Нефтехимия и безотходная технология
Другие рефераты
Сегодня понятно всем, что кладовая Земли не бездонна. И если
необходимые (необходимое используется, а остальное идёт в отходы!) и легко
доступные (доступное сегодня!) полезные ископаемые извлекать так же, как и
это делалось и в начале века, то они быстро иссякнут. Конечно, мы знаем,
что ничто из ничего не возникает и не исчезает бесследно, т. е.
использованные вещества, материалы, отслужив свой век, разлагаются,
распадаются, но ведь химические элементы, из которых они состоят,
рассеиваются в биосфере. Задача состоят в том, чтобы устранить эти потери.
Научно-технический прогресс, дающий человеку много благ,
одновременно оказывает и отрицательное влияние на окружающую природу. В
результате сжигания топлива и других промышленных процессов за последние
100 лет в атмосферу выделено около 400 млрд. т оксида углерода (IV); его
концентрация в атмосфере возросла на 18%. За год в атмосферу выбрасывается
более 200 млн.т оксида углерода (II), более 50 млн.т оксидов азота.
Вредное воздействие на гидросферу оказывают продукты
нефтехимических предприятий.
Какой же выход видит наука, в частности химия, из создавшегося
экологического кризиса? Прежде всего это создание технологий, по которым
большая часть природных ресурсов, вовлекаемых в хозяйственный оборот,
должна будет преобразовываться в полезную продукцию. Ту часть, которую на
современном уровне развития науки и техники нельзя использовать, необходимо
обезвредить. Уже сегодня промышленные объекты имеют очистные сооружения
для сточных вод, газо- и пылеулавливающие устройства, внедряются замкнутые
системы водоснабжения, малоотходные технологические системы.
Для очистки воздуха и жидкостей от вредных примесей химики-
технологи применяют абсорбционные, адсорбционные и каталитические методы.
При абсорбации вредных веществ происходит их растворение во всём объёме
поглотителя или химическое взаимодействие в абсорбационной жидкости ( чаще
всего в воде) с реагентом. Процесс адсорбации основан на способности
некоторых мелкопористых веществ (уголь, силикагель) поглощать
растворённые или газообразные вещества своей поверхностью. Например, если
в камеру, где образуется нежелательный оксид серы (IV), ввести известняк,
негашёную известь или доломит CaCO3, MgCO3, то произойдёт реакция:
2CaO+2SO2+O2=2CaSO4
Сульфат кальция находит применение в сернокислотном производстве и
строительстве.
Известняк, а вернее, раствор карбоната кальция для улавливания
оксида серы (IV) применяется на ТЭС. К сожалению, это не решает
экологической проблемы полностью, так как образуются отходы в виде
сульфита кальция, идущего просто в отвал. Кроме того, затраты на
строительство сероулавливающих установок ныне действующих ТЭС составляют
50% стоимости всей станции.
Разработана комплексная схема переработки смолы пиролиза
этиленового производства. Схема включает процессы термополиконденсации,
фракционирования дистиллята, приготовления сажевого сырья с высоким
значением индекса корреляции и синтеза суперпластификатора - эффективной
добавки к бетонным смесям. На стадии термополиконденсации целевым продуктом
является высококачественный нефтяной пиролизный пек, обладающий низким
содержанием серы и мезогенными свойствами.
Из 1т. смолы пиролиза и реагентов, требуемых на стадии синтеза
суперпластификатора (серной кислоты, формалина, едкого натра), может быть
получено 370 кг нефтяного пека, 276 кг сырья для сажи, 1130 кг
суперпластификатора (в виде водного раствора с концентрацией 36%) и 32 кг
ароматической углеводородной фракции 70-180°С . Таким образом, по
применяемой технологии практически вся смола пиролиза превращается в ценные
товарные продукты. Углеводородные газы, получаемые на стадии
термополиконденсации (выход 2-3%), могут быть утилизированы путем дожига в
трубчатой печи. Сточная вода процесса термополиконденсации используется при
синтезе суперпластификатора. Для основных продуктов процесса выполнены
токсикологические испытания и технологические испытания в производстве
бетона, искусственного графита и технического углерода (сажи).
