Охорона довкілля від забруднень під час переробки вуглеводневої сировини і використання продуктів, одержаних з неї
Які шкідливі речовини утворюються під час переробки вуглеводневої сировини і використання продуктів, одержаних з неї? Чим вони небезпечні для довкілля? Як мінімізувати їхню негативну дію? Що може зробити для цього пересічна людина?
Опрацювавши цей параграф, ви пригадаєте органічні й неорганічні сполуки різних класів, застосування сорбентів, зможете оцінити вплив продуктів переробки вуглеводневої сировини і відходів цих виробництв на довкілля.
Охорона довкілля від забруднень під час переробки вуглеводневої сировини - одна з необхідних умов сталого розвитку країни. Проблема відходів, що утворюються внаслідок переробки вуглеводневої сировини, актуальна не лише в природоохоронному аспекті. Адже ці речовини здебільшого є цінними матеріальними ресурсами. їхнє комплексне використання сприятиме істотному зниженню темпів споживання первинних природних ресурсів, передусім невідновлюваних. Саме до таких, як вам уже відомо, належать природний і супутній нафтові гази, нафта й вугілля.
Природний газ (пригадайте, які вуглеводні входять до його складу) небезпідставно вважають екологічно чистим паливом. Однак з видобутком цієї корисної копалини, її використанням як джерела енергії і сировини в органічному синтезі пов’язана низка екологічних проблем. І метан (головна складова природного газу), і продукт його повного окиснення - вуглекислий газ - зумовлюють виникнення парникового ефекту (пригадайте за малюнком 10.1 суть цього негативного явища, що ви вивчали торік).
Мал, 10.1. Парниковий ефект - одна з причин глобального потепління: 1 - сонячна радіація проходить крізь атмосферу; 2 - більша частина сонячної радіації поглинається земною поверхнею та нагріває її; 3 - частина сонячної радіації відбивається атмосферою та земною поверхнею; 4 - інфрачервоне випромінювання нагрітої земної поверхні; 5 - частина інфрачервоного випромінювання проходить крізь атмосферу; 6 - частину інфрачервоного випромінювання поглинають молекули парникових газів і випромінюють її в усіх напрямках. Унаслідок цього нижні шари атмосфери і земна поверхня нагріваються J |
Зауважмо: якщо ступінь впливу вуглекислого газу на клімат умовно прийняти за одиницю, то парникова активність метану становитиме 21-23 одиниці-
Окрім метану і незначної кількості його гомологів, у природному газі є домішки водяної пари, сірководню H2S, азоту N2, водню Н2, гелію He. Водяна пара в складі природного газу за певних умов може утворювати гідрати або конденсуватися в звивинах трубопроводу. У вологому середовищі сірководень (який хімічний характер цієї леткої сполуки Сульфуру з Гідрогеном?) спричиняє корозію металевого газового обладнання. Унаслідок корозії можливі прориви газопроводів, що часто супроводжуються вибухами, руйнуваннями і людськими жертвами.
Тож природний газ потребує попереднього очищення від домішок. Це підвищує його споживчі якості і безпечність для довкілля. Наприклад, для видалення з природного газу карбон(ІУ) оксиду і сірководню використовують розчини натрій гідроксиду, карбонатів лужних елементів:
H2S + NaOH = NaHS + H2O H2S + 2NaOH - Na2S + 2Н20
CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O Na2CO3 + H2S = NaHS - I - NaHCO3
Хімічні відходи цього процесу - натрій сульфід Na2S і натрій гідроген - сульфід NaHS - сировина для хімічної, текстильної промисловості тощо. Натрій гідрогенкарбонат (добре відому вам питну соду) використовують у хімічній, харчовій, легкій, медичній, фармацевтичній промисловості, кольоровій металургії.
Ще одним способом очищення природного газу від незначного вмісту сірководню є технологія, заснована на його хімічному перетворейні на малорозчинний у воді цинк сульфід ZnS. Новітні підходи до очищення вуглеводневої сировини від карбон(ІУ) оксиду і сірководню передбачають не лише використання мембранних технологій, а й плазмохімічний1 спосіб розкладання сірководню з одночасним отриманням сірки і екологічно чистого енергоносія - водню.
