Состав, переработка нефти и экологические проблемы, связанные с ней. Экологические проблемы переработки нефти


Экологические проблемы переработки нефти ПРЕЗЕНТАЦИЮ ПОДГОТОВИЛА УЧЕНИЦА 10

Экологические проблемы переработки нефти ПРЕЗЕНТАЦИЮ ПОДГОТОВИЛА УЧЕНИЦА 10 КЛАССА МКОУ «КРАСНОМАКСКАЯ СОШ» КАТАЕВА АЛИСА

Углеводородные системы в виде нефти, продуктов ее переработки, а также газоконденсаты оказывают крайне негативное воздействие на среду обитания человека, в частности, воду, почву и воздух. В настоящее время предприятия топливно– энергетического комплекса России, в том числе специализирующиеся на добыче и переработке нефти, являются крупнейшими промышленными источниками загрязнения окружающей среды. Так как на их долю приходится более 48% выбросов различных токсичных веществ в атмосферу, 30% – твердых отходов, 27% – сбросов загрязненных вод и более 70% – от общего объема парниковых газов, с учетом того, что, загрязняя окружающую среду, предприятия топливно-энергетического комплекса несут значительные финансовые потери. По подсчетам специалистов в настоящее время количество нефтепродуктов в водоемах мегаполисов превышает допустимую норму концентрации от 9 до 15 раз, тогда как в сельской местности ежегодно тысячи гектаров земли полностью или в лучшем случае частично исключаются из хозяйственного оборота на неопределенный срок.

Почвенный покров и нефть В СВЯЗИ С ЭТИМ, ВОПРОС ОЧИСТКИ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ОТ НЕФТЯНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ С ИХ ПОСЛЕДУЮЩЕЙ ТРАНСФОРМАЦИЕЙ ЯВЛЯЕТСЯ ПРИОРИТЕТНЫМ ДЛЯ СКОРЕЙШЕГО РАЗРЕШЕНИЯ. К СОЖАЛЕНИЮ, В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ СПЕЦИАЛИСТЫ НЕ РАСПОЛАГАЮТ АТТЕСТОВАННЫМИ МЕТОДАМИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ СОДЕРЖАНИЯ НЕФТИ И ПРОДУКТОВ, ЕЕ ТРАНСФОРМАЦИИ В ПОЧВЕ, А ТАКЖЕ НОРМАТИВАМИ ОТНОСИТЕЛЬНО ДОПУСТИМОГО СОДЕРЖАНИЯ ДАННЫХ ПРОДУКТОВ В ПОЧВАХ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ. В ТОМ ЧИСЛЕ, И НОРМАТИВОВ ИХ ОСТАТОЧНОГО СОДЕРЖАНИЯ ПОСЛЕ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ РЕКУЛЬТИВАЦИОННЫХ РАБОТ НА ПОЧВАХ РАЗЛИЧНОГО ХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ, ЧТО В СВОЮ ОЧЕРЕДЬ ПРОВОЦИРУЕТ ОБРАЗОВАНИЕ МНОЖЕСТВА ПРОБЛЕМ И НЕДОПОНИМАНИЯ ВО ВЗАИМООТНОШЕНИЯХ МЕЖДУ ПРЕДПРИЯТИЯ ТОПЛИВНО–ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА И ПРИРОДООХРАННЫМИ СЛУЖБАМИ, РЕЗУЛЬТАТОМ ЧЕГО ЯВЛЯЕТСЯ ЗАТРУДНЕНИЕ ПЛАНИРОВАНИЯ И ПРОВЕДЕНИЯ РЕКУЛЬТИВАЦИОННЫХ РАБОТ С ПОСЛЕДУЮЩЕЙ ПРИЕМКОЙ ЗЕМЛИ. ПРОБЛЕМА ВЫБРОСОВ ГАЗОВ И ПЫЛИ ЯВЛЯЕТСЯ НЕ МЕНЕЕ АКТУАЛЬНОЙ, ТАК КАК РЕЗУЛЬТАТОМ ДАННОГО ЯВЛЕНИЯ ЯВЛЯЕТСЯ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В ВИДЕ ПОВЫШЕННОЙ ЗАГАЗОВАННОСТИ И ЗАПЫЛЕННОСТИ. В КАЧЕСТВЕ ПРИМЕРА В СОВРЕМЕННЫХ РЕАЛИЯХ ПОСРЕДСТВОМ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ В АТМОСФЕРУ ВЫБРАСЫВАЕТСЯ БОЛЕЕ 1050 ТЫСЯЧ ТОНН ВРЕДНЫХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ, С ДОЛЕЙ УЛОВА НА СПЕЦИАЛЬНЫХ ФИЛЬТРАХ НЕ БОЛЕЕ 47% ОТ ОБЩЕГО ОБЪЕМА. В ОСНОВНОЙ СОСТАВ ВЫБРОСОВ ТОПЛИВНО–ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ В АТМОСФЕРУ СОСТАВЛЯЮТ: УГЛЕВОДОРОДЫ – 23%, УГЛЕРОДЫ – 7, 3%, СЕРА – 16, 6%, АЗОТ – 2%.

