Народна Освіта » Хімія » Охорона довкілля від забруднень під час переробки вуглеводневої сировини і використання продуктів, одержаних з неї

НАРОДНА ОСВІТА

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.

image85Наприклад, 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.

Про головне

  • 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.

Категорія: Хімія

Автор: admin от 19-05-2013, 14:46, Переглядів: 57917