Дізнайтеся більше... Мембранні технології - авангардний напрям розвитку науки й техніки XXI століття, полягає в розділенні суміші за рахунок відмінності тиску на зовнішній і внутрішній поверхнях порожнистоволоконноі мембрани. Гази, «швидко» проникаючи крізь полімерну мембрану (наприклад, H2, CO2I O2, водяна пара, вищі вуглеводні), надходять всередину волокон і виходять з мембранного картриджа через один з вихідних патрубків. Гази, що «повільно» проникають крізь мембрану (наприклад, CO, N2, CH*), виходять з мембранного модуля через інший вихідний патрубок.
Спалювання неочищеного природного газу призводить не лише до посилення парникового ефекту, а й до виникнення кислотних дощів (пригадайте за малюнком 10.2 причини й наслідки цього екологічного лиха).
Супутній нафтовий газ як енергоносій і сировину для органічного синтезу використовують не повною мірою. Спалювання у факелах призводить до значних викидів забруднюючих речовин і погіршення екологічної ситуації
В нафтопромислових районах. В атмосферу потрапляють недопалений метан, вуглекислий і чадний гази, сажа, оксиди Нітрогену й Сульфуру, відбувається хімічне й теплове забруднення довкілля.
Сланцевий газ — альтернативне джерело енергії, на яке покладають неабиякі надії. Однак його видобування пов’язане з використанням канцерогенних речовин у складі рідин для розриву пластів. Це може спричинити забруднення артезіанської води і негативно вплинути на здоров’я її споживачів.
Тож видобування й використання і сланцевого, і супутнього нафтового газів потребують застосування сучасних екологічно чистих технологій, аби не зашкодити довкіллю.
Нафта і нафтопродукти — важливі енергетичні й сировинні ресурси. Однак унаслідок промислової переробки нафти і використання нафтопродуктів як палива утворюється багато речовин-забруднювачів, про які вже йшлося раніше. Тож попереднє очищення нафти також зменшує техногенне навантаження на довкілля.
Смог (аерозоль з диму, туману й пилу, один з видів забруднення повітря) - одна з першопричин забруднення повітряного середовища - багато в чому зумовлений використанням нафтопродуктів як моторних палив. Саме тому актуальним заходом зі зменшення забруднення атмосфери є використання в автомобілях каталітичного нейтралізатора (мал. 10.3). У цьому при-
Строї шкідливі складові вихлопу - чадний газ, оксиди Нітрогену, недопалені вуглеводні - перетворюються на вуглекислий газ, азот і воду. Це має неабияке значення для зменшення забруднення довкілля канцерогенними і мутагенними поліконденсованими ароматичними вуглеводнями, передусім - бензопіреном.
Дуже небезпечним для довкілля є потрапляння нафти і продуктів її переробки в природні водойми, підземні води тощо. Здатність нафти вкривати тонкою плівкою значні частини акваторії за порівняно невеликих розливів призводить до вкрай негативних наслідків.
Нафта не змішується з водою, однак її викиди згубні для водоростей, молюсків, ракоподібних тощо. Морські ссавці потерпають від нафтового забруднення, оскільки їхнє хутро вкривається шаром нафти, що проникає крізь шкіру й отруює тварин. Однак найбільшої шкоди зазнають рибоїдні птахи: нафта просочує й склеює їхнє пір’я (мал. 10.4). Це унеможливлює політ. Наслідком погіршення теплоізоляції тіла стає загибель від переохолодження. Також знижується плавучість, і птах тоне у воді. Намагання птаха почистити пір’я призводить до заковтування вуглеводнів і отруєння.
Темна нафтова плівка на поверхні моря знижує освітленість товщі води, інтенсивність фотосинтезу у фітопланктоні слабшає, зменшується обсяг кисню, що він виробляє. Необхідність охорони морського середовища від нафти істотно зросла в зв’язку з інтенсивною розробкою морських нафтових родовищ. Наразі використовують різноманітні сорбенти, за допомогою яких збирають і видаляють нафту з поверхні води, ґрунту тощо.