Вред атмосфере По подсчетам специалистов российская нефтеперерабатывающая промышленность в процессе деятельности выбрасывает в атмосферу более 0, 45% перерабатываемого сырья, в то время как аналогичная промышленность в более цивилизованных и экономически развитых стран мира строго придерживается уровня не более 0, 1% выбросов в атмосферу. Кроме того, практически непоправимый вред окружающей среде наносится факельными хозяйствами нефтеперерабатывающих производств, так как в процессе сжигания топлива в факельных печах образуются аэрозольные частицы, являющиеся продуктом конденсации углерода и бензапирена также являющегося канцерогенным углеводородом. В настоящее время в экологические проблемы переработки нефти также входит проблема загрязнения нефтью и нефтепродуктами гидросферы, предусматривающая риск полного загрязнения водного бассейна планеты, начиная от небольших рек и водоемов и заканчивая Мировым океаном. В том же списке имеется проблема загрязнения нефтью и нефтепродуктами грунтовых вод, так как сточные воды нефтеперерабатывающих производств несут в водоемы значительное количество вредных веществ – продуктов нефтепереработки в виде хлоридов, сульфитов, фенолов, взвешенных веществ, солей тяжелых металлов, соединений азота и прочих «благоприятно» воздействующих на окружающую среду в целом, и в частности здоровье человека. Следует отметить, что и природные катаклизмы в виде гигантских волн– цунами, землетрясений и им подобных сопровождаются затоплением и танкеров с нефтепродуктами, а также разрушением портовых нефтехранилищ и нефтебаз.

Экологические проблемы переработки нефти берут свое начало уже на стадии разработки месторождения нефтяного сырья и его транспортировки на нефтеперерабатывающие предприятия, так как в процессе добычи нефти образуются основные загрязнители окружающей среды в виде углеводородов, составляющих около 50% от общего выброса. На долю оксида углерода приходится 47, 4%, тогда как на долю различных твердых веществ – 4, 3%, с учетом того, что на долю улавливания вредных веществ приходится не более 2, 5%. По данным статистики на нефтегазовом комплексе ежегодно происходит более 60 крупных аварий и более 20 тысяч случаев, влекущих впоследствии крупные розливы нефти с ее попаданием в водоемы, гибель рабочих нефтеперерабатывающих производств и большие материальные затраты. Причем следует учитывать, что эти данные нельзя считать сколько-нибудь полными и достоверными, так как большинство крупных аварий скрываются от общественности. Транспортировка нефти на нефтеперерабатывающие предприятия также сопровождается не менее остростоящими проблемами. В настоящее время транспортировка нефти от мест добычи до нефтеперерабатывающих предприятий осуществляется либо по трубопроводам, либо водным путем посредством танкеров или по железной дороге в специальных железнодорожных цистернах. Максимально экономически выгодной считается транспортировка по трубопроводам, так как в данном случае себестоимость прокачки нефти в несколько раз ниже стоимости транспортировки по железной дороге или водным путем. Однако транспортировка нефти по трубопроводам сопровождается с серьезными экологическими проблемами, так как применяемые трубы диаметром от 300 до 1200 мм подвержены образованию коррозии и отложению парафинов и смол, содержащихся в нефти внутри труб, в результате чего без должного технического обслуживания они со временем забиваются и лопаются. В итоге нефть попадает в почву и воду. По подсчетам специалистов большинство аварий на трубопроводах провоцируют необратимые повреждения природных биоценозов. На территории России средняя дальность перекачки нефти составляет 1500 км, что также требует технического контроля нефтепроводов по всей длине со своевременным ремонтом и реконструкцией. Процесс переработки нефти представляет собой многоэтапную процедуру по разделению нефти на фракции – первичная переработка, с последующим изменением молекулярной структуры отдельных фракций – вторичная переработка. Следует учитывать, что процесс переработки нефти не является безотходным, в результате чего значительное количество токсичных веществ попадает в окружающую среду.

В настоящее время основным и неоспоримым источником загрязнения окружающей среды являются нефтеперерабатывающие заводы, так как именно они в каждой стране мира выбрасывают в атмосферу ежедневно неприемлемое количество вредных веществ в плане экологической безопасности не только в атмосферу, но и в воду, и почву. Основным источником образования вредных веществ являются процессы каталитического крекинга, образующие более 100 наименований вредных веществ, входящих в состав выбросов. Среди них вредные для окружающей среды и здоровья человека: тяжелые металлы, оксиды четырехвалентной серы, оксиды четырехвалентного азота, диоксины, угарный газ, углекислота, бензол, плавиковая кислота, хлор и прочие.

Практически все эти вещества являются смертельно опасными для любого живого существа, так как за короткий срок провоцируют патологии дыхательной системы, и в частности такие заболевания как бронхит, бронхиальная астма и асфиксия. Газообразные выбросы содержат в своем составе большое количество твердых частиц, также оседающих на слизистых оболочках дыхательных путей и тем самым затрудняющих нормальные процессы респирации. Кроме того выбросы в окружающую среду оксидов азота и серы вкупе с соединениями алканового ряда провоцируют формирование парникового эффекта с последующим изменением климата на планете, и совершенно не в лучшую сторону. Большинство вырабатываемых нефтеперерабатывающими производствами газов, попадая в атмосферу, взаимодействуют с водой, результатом чего становится образование кислот впоследствии попадающих на поверхность земли в виде кислотных дождей, губительно влияющих на все без исключения живые организмы. Кроме того компоненты выбросов нефтеперерабатывающих производств вступают в реакцию с озоном стратосферы, разрушают его и тем самым образовывают озоновые дыры. Что также губительно для всех живых существ, населяющих планету и подвергающихся через озоновые дыры жесткому воздействию коротковолнового ультрафиолетового излучения, представляющего собой сильнейший мутаген.

