Нефтехимия і безвідходна технология

Сьогодні зрозуміло всім, що комора Землі не бездонна. І якщо перемоги необхідні (необхідне використовується, решта йде на відходи!) і легко доступні (доступне сьогодні!) корисні копалини видобувати як і, як і це це робилося й на початку, всі вони швидко вичерпаються. Звісно, знаємо, що нічого з щось і його жевріє безслідно, т. е. використані речовини, матеріали, відслуживши віку, розкладаються, розпадаються, але й хімічні елементи, з яких вони складаються, розсіюються в біосфері. Завдання у тому, щоб негайно усунути ці потери.

Науково-технічний прогрес, дає людині багато благ, одночасно надає ще й негативний вплив на навколишню природу. У результаті спалювання палива й інших промислових процесів протягом останніх 100 років у атмосферу виділено близько 400 млрд. т оксиду вуглецю (IV); його концентрація у атмосфері зросла на 18%. Торік у атмосферу викидається більш 200 млн. т оксиду вуглецю (II), понад 50 відсотків млн. т оксидів азота.

Шкідливе вплив на гідросферу надають продукти нафтохімічних предприятий.

Яка ж вихід бачить наука, зокрема хімія, із цього екологічної кризи? Передусім це створення технологій, якими більшість природних ресурсів, тих, хто до господарського обороту, має змінюватися в корисну продукцію. Ту частина, яку рівні розвитку науку й техніки не можна використовувати, необхідно знешкодити. Вже сьогодні промислових об'єктів мають очисні споруди для стічні води, газоі пылеулавливающие устрою, впроваджуються замкнуті системи водопостачання, маловідхідні технологічні системы.

Задля чистоти повітря і рідин шкідливих домішок хімікитехнологи застосовують абсорбционные, адсорбционные і каталітичні методи. При абсорбации шкідливі речовини відбувається їх розчинення в усьому обсязі поглинача чи хімічне взаємодія в абсорбационной рідини (частіше лише у воді) з реагентом. Процес адсорбации грунтується на здібності деяких мелкопористых речовин (вугілля, силикагель) поглинати растворённые чи газоподібні речовини своєї поверхнею. Наприклад, якщо до камери, де утворюється небажаний оксид сірки (IV), запровадити вапняк, негашёную вапно чи доломіт CaCO3, MgCO3, то відбудеться реакция:

2CaO+2SO2+O2=2CaSO4.

Сульфат кальцію застосовується в сернокислотном виробництві й строительстве.

Вапняк, точніше, розчин карбонату кальцію для уловлювання оксиду сірки (IV) застосовується на ТЕС. На жаль, це вирішує екологічної проблеми повністю, оскільки утворюються відходи як сульфата кальцію, йде просто відвал. З іншого боку, видатки будівництво сероулавливающих установок нинішніх ТЕС становлять 50% вартості всієї станции.

Розроблено комплексна схема переробки смоли піролізу этиленового виробництва. Схема включає процеси термополиконденсации, фракционирования дистиляту, приготування сажевого сировини з великим значенням індексу кореляції і синтезу суперпластификатора — ефективної добавки до бетонним сумішам. На стадії термополиконденсации цільовим продуктом є високоякісний нафтової пиролизный пік, у якого низьким змістом сірки і мезогенными свойствами.

Из 1 т. смоли піролізу і реагентів, необхідних на стадії синтезу суперпластификатора (сірчаної кислоти, формаліну, їдкого натра), то, можливо отримано 370 кг нафтового пеки, 276 кг сировини для сажі, 1130 кг суперпластификатора (як водного розчину з концентрацією 36%) і 32 кг ароматичної вуглеводневої фракції 70−180°С. Отже, по застосовуваної технології практично вся смола піролізу перетворюється на цінні товарні продукти. Углеводородные гази, одержувані на стадії термополиконденсации (вихід 2−3%), може бути утилізовано шляхом дожига в трубчастої печі. Стічна вода процесу термополиконденсации використовується при синтезі суперпластификатора. Для основних продуктів процесу виконані токсикологічні випробування і технологічні випробування, у виробництві бетону, штучного графіту і технічного вуглецю (сажи).

Зараз створена технологія термокаталитической переробки важких нафтових залишків (мазутів, гудронів) із отриманням низькомолекулярних олефинов, легких дистиллятных продуктів і залишку з низьким змістом асфальтенов і металів. Як каталізаторів використовуються дохідливі і недорогі матеріали. Перевагою технології проти відомими способами переробки нафтових залишків є низький вихід коксу при високого рівня конверсії; технологія гидрооблагораживания широкої газойлевой фракції термокаталитической переробки нафтових залишків з високим виходом (до70% сировини) дизельної фракции;

З іншого боку створено технології комплексної безостаточной переробки гудрону з випуском високоякісного дорожнього бітуму (компаунды асфальту з tразм. = 70о із сировиною), сировини каталітичного крекінгу (деасфальтизат з змістом важких металів трохи більше 10−15 ppm), високов’язкого олії для редукторів, трансмісії і зв’язувальної для брикетування углей.