Сейчас создана технология термокаталитической переработки тяжелых
нефтяных остатков (мазутов, гудронов) с получением низкомолекулярных
олефинов, легких дистиллятных продуктов и остатка с низким содержанием
асфальтенов и металлов. В качестве катализаторов используются доступные и
недорогие материалы. Преимуществом технологии по сравнению с известными
способами переработки нефтяных остатков является низкий выход кокса при
высокой степени конверсии; технология гидрооблагораживания широкой
газойлевой фракции термокаталитической переработки нефтяных остатков с
высоким выходом (до 70 % на сырье) дизельной фракции;
Кроме того созданы технологии комплексной безостаточной переработки
гудрона с выпуском высококачественного дорожного битума (компаунды асфальта
с tразм. = 70о С с сырьем), сырья каталитического крекинга (деасфальтизат с
содержанием тяжелых металлов не более 10-15 ppm), высоковязкого масла для
редукторов, трансмиссии и связующего для брикетирования углей.
Экологической химией разрабатываются отдельные промышленные
производства по схеме биоценозов, в которых виды живых организмов связаны
между собой так, что не происходит "выпадения" из круговорота химических
элементов или веществ: отходы одного предприятия служат сырьём для другого.
Создаются системы комплексного производства путём территориального и
функционального объединения производств, использующих разные стороны
используемого сырья.
Вся история развития цивилизации - поиск источников энергии. Это
весьма актуально и сегодня. Ведь энергия - это возможность дальнейшего
развития индустрии, получение устойчивых урожаев, благоустройство городов и
оказание помощи природе в залечивании ран, нанесённых ей цивилизацией.
Поэтому решение энергетической проблемы требует глобальных усилий. Свой
немалый вклад делает химия как связующее звено между современным
естествознанием и современной техникой.
В течение 80 лет одни основные источники энергии сменялись
другими: дерево заменили на уголь, уголь - на нефть, нефть - на газ,
углеводородное топливо - на ядерное. К началу 80-х годов в мире около 70%
потребности в энергии удовлетворялось за счёт нефти и природного газа, 25%
- каменного и бурого угля и лишь около 5% - других источников энергии.
Сейчас наиболее крупными потребителями органического топлива
являются промышленность и тепловые электростанции. Из всего используемого
топлива около 20% идёт на производство электроэнергии, 30% - на получение
так называемой низкопотенциальной теплоты (отопление помещений, горячая
вода и т.д.), 30% - на автономный транспорт (авиация, морской и
автотранспорт). Около 20% топлива потребляет химическая и металлургическая
промышленность.
В век научно-технического прогресса проблема нехватки
энергетических ресурсов особенно обострилась, так как растущая техника
требует всё больше и больше "питания" в виде электроэнергии, органического
топлива и пр. Но кому же решать эту проблему как не самому НТП. И для этого
есть все данные сегодня и в перспективе.
Поскольку среди видов горючего наиболее дефицитным является жидкое,
во многих странах выделены крупные средства для создания рентабельной
технологии переработки угля в жидкое (а также газообразное) топливо. В этой
области сотрудничают учёные России и Германии. Суть современного процесса
переработки угля в синтез-газ заключается в следующем. В плазменный
генератор подаётся смесь водяного пара и кислорода, которая разогревается
до 3000оС. А затем в раскалённый газовый факел поступает угольная пыль, и в
результате химической реакции образуется смесь оксида углерода (II) и
водорода, т.е. синтез-газ. Из него получают метанол: CO+2H2=СH3OH.
Метанол может заменить бензин в двигателях внутреннего сгорания.
В плане решения экологической проблемы он выгодно отличается от нефти,
газа, угля, но, к сожалению, теплота его сгорания в 2 раза ниже, чем у
бензина, и, кроме того, он агрессивен по отношению к некоторым металлам,
пластическим массам.
История развития нефтяной индустрии короче, чем угольной. Хотя
нефть использовалась с античных времён для освещения и как топливо,
неудержимые темпы роста её добычи и использования тесно связаны с
созданием авто- и авиатранспорта. Начиная с 1854 г. простой перегонкой
нефти стали получать керосин. Низкокипящие фракции не использовалисяь. В
1913 г. американец У. Бартон разработал термический крекинг-процесс,
который дал возможность не только производить до 50% бензина из нефти, но и
осуществлять гидрогенизацию ненасыщенных углеводородов, образующихся во
время крекинга. Например, в 1928 г. по крекинг-процессу из 195 млн. м3
нефти было полученно 62 млн. м3 бензина,18 млн. м3 керосина, 7 млн .м 3
смазочных масел, остальное - газойль, мазут, парафин, асфальт и др.
А нельзя ли бензин заменить газом? Впервые исседования по
применению сжатого природного газа в транспорте велись в 30-х годах, а в 50-
х на дорогах только нашей страны было 20000 автомобилей, работающих на
таком горючем. Появившийся дешёвый бензин оказался вне конкуренции. Но в
связи с повышение цен
| |  скачать работу |
Другие рефераты
| 