Загрязнение вод мирового океана Экологические проблемы переработки нефти не минули и мировой океан. Конструктивно сточные воды нефтеперерабатывающих производств отводятся посредством двух различных систем канализации, с повторным использованием сточных вод первой системы. Тогда как воды второй системы канализации отводятся непосредственно в естественные водоемы с обогащением их состава загрязняющими веществами в виде фенолов, бензолов, алканов, алкенов и прочих углеводородных соединений. Как показала практика, процедура очистки сточных вод нефтеперерабатывающих предприятий является полностью неэффективной.

Как же остановить загрязнение нашей планеты? Найти чёткую и продуманную программу инвестиций в нефтяную промышленность. Организовать единый Российский банк нефти и газа, государственная внешнеторговая фирма, включающая представителей предприятий, добывающих, перерабатывающих и транспортирующих нефть и газ. Это позволит приостановить хаотичные бартерные сделки, подрывающие интересы государства. Создать необходимую систему нормативных актов, обеспечивающую твёрдую законодательную базу для работы с иностранными компаниями по совместной разработке наиболее сложных месторождений. Стабилизировать объёмы геологоразведочных работ с целью восполнения запасов нефти и газа.

present5.com

Состав, переработка нефти и экологические проблемы, связанные с ней

Теоретический лицей № 2 г. Тараклии

Интегрированный урок химии - биологии - географии в 10 классе

Учителя:Дулапчи З. П. -учитель химии

Червень О. С. – учитель биологии

Чолак М.В. – учитель географии

Тема: Состав, переработка нефти и экологические проблемы, связанные с ней.

Цели урока:

  • Познакомить с составом нефти и способами ее переработки.
  • Рассмотреть основные международные грузопотоки нефти, определить страны, которые остаются ведущими экспортерами нефти.
  • Перспективы развития нефтеперерабатывающей промышленности. Познакомить с экологическими проблемами, связанными с переработкой нефти.
Ход урока.

Учитель химии.

Опрос домашнего задания:

  1. Состав и применение природного газа.
  2. Состав и применение нефтяного газа.
Работа по разноуровневым карточкам:

1. Осуществить превращения:

Записать в тетради тему урока. Прочитать цели урока.

Мы рождаемся и живем в мире продуктов и вещей, полученных из нефти. В истории человечества были каменный и железный периоды. Как знать может быть историки назовут нефтяным или пластмассовым наш период. Нефть – является наиболее титулованным видом полезных ископаемых. Ее величают и «королевой энергетики» и «царицей плодородия». А ее королевский сан в органической химии – «черное золото». Нефть создала новую отрасль промышленности – нефтехимию, она же породила ряд экологических проблем.

^

Нефть известна человечеству с давних времен. На берегу Евфрата она добывалась 6-7 тыс. лет до н. э. Использовалась она для освещения жилищ, для бальзамирования. Нефть являлась составной частью зажигательного средства, вошедшего в историю под названием «греческого огня». В средние века она использовалась главным образом для освещения улиц.

Вначале 19 века в России из нефти путем перегонки было получено осветительное масло, названное керосином, который использовался в лампах, изобретенных в середине 19 века. В тот же период в связи с ростом промышленности и появлением паровых машин стал возрастать спрос на нефть как источник смазочных веществ. Внедрение в конце 60-х гг. 19 века бурения нефтяных скважин считается зарождением нефтяной промышленности.

На рубеже 19-20 веков были изобретены бензиновый и дизельный двигатели. Это привело к бурному развитию добычи нефти и способов ее переработки.

Нефть-это «сгусток энергии». Используя всего лишь 1 мл этого вещества, можно нагреть на один градус целое ведро воды, а для того чтобы вскипятить ведерный самовар, нужно менее половины стакана нефти. По концентрации энергии в единице объема нефть занимает 1 место среди природных веществ. Даже радиоактивные руды не могут конкурировать с ней в этом отношении, так как содержание в них радиоактивных веществ настолько мало, что для извлечения 1 мг ядерного топлива надо переработать тонны горных пород.

Залежи сырой нефти и газа возникли 100-200 миллионов лет назад в толще Земли. Происхождение нефти- одна из сокровенных тайн природы.

Существует 2 теории происхождения нефти: неорганическая теория и органическая теория. Неорганическая теория- нефть образуется на основе карбидов металлов.

В нефти встречаются углеводороды сложного строения: половые гормоны, холестерин. Теория органического происхождения: произошла нефть на основе мельчайших организмов при их отмирании. В итоге на основе белков и жиров этих организмов получилась нефть.

Современная наука имеет веские доказательства того, что в доисторические времена микроскопические морские растения и животные оказались включенными в осадочные породы, образовавшиеся на дне моря. В результате все более глубокого погребения под толщей осадочных пород органические вещества подверглись воздействию высоких температур и давления, что привело к их термическому разложению и образованию нефти и газа.

Учитель химии: А сейчас познакомимся с физическими свойствами нефти.