Кам’яне вугілля ж паливо має істотні недоліки, найголовніший поміж яких — небезпечність для довкілля. Науковці встановили, що саме спалювання вугілля є основним антропогенним чинником глобального потепління. Адже вироблення 1 кВт • год електроенергії на вугільній станції спричиняє значно більший викид парникових газів, ніж на газовій станції.
Окрім них, у довкілля надходять вугільний пил, сажа, чадний газ, отру», ні сполуки Нітрогену, Сульфуру, Меркурію, Кадмію. Берилію, Плюмбуму, Арсену, Селену тощо. Унаслідок фізико-хімічних процесів, що відбуваються у відходах видобутку та переробки вугілля, токсичні сполуки мігрують у ґрунти, підземні й ґрунтові води, а звідти потрапляють у живі організми.
На жаль, альтернативи використанню вугілля в енергетиці, особливо в країнах, що розвиваються, нині немає. Тому нагальним завданням є зниження екологічних збитків від його використання. Цього можна досягти запровадженням нових технологій. Наразі досліджують економічну доцільність використання як палива вугілля ультратонкого помелу, водно-вугільної суспензії, спалювання вугілля у чистому кисні з наступним очищенням димових газів і утилізацією вуглекислого газу, спалювання в киплячому шарі1 тощо.
Дізнайтеся більше... Науковці Массачусеїського технологічної о інституту (MIT-Massachusetts Institute of Technology) розробили мембрану із сітки на - нодротинок для очищення нафтових плям. Мембрана, товщина якої приблизно така сама, як в аркуша паперу, здаїна поглинати у воді нафту або інші органічні забруднювачі, маса яких у 20 разів більша за масу самої мембрани.
У науково-виробничому підприємстві «ЕкоНад» (м Одеса) створено мікробний препарат «Еконадін» - сорбент і біодеструктор вуглеводнів нафти, розроблено безпечні та економічно ефективні методи ліквідації аварійних розливів нафти і нафтопродуктів, відновлення ґрунтів піщаних пляжів, біологічного очищення водних об’єктів, забруднених нафтою.
Комплексно шикористання вугільної сировини важливіш західні збереження довкілля. Наприклад, у вугіллі Донбасу, породних відвалах, що утворюються під час його видобутку і збагачення, а також у відходах після їхнього використання, містяться чи не всі хімічні елементи періодичної системи Д. І. Менделєєва. Приміром, з породних відвалів і відходів золи і шлаку можна вилучати практично безкоштовну сировину для виробництва алюмінію. У вугіллі та продуктах його переробки міститься Германій, його використання для синтезу біологічно активних германійорганічних сполук економічно с дуже привабливим. Адже за приблизними оцінками світові запаси Германію у свинцево-цинкових рудах становлять близько 1360 т, а у розроблюваних вугільних родовищах 4500 т. У вугіллі і відходах його переробки міститься багато цінних мікроелементів, зокрема Лурум і Арген - тум. До того ж переробка відходів для одержання цінної сировини дозволить вивільнити земельні площі для їхнього подальшого використання.
Технічно політика коксохімічної підгалузі ґрунтується на постійному впровадженні останніх досягнень у технології коксування і переробки продуктів вуглехімії з обов’язковим розроблянням природоохоронних заходів. Це істотно знижує екологічне навантаження на довкілля, особливо в містах, де розташовано коксохімічні підприємства.
На всіх коксохімічних заводах України запроваджено екологічні програми, спрямовані на зниження обсягу викидів забруднюючих речовин. Йдеться про будівництво і переоснащення цехів з очищення коксового газу від
сірководню, використання спеціальних пилових фільтрів в установках з підготовки вугілля і сортування коксу. Ефективним є використання нових коксових батарей із сучасним комплексом природоохоронних заходів, як-от: газощільні двері, без - пилове завантаження і видача коксу, гасіння коксу інертним газом або очищеною стічною водою з установкою краплевідбійників. Зменшенню екологічних ризиків сприяє використання турбогенераторів для вироблення електроенергії з надлишків коксового газу, ліквідація неорганізованих викидів токсичних речовин (бензену, нафталену, фенолу, ціановодню) за рахунок теплообмінного обладнання закритого типу, термокаталітичне окиснення тощо.
