار در محیط پراکنده میشوند.
منواکسیدکربن، از طریق کک زدایی کورهها، کورههای آشغال سوز3 و عملیات احیاء کاتالیستها در محیط پراکنده میشوند. در واحدهایی که کراکینگ کاتالیستی صورت میگیرد، در مرحله سوزاندن کک و احیاء مجدد کاتالیست، گازهای CO و CO2 و هیدروکربورهای گازی تولید شده که همراه با ذرات کاتالیست از برجها خارج و در هوا انتشار مییابند.
گرد و غبار از طریق عملیات ککزدایی کورهها و نیز کورههای آشغالسوز و احیاءکنندههای کاتالیست، الک کردن کاتالیستها بعد از عمل احیاء و نیز تزریق کاتالیست به داخل راکتورها و غیره در محیط پراکنده میشوند. یکی از آلایندههای محیط و هوا ذرات معلق هستند که از منابع مختلف تولید میشوند، از جمله احتراق سوخت در منابع ثابت ناشی از فرایندهای صنعتی و یا احتراق ناقص در خودروها. آمونیاک و سایر گازهای سبک، از پساب واحدها، حوضچه API، در واحد قیرسازی به هنگام دمیدن هوا، و تصفیههای شیمیایی، در محیط پراکنده میشوند. بویژه در پتروشیمیهایی که آمونیاک و اسیدسولفوریک تولید میکنند و نیز آلدییدها و ترکیبات بودار دیگر دارند
-3 نرم افزار SCREEN3
امروزه مدلسازی بهمنظور سهولت بررسی پدیدههای مختلف طبیعی امری اجتناب ناپذیر است، مدلهایی که به این منظور طراحی میشوند به دلیل عدم دسترسی به اطلاعات دقیق با پیشفرضهایی همراه هستند. برای مثال در هر مدل کامپیوتری که به منظور بررسی کیفیت هوا و نحوه پراکنش مواد آلاینده نوشته میشود فرض بر این است که زمان متوسط کاهش غلظت مواد از منبع تولید نرمال یا توزیع گوس پیروی میکند. درنتیجه بسیاری از مدلهای انتشار از مدل پلوم گوس که یک مدل موازنه جرمی نیز است، پیروی میکنند.
مدل SCREEN3 به منظور فراهم آوردن روشی ساده برای تخمین غلظت آلودگی است. اساس کار این مدل بر پایهی توزیع نرمال یا مدل گوسین طراحی شده است. در این مدل میتوان یک منبع نقطهای مانند دودکش پالایشگاه را - که در واقع یک منبع نقطهای نیست اما چون یک منبع سطحی کوچک است میتوان آن را به صورت نقطهای فرض کرد - مورد بررسی قرار داده و غلظت ناشی از این منبع نقطهای را در پایین دست محاسبه کرد. شکل 1 که در آن مبداء سیستم مختصات بر پایه دودکش منطبق بوده و محور X جهت وزش باد است را نشان میدهد. همانطور که مشاهده میشود پلوم گازی حاوی مواد آلاینده - که معمولا ستون دود یا پلوم نامیده میشود - از دودکش صعود و سپس در جهت X حرکت کرده و در ضمن حرکت در جهات Y و Z پراکنده میشود.
در حالت عادی این پلومها مسافت قابل توجهی در بالای دودکش صعود میکنند زیرا دمای آنها از دمای جو بالاتر بوده و دارای سرعت عمودی هستند.