Л.о.№1^ Ход работы:

  1. Рассматриваем пробирку с нефтью (масленичная жидкость, темно-бурого цвета, почти черного с характерным запахом.)Нефть не напоминает по запаху бензин, с чем ассоциируется представление о ней. Аромат нефти придают сопутствующий сероуглерод, остатки растительных и животных организмов.
  2. Растворяем нефть в воде (не растворяется, на поверхности образуется пленка). Плотность пленки меньше воды, поэтому она находится на поверхности.
^ О влиянии нефти (продолжение Л.о. обмакивание пера в стакан с водой на поверхности которой пленка из нефти).

Сообщение ученика: «Нефтяная чума».

«Нефтяная чума» появилась не сегодня и не внезапно. Еще в 1922 году в Великобритании принято постановление, запрещающее слив нефти в ее территориальные воды. В дальнейшем заключались международные соглашения, проводились международные совещания, создавались советы и комитеты по борьбе с нефтяным загрязнением морей. Но благополучного решения проблемы пока не видно.

Ежегодно в мировой  океан по тем или иным причинам сбрасывается от 2 до 10 млн. тонн нефти. Аэрофотосъемкой со спутников зафиксировано, что уже почти 30% поверхности океана покрыто нефтяной пленкой. Особенно загрязнены воды Средиземного моря, Атлантического океана и их берега.

Источников поступления нефти в моря и океаны много: это сброс очистных вод, принос загрязняющих компонентов реками. В настоящее время из каждых 10 добываемых в море тонн нефти 7-8 тонн доставляется к местам потребления морским транспортом. Почти каждый год случаются крупные катастрофы. В 1967 году произошла авария супертанкера «Тори Каньон» у берегов Западной Европы. В море6 попало 120 тыс. тонн нефти. Огромное нефтяное пятно обезобразило прибрежные воды и берега Франции и Англии. Погибло 50 тыс. водоплавающих птиц, т.е. 90% морских птиц этих районов.

Если перечислять все происходившие за последние годы аварии судов, получится громадный список. А всего 1 литр попавшей в воду нефти лишает кислорода, столь необходимого рыбам, 40 тыс. литров морской воды.

1 тонна нефти загрязняет 12 км2 поверхности океана. Личинкам некоторых морских рыб необходимо сделать первый глоток воздуха. Нефтяная пленка не позволяет этого сделать, и они гибнут.

Икринки многих рыб развиваются в приповерхностном слое воды. Опасность встречи с нефтью здесь особенно велика. На 1 гектаре морской поверхности может погибнуть более 100 миллионов рыбок, если имеется нефтяная пленка. Чтобы ее получить достаточно вылить 1 литр нефти.

Некоторые составные части нефти несут гибель морским беспозвоночным и Ракообразным животным. Моллюски, например, накапливают канцерогенные вещества, извлекаемые ими из нефти.

Трудно перечислить все беды, которые причиняет «нефтяная чума» океану.

^ Нефть природная смесь углеводородов различной молекулярной массы, содержащих от 5 до 50 атомов углерода. В состав нефти входят следующие классы органических соединений:

  • алканы
  •  циклопарафины
  • ароматические углеводороды
В основном в состав нефти входят алканы, как линейного так и разветвленного строения. В ней найдены все изомеры гексана, гелтана. Кроме углеродов нефть содержит:

Состав нефти различных месторождений различен.

^

Слово «нефть» появилось в русском языке в 17 веке и происходит от арабского «нафата», что означает «извергать». Так называли в 4-3 тыс. до н. э. жители Месопотамии- древнего очага цивилизации- легковоспламеняющуюся маслянистую черную жидкость, которая действительно иногда извергается на поверхность земли в виде фонтанов.

Поэтому, с древних времен и до середины 19 века нефть добывали там, где она изливалась в виде источников, проходя по разломам и трещинам в горных породах. Но когда начали ее искать вдали от мест непосредственного выхода нефти, возникли вопросы: как это делать? где бурить скважины?

В ходе долгих геологических исследований, было установлено, что нефть скорее всего будет там, где мощные пласты осадочного чехла смяты в складки и разорваны тектоническими движениями земной коры, образуя куполовидные изгибы пластов, так называемый антиклинальный тип природного скопления углеводородов, называемый залежью. Участки земной коры, содержащей одну или несколько таких залежей, называют месторождениями.

В мире открыто более 27 тыс. нефтяных месторождений, но лишь небольшая их часть (1%) содержит ¾ мировых запасов нефти, а 33 супергиганта- половину мировых запасов.

Анализируя распределения мировых разведанных ресурсов нефти по регионам и странам,  приходим к выводу, что исключительная роль приходится на Юго-Западную Азию, а именно 2/3 мировых ресурсов нефти залегают в странах Персидского залива (СА, Ирак, ОАЭ, Кувейт, Иран).

Предлагаю используя данные выполнить задание №1(отметить на контурной карте 10 первых стран мира  по разведанным ресурсам нефти).

^ Нефть перерабатывают на нефтеперерабатывающих заводах.