Наприклад, під час реконструкції коксохімічного заводу ВАТ «Запоріж - кокс» (мал. 10.5) введено в експлуатацію нові парові котли, що, окрім виробництва пари, очищають димові гази коксових батарей. А саме: відбувається окиснення чадного газу до вуглекислого, вміст оксидів Нітрогену зменшується чи не вдвічі. Як паливо для котлів використовують лише коксовий газ. Встановлена потужність котлів повністю задовольняє потреби заводу в парі і гарячій воді для опалення будівель. У перспективних планах реконструкції коксової батареї № 1 проектом передбачено установку сухого гасіння коксу з котлом продуктивністю 40 т пари на годину, що значно скоротить викиди до атмосфери і дасть змогу додатково виробляти 6 МВт електроенергії (80 % від потреби заводу в електроенергії).
Чи можете ви особисто запобігти негативному впливу на довкілля, зумовленому використанням вуглеводневого палива і продуктів переробки вуглеводневої сировини? Застосовуйте в побуті енергозберігальні технології. Сортуйте сміття. Надавайте перевагу предметам ужитку і упаковці багаторазового використання. Частіше ходіть пішки чи використовуйте велосипед як засіб пересування. Купуйте товари, вироблені у вашій місцевості. Добре поміркувавши, ви легко зможете доповнити цей перелік порад {зробіть це), від яких багато в чому залежить майбутнє нашої планети.
Дізнайтеся більше... Великий комплекс робіт з природоохоронної тематики для коксохімічних підприємств України виконує Український державний науково-дослідний вуглехімічний інститут. Зокрема, розроблено показники емісії для основного виробництва КХП, а також безпосередньо для конкретних підприємств, технологічні нормативи викидів з коксових печей, устаткування для помелу вугілля І виробництва вуглехімічних продуктів коксування. Створено технологічні нормативи для діючого обладнання з урахуванням його віку і технічного стану. Розроблено перспективні технологічні нормативи з урахуванням будівництва нових коксових батарей І нормативів з огляду на аналогічні виробництва в європейських країнах.
- Охорона довкілля від забруднень під час переробки вуглеводневої сировини - одна з необхідних умов сталого розвитку країни.
- Спалювання вуглеводневої сировини і продуктів її переробки - основний антропогенний чинник глобального потепління.
- Природний газ - екологічно чисте паливо.
- Небезпечні забруднювачі, що утворюються під час переробки вуглеводневої сировини: парникові гази, чадний газ, токсичні сполуки Нітрогену й Сульфуру, Меркурію, Плюмбуму, ароматичні вуглеводні та їхні похідні, ціановодень.
- Відходи під переробки вуглеводневої речовини здебільшого є цінними матеріальними ресурсами. Комплексне використання вуглеводневої сировини - важливий захід зі збереження довкілля.
- Відповідальна поведінка кожного - внесок у боротьбу з глобальним потеплінням.
В. 'Використовуючи різноманітні джерела інформації, підготуйте повідомлення про сучасні мотоди знешкодження розливів нафти і нафтопродуктів (сорбція, біорозкладання тощо).
Творча майстерня
Самостійно або у складі малої навчальної групи розробіть для молодших
• школярів сценарій унаочнення наслідків аварїі нафтового танкера і способів її ліквідації. Втільте розробку в життя: продемонструйте анімацію наживо або зафіксуйте її фотони відеоаларатурою. Використайте миску з водою, іграшкові фігурки (танкер, птахи, риби, морські тварини тощо), олію, ложки, тирсу, пісок, товчену крейду, ватні тампони, пральний порошок, шампунь, питну соду.
Автор: admin от 19-05-2013, 14:46, Переглядів: 57917