Исследование производственных загрязнений спецодежды на объектах нефтяной отрасли

Нефтедобыча относится к одной из основных отраслей народного хозяйства. Добычу нефти в России осуществляют более 240 нефтедобывающих организаций. Объём инвестиций в нефтедобывающую промышленность занимает первое место среди остальных отраслей топливно-энергетического комплекса (ТЭК) (таблица 1).

Таблица 1.

Оценка Минэкономики России потребности ТЭК в инвестициях за счет всех источников финансирования, млрд долл. [1]

Table 1.

Estimate of Ministry of Economy of the Russian Federation needs Fuel and Energy Complex in investments at the expense of all sources of financing, billions of dollars [1]

Отрасли ТЭК | Branches of the fuel and energy complex	1999 г.	2000 г.	2000– 2005 гг.	2006– 2010 гг.	2011– 2015 гг.	Всего за последние 5 лет | In the last 5 years
Нефтедобывающая промышленность | Oil-producing industry	1,8	2,2	15,0	27,0	40,0	82,0
Нефтеперерабатывающая промышленность | Oil refining industry	0,2	0,2	1,5	2,5	2,8	6,8
Транспорт нефти и нефтепродуктов | Transportation of oil and oil products	0,2	0,6	3,5	4,0	5,0	12,5
Газовая промышленность | Gas industry	2,5	4,4	17,0	21,5	29,0	67,5
Угольная промышленность | Coal industry	0,2	0,2	1,1	2,1	2,6	5,8
Электроэнергетика, в том числе | Power engineering, including	1,2	1,1	6,6	11,7	21,9	49,2
– традиционная traditional	1,1	1,0	4,7	8,8	13,5	27,0
– атомная |atomic	0,1	0,1	1,9	2,9	8,4	13,2
ИТОГО ТЭК | TOTAL TEK	6,1	8,7	44,7	68,8	101,3	214,8

За последние три года добыча и экспорт нефти выросли более чем на 20%. К 2030 году только в Восточной Сибири она будет составлять 14% общей добычи в РФ. В настоящее время Россия добывает более 450 млн т нефти в год. Добыча нефти ведется не только наземным способом, но и на платформах, расположенных в море. На условия труда работников нефтегазовой промышленности большое влияние оказывают негативные условия окружающей среды (ветер, дождь, пониженные температуры и т. д.) и продукты производства (сырая нефть и нефтепродукты, горючие газы, пары или пыль), находящиеся в воздушной среде. Аналогичному воздействию подвергаются костюмы рабочих спасательных подразделений и МЧС при ликвидации последствий аварийных разливов нефти.

Установлено [2], что в условиях нефтедобычи основной вредный для человека фактор среды – это нефть и ее производные, которые в сочетании с природной температурой и составом газов приводят к повышенным рискам нарушения комплексной защиты, гигиенических параметров пододежного пространства и даже воспламенения.

Исследовав влияние внешних факторов на спецодежду при нефтедобыче установили, что именно проникновение нефти и её фракций приводит к изменениям свойств материалов и одежды из них. Это происходит в процессе эксплуатации. Однако пакет одежды должен сохранять свои защитные свойства в течение длительного времени, предусмотренного нормами выдачи защитной одежды [3].

Цель работы – исследование и выявление эффектов воздействия на поверхность защитной одежды жидких материалов, содержащих нефть и нефтепродукты, определяющих качество защиты и комфорта человека на производстве.

С этой целью поставлены следующие задачи: – оценить химический состав активной композиции загрязняющей среды, проявляющейся при контактном взаимодействии жидких загрязнений со структурой текстиля спецодежды с учетом химической чистки;

– выявить влияние воздействия нефти на механическую устойчивость материалов защитной одежды к разрывным нагрузкам.

Материалы и методы

Степень прочности соединения поверхности текстильных материалов с загрязняющими фракциями нефтесодержащих соединений зависит от волокнистого состава тканей и их структуры. Плотность материалов и параметры шероховатости внешнего слоя во многом определяют подверженность тканей загрязнению.

Для спецодежды на объектах нефтепереработки используются смесовые материалы, имеющие в составе хлопок и лавсан.

Однако сырая нефть и её производные продукты могут проникать в волокнистую структуру тканей. Это объясняется их свойствами – летучестью и малым поверхностным натяжением [4]. При этом они могут не только приводить к загрязнению внешней поверхности одежды, но и проникать в пододежное пространство, а также попадать на кожу человека, меняя при этом общий уровень защитных свойств [3].