Способы переработки нефти:

  1. Физический метод (первичная переработка самой нефти)
  2. Химический метод (вторичная  переработка, т. к. перерабатывается не сама нефть, а фракции, полученные в процессе первичной переработки)
^ Перегонку нефти осуществляют в установке, которая состоит из трубчатой печи и ректификационной колонны. По трубопроводу подается нефть, где она нагревается до t=320-3500 и в виде смеси жидкости и паров поступает в колонну. Внутри она имеет горизонтальные перегородки с отверстиями, так называемые тарелки. Пары нефти подаются в колонну через отверстия, поднимаются вверх, при этом они постепенно охлаждаются и сжижаются. Менее летучие получаются на первых тарелках, боле летучие поднимаются вверх. При этом выделяют следующие фракции (заполнить таблицу).
Фракции Состав фракции t кипения Применение
       
Остаток после перегонки (мазут) также подвергают вакуумной перегонке (при пониженном давлении) и получают: солярные масла (дизельное топливо), смазочные масла (машинные, цилиндровые), оставшаяся часть гудрон. Недостаток перегонки малый выход бензина (20%). (Спросить заполненную таблицу).

^ (Выход бензина до 70%). Крекинг- слово произошло от «тухрек»- раскалывать, расщеплять. Способ изобретен русским инженером в 1891 г., в России начал осуществляться только после Октябрьской революции. Цель- получение бензинов, непредельных углеводородов. Сырье- соляровые фракции. Условия- t=470-5500. Р=2-7 Мпа. Процесс крекинга заключается в расщеплении молекул углеводорода с длинной углеродной цепью на более короткие под действием высокой t.

При термическом крекинге образуется много микромолекул газообразных углеводородов, которые можно использовать как сырье для получения спиртов, карбоновых кислот, В.М.С.(полиэтилен). Бензин низкого качества. В мире всего 10%  получают термического крекинга.

Каталитический крекинг, при нем расщепление углеводородов происходит при более низкой t  (450-5000) с применением катализаторов, процесс происходит с большой скоростью. Бензин более высокого качества, т. к. наряду с реакциями расщепления идет реакция изомеризации и образуются разветвленные углеводороды. Непредельных углеводородов содержится меньше, поэтому он более устойчив при хранении. Получают преимущественно авиационный бензин.

Пиролиз- наиболее жесткая форма термического крекинга, t больше 7000. Получают газообразные вещества (этилен, ацетилен). Сырье любое (от природного газа до нефти).

Риформинг- это процесс ароматизации бензина. Получают бензин высоких качеств и много ароматических углеводородов.

 Таким образом, мы познакомились с основными способами переработки нефти.

^

НПЗ, занимающееся переработкой нефти различные виды топлива (бензин, керосин, мазут) располагаются в основном в районах потребления. Поэтому в мировом хозяйстве образовался огромный территориальный разрыв между районами ее добычи и потребления. Выясним, почему?

В настоящее время нефть добывается более, чем в 80 странах мира. Между экономически развитыми и развивающимися странами мировая добыча (приближающаяся к 3,5 млрд. тонн) распределяется примерно поровну.

Чуть более 40% приходится на страны ОПЕК, а из отдельных крупных регионов особо выделяется Зарубежная Азия- прежде всего благодаря странам Персидского залива.

Проанализируем данные, так, на страны Персидского залива приходится 2/3 мировых разведанных запасов нефти и около 1/3 ее мировой добычи. 4страны этого региона добывают более 100 млн. тонн нефти в год каждая, при этом в данном списке лидирует СА, занимающая 1 место в мире. Остальные же регионы по размерам добычи нефти распределяются в таком порядке: Латинская Америка, Северная Америка, Африка, СНГ, Северная Европа. При этом большая часть энергоресурсов, прежде всего нефти , добываемой в развивающихся странах вывозится в США, Западную Европу, Японию, которые будут всегда испытывать высокую зависимость топливного импорта в промышленности.

В результате между многими странами и континентами образовались устойчивые «энергетические мосты»- в виде мощных, прежде всего океанических, нефтяных грузопотоков.

Таким образом ведущими экспортерами нефти в настоящее время остаются страны ОПЕК (почти ОПЕК 2/3 мирового экспорта), Мексика и Россия. Отсюда наиболее мощные экспортные грузопотоки нефти имеют следующие направления:

Закрепляя предложенный материал, выполните задание №2 на контурных картах. Отметьте основные грузопотоки нефти.

^ Нефть используется в мировом  хозяйстве, не только как энергоресурс, но и широко применяется в химической промышленности.

Сообщение ученика:  Применение бензина широко распространенно в автомобильной промышленности. Лигроин используется как горючее для тракторных двигателей, керосин- для реактивных авиационных двигателей, газойль – дизельное топливо. Из мазута получают солярные масла- дизельное топливо, смазочные масла, вазелин, парафин. В настоящее время наибольшую ценность среди нефтепродуктов представляют бензиновая и керосиновая фракции. Причем первая применяется не только как горючее для химической промышленности. В процессе крекинга нефти полученные продукты применяют: в получении взрывчатых веществ, лекарственных мазей, мазей для приготовления парфюмерных изделий, волокна лавсана, растворителей, бутадиенового каучука, бутадиенстирольного каучука, горючего для двигателей внутреннего сгорания.   

^ Продукты переработки нефти широко используются, но они создали большие экологические проблемы.