Екологічної хімією розробляються окремі промислові провадження у схемою біоценозів, у яких види живих організмів пов’язані між собою отже немає «випадання «з круговороту хімічних елементів чи речовин: відходи одного підприємства служать сырьём іншому. Створюються системи комплексного виробництва шляхом територіальної да функціонального об'єднання виробництв, використовують різні боки використовуваного сырья.

Уся історія розвитку цивілізації - пошук джерел енергії. Це дуже актуальне і сьогодні. Адже енергія — це можливість подальшого розвитку індустрії, отримання стійких урожаїв, благоустрій міст і допомогу природою залечивании ран, нанесённых їй цивілізацією. Тому вирішення енергетичної проблеми вимагає глобальних зусиль. Свій чималий внесок робить хімія як з'єднувальної ланки між сучасним природознавством та сучасного техникой.

Протягом 80 років одні основні джерела змінювалися іншими: дерево замінили вугілля, вугілля — не на нафту, нафту — на природний газ, вуглеводневе паливо — на ядерне. На початку 80-х близько 70% потреби у енергії задовольнялося рахунок нафти і газу, 25% - кам’яного і бурого вугілля й лише майже п’ять% - інших джерел энергии.

Зараз найбільшими споживачами органічного палива є промисловість і теплові електростанції. З усієї використовуваного палива близько 20% йде виробництва електроенергії, 30% - отримання так званої низкопотенциальной теплоти (опалення приміщень, гаряча вода тощо.), 30% - на автономний транспорт (авіація, морської авіації та автотранспорт). Близько 20% палива споживає хімічна промисловість та металургійна промышленность.

У добу науково-технічного прогресу проблема нестачі енергетичних ресурсів особливо загострилася, оскільки зросла техніка вимагає дедалі більше і більше «харчування «як електроенергії, органічного палива й ін. Але кого ж вирішення проблеми як і самому НТП. І цього є всі дані сьогодні й в перспективе.

Оскільки серед видів пального найбільш дефіцитним є рідке, у багатьох країнах виділено значні кошти до створення рентабельною технології переробки на рідке (і навіть газоподібне) паливо. У цьому області співпрацюють вчені Росії та Німеччині. Суть сучасного процесу переробки на синтез-газ ось у чому. У плазмовий генератор подається суміш водяної пари та кисню, яка розігрівається до 3000оС. Ну, а потім в розжарений газовий факел надходить вугільна пил, й у результаті хімічної реакції утворюється суміш оксиду вуглецю (II) і водню, тобто. синтез-газ. З нього отримують метанол: CO+2H2=СH3OH.

Метанол може замінити бензин в двигунах внутрішнього згоряння. У плані вирішення екологічної проблеми він вигідно відрізняється від нафти, газу, вугілля, але, на жаль, теплота його згоряння вдвічі нижче, ніж в бензину, та, крім цього він агресивний стосовно деяким металам, пластичним массам.

Історія розвитку нафтової індустрії коротше, ніж вугільної. Хоча нафту використовувалася з античних часів висвітленню як і паливо, нестримні темпи зростання її добування і використання тісно пов’язані з створенням автоі авіатранспорту. Починаючи з 1854 р. простий перегонкою нафти почали отримувати гас. Низкокипящие фракції не использовалисяь. У 1913 р. американець У. Бартон розробив термічний крекинг-процесс, що дозволило як виробляти до 50% бензину з нафти, а й здійснювати гидрогенизацию ненасичених вуглеводнів, які виникають у час крекінгу. Наприклад, в 1928 р. по крекинг-процессу з 195 млн. м3 нафти було полученно 62 млн. м3 бензина, 18 млн. м3 гасу, 7 млн .м 3 мастил, інше — газойль, мазут, парафін, асфальт і др.

А чи можна бензин замінити газом? Вперше исседования по застосуванню стиснутого газу у сфері транспорту проводили у 30-х роках, а 50- x на дорогах лише нашої країни було 20 000 автомобілів, працівників такому пальному. Він з’явився дешевий бензин виявився поза конкуренцією. Однак у зв’язки й з підвищення цін нафтопродукти вчені знову звернулися до старим проектам: бензин усунути сжиженой пропан-бутановой сумішшю, яку зберігають при звичайній температурі. Вона дешевше бензину, менш токсична, продовжує термін їхньої служби двигуна. Але біда у цьому, що природні запаси газу також небезмежні, як і нефти.

У «Таємничому острові «, опублікованій у 1874 р., Жуль Верн свідчить, що вугілля й інші копалини буде замінено новим паливом — водою, що з водню і кисню, які стануть невичерпними джерелами виробництва тепла й світла. Виявив горючість водню Я. ван Гельмонт. Це властивість робить водень основним претендентом звання палива майбутнього. У його згорянні в чистому кисні досягається температура до 2800оС. Таке полум’я легко плавить кварц більшість металів. Теплота згоряння водню в кисні дорівнює 142 650 кДж/кг.