С целью исследования состава загрязняющей жидкой фракции, подвергающейся химической очистке при уходе за защитной одеждой, был применён метод определения олеофобного эффекта (маслостойкости) тканей [5]. Он заключается в визуальном определении маслостойкости ткани при нанесении на неё минерального (вазелинового) масла и н-гептана (С7Н16) в различных соотношениях. В результате было установлено, что ткани «Indura», «Antistat», «Премьер-Комфорт 250А», «Indura-235», «Indura-325» обладают высокой маслостойко-стью (100/110 ед.), ткани «Грета-М» и «Премьер-Стандарт 210» обладают хорошей маслостойко-стью (80/90 ед.), полотно «Мастер-Люкс СА27» – низкой (50/60 ед.).

Для установления участков поверхности спецодежды, наиболее подверженной загрязнениям нефтепродуктами и нефтяными фракциями, были проведены исследования образцов одежды, прошедших цикловое эксплуатационное изнашивание в течение 1 сезона эксплуатации на объектах нефтяной отрасли, в количестве 50 ед.

Результаты и обсуждение

По результатам исследований выявлено распределение устойчивости поверхности защитной одежды к загрязнению нефтью по топографическим участкам (зонам). В соответствии с проведенным анализом эргономических особенностей непосредственных работ человека в зоне повышенного риска контакта с нефтью нами было установлено, что распространение нефти за пределы защитных накладок превышает нормы защищенной площади по ГОСТу [6]. На рисунке 1 представлена усреднённая схема топографии зон неустойчивой защиты для куртки и брюк.

Рисунок 1. Схема топографии зон неустойчивой защиты мужского костюма (а – спинка, б – задняя половинка брюк)

Figure 1. Scheme of the topography of zones of unstable protection of a man's suit (a – back, б – back half of the trousers)

Из рисунка 1 видно, что существуют участки, которые можно обозначить как зоны неустойчивой защиты костюма (выделены цветом), площадь поверхности которых составила на куртке – 42,2% от поверхности спинки, на брюках – 38,9% поверхности задних половинок брюк. Здесь попадание нефти внутрь структуры пакета материалов приводит к изменению исходных физико-механических, теплоизоляционных и других характеристик материалов и пакетов из них, что требует их рационального формирования в пакет дополнительного изучения материалов.

Для продления срока службы спецодежды и сохранения защитных и гигиенических свойств применяется химическая чистка [7].

В процессе определения качественного и количественного состава загрязнений одежды специального назначения были исследованы образцы внешних тканей защитной одежды, перечисленные выше, полученные из различных участков загрязненного комбинезона.

Размеры исследуемых образцов составили 50 x 50 мм. Образцы обработаны экстрактом с долей содержания 2 мл хлороформа. Полученные хлороформенные экстракты были подвергнуты исследованию методом газовой капиллярной хроматографии [8] с масселектив-ным детектированием. Для экспериментальных исследований использовали хроматограф «Agilent Technologies 7820А» (рисунок 2) и детектор «Agilent Technologies 5975».

Рисунок 2.   Экспериментальное оборудование

(хроматограф «Agilent Technologies 7820А») [9]

Figure 2. Experimental equipment (chromatograph «Agilent Technologies 7820А»)

Рисунок 4. Хроматограмма ткани смешанной для спецодежды после производственных загрязнений на нефтеперерабатывающем заводе (проба – участок 2) Figure 4. Chromatogram of fabric mixed for protective clothing after industrial contamination at the oil refinery (sample – site 2)

Регистрация данных и дальнейшая обработка хроматограмм выполнена в условиях химической станции Enhanced ChemStation G17001 DA Version D.01.02 Agilent Technologies. Результаты оценки образцов с трех участков загрязнения поверхности спецкомбинезона [10] представлены на рисунках 3 –5.

Рисунок 3. Хроматограмма ткани смешанной для спецодежды после производственных загрязнений на нефтеперерабатывающем заводе (проба – участок 1) Figure 3. Chromatogram of fabric mixed for protective clothing after industrial contamination at the oil refinery (sample – site 1)

Ad undance

Рисунок 5. Хроматограмма ткани смешанной для спецодежды после производственных загрязнений на нефтеперерабатывающем заводе (проба – участок 3)

Figure 5. Chromatogram of fabric mixed for protective clothing after industrial contamination at the oil refinery (sample – site 3)

Для участков загрязнений задней части брюк на уровне колена, нижней части куртки и рукава на уровне локтя при оценке состава и активности загрязняющей композиции (доли оставшегося состава после химической чистки) углеводороды были объединены в блоки исходя из физических свойств. Концентрация нефтепродуктов в исходных загрязненных образцах была взята за 100% для расчета концентрации в очищенных образцах. После этого исследуемые материалы были подвержены стандартной технологии химической очистки [6] и повторно исследованы методом хроматографии.

Из полученных результатов обработки хроматограмм установлено, что основной компонент производственных загрязнений предприятий нефтяной отрасли – углеводороды от С 14 Н 30 Tetradecane до С 36 Н 74 Hexatriacontane, которые присутствуют на одежде с высоким уровнем содержания.

Для блока углеводородов С 14 Н 30 -С 16 Н 34 средние концентрации углеводородов на образцах