Сообщение ученика: Средний состав отработанных газов:

  • Оксид углерода СО- угарный газ. Ядовитый газ без цвета и запаха. При вдыхании связывается с гемоглобином крови. Небольшие концентрации вызывают головокружение, головную боль, чувство усталости и замедление реакции у водителя. Высокая концентрация даже при кратковременном воздействии может привести к смерти. Кислородное голодание прежде всего разрушает головной мозг и особенно пагубно для сердечной мышцы, вызывает заболевание сердца- стенокардию.
  • Альдегиды. Относятся к отравляющим веществам, раздражающе действуют на глаза, дыхательные пути, поражая почки и печень.
  • Оксиды азота. Растворяясь в воде, образуют азотистую и азотную кислоты, являются причиной кислотных дождей. Эти же кислоты образуются в верхних дыхательных путях организма, разъедая их.
  • Сажа. Чем больше сажи, тем чернее дым. Сажа действует на органы дыхания, как любая пыль, но самое страшное, что на поверхности частиц сажи оседают канцерогенные вещества.
  • Канцерогенные вещества /в частности бензпирен/. Очень опасны для человека даже при малой концентрации, поскольку накапливаются в организме, эти вещества вызывают раковые заболевания.
  • ^ Яды, поражающие центральную нервную систему, желудочно-кишечный тракт, нарушающие процессы обмена веществ. Соединения свинца накапливаются в организме до опасных концентраций. Вблизи автомагистралей они накапливаются в почве и растениях.
  • ^ С парами воды в атмосфере образует серную кислоту. Длительное вдыхание вызывает нарушения деятельности нервной системы.
Таким образом, продукты переработки нефти отрицательно действуют на организм человека, но без автомобиля трудно представить сейчас жизнь людей, поэтому необходимо искать новые безопасные виды топлива, либо изменять конструкцию двигателей, чтобы сделать их более безопасными для человека.

^

Несмотря на многочисленные серьезные проблемы, связанные с добычей и переработкой  нефти на территории России из-за Особенностей ГП страны, суровости ее климата, необходимости преодолевать огромные расстояния- топливная, в том числе нефтяная промышленность имеет гораздо большее значение, чем в других странах.

Проведу краткий обзор современного развития данной отрасли в стране.

Так, около 2/3 российской нефти добывается в Тюменской области. Около ¼ нефти добывается в Волго-Уральском районе. На все остальные районы приходится лишь 7-8% общероссийской нефти.

Недавно начались разработки нефти в перспективных районах- на шельфах Баренцево и Охотского морей. Эти районы находятся в очень суровых условиях, и добыча обойдется еще дороже. Поэтому все более значимой становится экономия нефти и нефтепродуктов: использование автомобилей с меньшими затратами бензина сокращение жидкого топлива для отопления.

Необходимо, также отметить о том, что на территории Биробиджанского района найдены залежи нефти, в дальнейшем необходима государственная разведывательная работа по определению целесообразности разработки данного месторождения.

Необходимо отметить огромную значимость этого сырья для внешней торговли России. Так, Именно Благодаря вывозу топлива наша страна имеет возможность ввозить продовольствие, товары народного потребления, оборудование. Более того, эта отрасль- одна из основных плательщиков налогов в государственный бюджет.

Учитель химии: Самостоятельная работа.

Биология

  1. На какие природные сферы и как влияет нефть и продукты ее переработки?
  2. Какие меры применяются для очистки воды от нефти?
Химия
  1. Перечислите продукты, получаемые при перегонке нефти.
  2. Сравните термический и каталитический крекинг.
География
  1. Как называется международная организация стран –экспортеров нефти?
  2. Какая страна в мире занимает первое место по добыче нефти?

pochit.ru

Переработка нефти. Экологические проблемы

МОУ «Новогремяченская СОШ»

Урок по химии

в 10 классе

Переработка нефти. Экологические проблемы

Учитель: Андриенко

Наталья Валентиновна

2009-2010 уч.г.

Цели:

  • актуализировать знания учащихся об основных источниках углеводородов;
  • создать условия для активной самостоятельной работы детей;
  • формировать умение видеть перспективы развития и основные подходы к решению проблем современности;
  • формировать гуманное отношение к биосфере и человечеству в частности;
  • формировать активную жизненную позицию учащихся при оценке глобальных проблем человечества;
  • развивать навыки коммуникативной культуры и умение сотрудничества при работе в группе.

Ход урока. I.Организационный момент.

II.Подготовка к восприятию нового материала.

1. Выступления учащихся.

?1.Что собой внешне представляет нефть и каков состав этой жидкости?

Нефть и ее состав

Нефть - маслянистая жидкость от светло-коричневого до темно-бурого, почти черного цвета, с характерным запахом, в воде не растворяется, образует на поверхности воды пленку, не пропускающую воздух. Нефть – это сложная смесь насыщенных и ароматических углеводородов, циклопарафинов, а также некоторых органических соединений, содержащих гетероатомы – кислород, серу, азот и др. Каких только восторженных имен не давали люди нефти: и «черное золото», и «кровь земли». Нефть и в самом деле заслуживает нашего восхищения и благодарности.

По составу нефть бывает: парафиновая – состоит из алканов с прямой и разветвленной цепью; нафтеновая – содержит предельные циклические углеводороды; ароматическая – включает ароматические углеводороды (бензол и его гомологи). Несмотря на сложный компонентный состав, элементный состав нефти более-менее одинаков: в среднем 82-87% углерода, 11-14% водорода, 2-6% других элементов (кислород, сера, азот).