Хімічне виробництво зараз основний постачальник водню, але безперспективний, оскільки ціна сировини, а їм найчастіше є вуглеводні, невблаганно росте. Електроліз найбільш прямий метод отримання чистого водню. Конкурентоспроможність електролізу визначається наявністю дешевою електроенергії. Існує ще безліч розроблених технічних пропозицій отримання водню, але найбільші сподівання на енергію ядерних электростанций.

Якщо порівняти енергію, отриману хімічним шляхом, з енергією, отриманої від эквивалентниго кількості речовини під час цепних реакцій розподілу важких елементів (плутонію, урану). Енергія згоряння 1 р деревини достатня у тому, щоб електрична лампочка в 100 Вт горіла 1 мин, а енергії згоряння 1 р має вугілля обох таких лампочок. Для висвітлення протягом години міста з лиця 60 000 жителів вистачить енергії 1 г урану-235. Енергія, залежить від 1 р важкого водню — компонента палива реакції термоядерного синтезу, в 7,5 рази більше, ніж у 1 р урану-235. На рік роботи АЕС потужністю 1 млн. кВт необхідно 30 — 50 т уранового палива, а для теплоелектростанції той самий потужності потрібно 1,6 млн. т мазуту чи 2,5 млн. т угля.

Зараз ядерна енергетика розвивається за шляху широкого впровадження реакторів на швидких нейтронах. У цих реакторах використовується уран, збагачений ізотопом 235U (щонайменше ніж 20%), а уповільнювача нейтронів непотрібен. Ядерна реакція — розподіл 235U — вивільняє нейтрони, що у реакцію з 238U :

238U+ 1n? 239U+?

92 0 92.

Ізотоп урану, є продуктом цієї реакції, швидко розпадається (Т½= 23 з), перетворюючись на ізотоп нептуния (Т½= 50 год), а той, своєю чергою, в ізотоп плутония:

239 239 0 ;

92U? 93 Np + 1 e.

239 239 0 ;

93Np? 94Pu + 1e.

239Pu значно більше стабільний ізотоп, як два наступних його попередника. Його, як та інших ізотопи плутонію, які утворюються в реакторі, можна використовувати як ядерного пального, зокрема в реакторах на швидких нейтронах.

Нині ядерна енергетика і реакторостроение — це потужна індустрія з великим обсягом капіталовкладень. Багатьом країн вона важлива стаття експорту. Для реакторів і допоміжного устаткування потрібні особливі матеріали, зокрема високої частоти. Завдання хіміків, металургів та інших фахівців — створення таких матеріалів. Над збагаченням урану також хіміки і інших суміжних профессий.

Зараз перед атомної енергетикою поставлено завдання витіснити органічне паливо з сфери виробництва електроенергії, але так ж із теплопостачання й у певною мірою з металургійної та хімічної промисловості шляхом створення реакторів энерготехнологического значения.

АЕС у перспективі знайдуть ще одне застосування — для водню. Частина отриманого водню будуть потреблятся хімічної промисловістю, другу частину послужить для харчування газотурбінних установок, які включаємо при пікових нагрузках.

Найважливіший воспроизводимый генератор планети — енергія Сонця. Роль хіміків лідера в освоєнні цієї енергії - те й створення матеріалів для сонячних батарей і перетворювачів, й розробка способів консервації енергії, зокрема термохімічних способів її накопичення в вигляді палива з високої калорійністю, наприклад водню, і навіть розробка сольових систем — накопичувачів энергии.

Ядерна й сонячна енергетика тісно сходяться з водневої енергетикою, під якої розуміють використання водневого пального, наприклад не транспорте.

Можливо, що у все вуглеводневе сировину піде на синтез різноманітних матеріалів. Паливом ж служитиме ядерне пальне чи якась інша вид топлива. Это одна з рішень сировинної та енергетичною проблем.

Як на мене, будь-який засіб вилучення енергії (у вигляді) у надрах Землі є сукупність позитивних і негативних рис, і на мою думку, переважають далеко ще не позитивні. На погляд, є тільки один практично безпечний спосіб видобутку енергії: активне використання енергії Сонця і вітру, виключаючи використання енергії вод Світового Океана.

Список що використовується литературы:

1. Журнали «Нафта Росії» 2000 р. №№ 5,9.

2. Журнали «Нафтопереробка і нафтохімія» 2000 р. №№ 1,2.

3. «Велика Енциклопедія 2000».

4. «Хімія і науково-технічний прогрес» И. Н. Семёнов,.

О.С. Максимов, А. А. Макареня. ———————————;

Реферат по хімії на тему:

«Нафтохімія і безвідходна технологія, чи сумісні они.

Чи вдасться нафтохімії, враховуючи, що запаси не безграничны.

Що це може надати зміну нефтехимии".