Нефть Содержание углеводородов в весовых %
Парафины (алканы) Нафтены (циклоалканы) Ароматические
Грозненская парафинистая 41 47 12
Туймазинская 37 38 24
Доссорская 17 73 9
Шимбайская 35 30 31
Ромашкинская 41 32 27

Немного истории

В 1859 г. в США, в штате Пенсильвания 40-летний Эдвин Дрейк с помощью собственного упорства, денег нефтяной компании и старого парового двигателя пробурил скважину глубиной 22 метра и извлек из нее первую нефть.

Приоритет Дрейка как пионера в области бурения скважин оспаривается, однако его имя все равно связано с началом эры. Нефть обнаружили во многих частях света. Человечество наконец приобрело в большом количестве превосходный источник искусственного освещения… и не только. Не за горами автомобильная эра, пластмассы и многое другое.

?2.Можно ли выразить состав нефти одной формулой?

Состав нефти непостоянный. Нефть это смесь углеводородов.

?3.Какие существуют теории происхождения нефти? Каково происхождение нефти?

В среде ученых доминировали две основные концепции: органическая и неорганическая. Согласно первой концепции, органические остатки, захороненные в осадочных породах, с течением времени разлагаются, превращаясь в нефть, уголь и природный газ; более подвижные нефть и газ затем скапливаются в верхних пластах осадочных пород, имеющих поры. Другие ученые утверждают, что нефть образуется на «больших глубинах в мантии Земли».

Русский ученый-химик Д.И.Менделеев был сторонником неорганической концепции. В 1877г. он предложил минеральную (карбидную) гипотезу, согласно которой возникновение нефти связано с проникновением воды вглубь Земли по разломам, где под воздействием ее на «углеродистые металлы» и получаются углеводороды.

Еще была гипотеза космического происхождения нефти – из углеводородов, содержавшихся в газовой оболочке Земли еще во время ее звездного состояния.

С 1950-з гг. были получены убедительные доказательства биогенной природы нефти. Детальное изучение, сравнение молекулярного состава углеводородов (и их биохимических предшественников) в органическом веществе осадочных пород и в различных нефтях из залежей, изучение распределения стабильных изотопов углерода (12С, 13С) в нефтях, органическом веществе пород и в организмах и многое другое подтвердило неправомочность неорганических гипотез. Нефть и русские ученые Поисками нефти и ее изучением занимались многие русские ученые: М.В.Ломоносов высказал первую научную гипотезу происхождения нефти; Д.И.Менделеев разработал способ непрерывной перегонки нефти; В.В.Марковников занимался изучением химического состава нефти; И.М.Губкин – один из организаторов нашей нефтяной геологии. ?4.Одинаковыми ли физическими свойствами обладает нефть различных месторождений?

Нефть имеет несколько различные физические свойства, это объясняется ее различным составом.

?5.Какой метод можно предложить для разделения углеводородов, входящих в состав нефти? На чем он должен быть основан? Какова цель переработки нефти?

Переработка нефти

Переработка нефти, или ректификация, - это процесс термического разделения нефти и нефтепродуктов на фракции по температуре кипения.

Перегонка – это физический процесс.

Существует два метода переработки нефти: физический (первичная переработка) и химический (вторичная переработка).

Первичную переработку нефти осуществляют в ректификационной колонне – аппарате для разделения жидких смесей веществ, различающихся по температуре кипения.

Фракции нефти и основные области их использования:

  • бензин – автомобильное топливо;
  • керосин – авиационное топливо;
  • лигроин – производство пластмасс, сырье для получения бензина при вторичной переработке;
  • газойль – дизельное и котельное топливо, сырье для вторичной переработки;
  • мазут – заводское топливо, парафины, смазочные масла, битумы.

?6.Что такое крекинг нефти? Какие его виды существуют?

Крекинг При первичной переработке нефти выход бензина составляет 20%. Поэтому необходима вторичная переработка – крекинг и риформинг – химические методы получения бензина, переработка не самой нефти, а ее высококипящих фракций. Выход бензина при данной переработке составляет 80%.

Крекинг – это процесс термического и каталитического расщепления молекул тяжелых углеводородов, содержащихся в нефти, на вещества с меньшим числом углеродных атомов в молекуле. Продукты крекинга определяются структурой и составом исходной смеси углеводородов и условиями проведения крекинга. Промышленный крекинг был разработан русским инженером (впоследствии академиком) В.Г.Шуховым еще в 1891г.. Однако первые установки крекинга в нашей стране были построены только в советское время.

Различают два основных типа крекинга - термический и каталитический.

Термический крекинг проводят при температуре 470-540 0С и давлении 40-60 атм.. Ему обычно подвергаются высококипящие нефтяные фракции, например мазут. При термическом крекинге с молекулами углеводородов происходят следующие процессы, которые протекают одновременно: расщепление, изомеризация, ароматизация, алкилирование.

Каталитический крекинг проводят в присутствии катализатора при температуре 450-520 0С и атмосферном давлении. Каталитическому крекингу подвергают дизельную (газоль-соляровую) фракцию. Каталитический крекинг более прогрессивный метод переработки нефтяных продуктов, чем термический.

Риформинг – это каталитический процесс промышленной переработки бензиновой и лигроиновой фракций нефти с целью получения ароматических углеводородов и бензина более высокого качества. До внедрения этого процесса в промышленность бензол, толуол и другие ароматические вещества получали при коксовании углей.

2.Выполнение заданий.

Задание 1

3.Работа в группах.

Задание 2

Вариант I

Известно, что важнейшей составной частью природного газа является метан. Из метана можно получить большое количество веществ, имеющих применение в народном хозяйстве. Напишите уравнения для предложенной ниже схемы превращений метана, назовите полученные продукты и предложите способы их применения.

CО2

54 1 2

С6Н6  С2Н2  СН4  СН3Сl

6 3

С6Н6Сl6 C+Н2

Вариант II

Из нефти и продуктов ее крекинга можно извлечь достаточно большое количество гексана. Из гексана можно получить большое количество веществ, применяющихся в народном хозяйстве. Напишите уравнения для предложенной ниже схемы превращений гексана, назовите полученные продукты и предложите способы их применения.

1 5

С3Н6 + С3Н8  С6Н14  С6Н6

 6

2 С6Н6Сl

4

СН4 + С2Н4  СН2СН2n

3

С2Н2

Вариант III

Напишите уравнения реакций, которые могут протекать с углеводородом гексадеканом (С16Н34) при крекинге нефтепродуктов.

Вариант IV

Напишите уравнения реакций, которые могут протекать с углеводородом додеканом (С12Н26) при крекинге нефтепродуктов.

Вариант V

Перечислите области применения продуктов, полученных в результате перегонки нефти.

III.Изучение нового материала.

1.Постановка проблемы.

?7.С какими проблемами может столкнуться человечество при добыче, транспортировке и переработке нефти?

Экологические проблемы Ежегодно в Мировой океан сбрасывается около 10 млн.т нефти, часть поверхности воды уже покрыта тончайшей радужной пленкой. Источники загрязнений:

  • Аварии танкеров и буровых платформ;
  • Сброс балластных и очистных вод;
  • Принос загрязняющих компонентов реками.

Такое положение чревато многими неприятностями глобального масштаба. Тончайшая пленка нефти на поверхности воды уменьшает испарения с этого участка на 60%. В результате усиливается нагрев водной поверхности. Воздух из-за пленки мало насыщается влагой (водяными парами), поэтому, проходя над континентами, такие воздушные массы дадут мало осадков. Перепад температур также способствует возникновению более частых циклонов. Разлитая нефть лишает кислорода рыб и других обитателей океана. Тонна нефти может загрязнить около 12 км2 поверхности океана, погубить в немвсе живое: планктон, молодь рыб, многие водоросли - то, что находится большую часть времени именно в приповерхностных слоях воды, где встреча с нефтью более вероятна. Достается от нефтяных загрязнений даже тем обитателям, которые постоянно проживают в глубине, например коралловые полипы могут жить лишь в чистой, прозрачной воде. А вместе с кораллами гибнут и те обитатели моря, которые привыкли жить и кормиться в районе рифов.

Нефть досаждает и океанским млекопитающим: китам, дельфинам, тюленям, а также птицам. Если тюлень вынырнет в районе нефтяного пятна, его запачканный мех перестанет быть надежным теплоизолятором. То же самое происходит и с птичьим оперением.

Проникая в глубину перьевого покрова, нефть нарушает его структуру и теплоизолирующие свойства. Кроме того, чистя перья клювом, птицы довольно часто заглатывают капли нефти и отравляются. От нефтяного отравления погибают даже киты. Массовую гибель китов, которые выбрасываются на берег, некоторые ученые связывают с губительным воздействием нефти на организм.

Нефть попадает в воду при разведке и добыче с плавающих или стационарных, работающих на прибрежном шельфе буровых платформ; при загрязнении рек химическими и нефтеперерабатывающими заводами; при авариях и катастрофах морских танкеров…

Общее количество нефти, разлитое танкерами за период с 1970 по 2000г., составляет более 5 млн. т. Самый большой разлив нефти случился в 1979г., когда «Атлантик Экспресс» столкнулся с «Эгеан Кэптен» в Карибском море, в результате чего разлилось почти 300 тыс. т нефти.

Однако, чаще всего разливы нефти бывают при погрузке, разгрузке и бункеровке. Наверное, самый худший вариант – преднамеренный выброс нефти. Как это было в 1991г. в Персидском заливе.

2.Пути решения проблемы.

Способы очистки от нефтяных пятен Идеального метода нет. Поэтому поиски новых технологий очистки рек и морей от нефти продолжаются. Из существующих методов можно выбрать самый эффективный. Сейчас я расскажу вам про способы удаления нефти, а вы заполните таблицу.

Оценивать методы будете по четырем критериям: денежные затраты, трудности из-за природных условий и экологические проблемы. Оценка ведется по 6-бальной системе от 0 до 5. чем меньше баллов наберется у того или иного метода, тем этот метод лучше, и наоборот.

Задание 3

Вам предстоит выбрать на основании анализа самый эффективный метод очистки морской, речной воды от нефтяного загрязнения и заполнить таблицу.

Метод Критерии методов
Денежные затраты Временные затраты Трудности из-за природных условий Экологические проблемы Итого
Самоликвидация
Химическое рассеивание
Поглощение
Ограждение и механическое удаление
Биоремедитация
На сегодняшний день существует пять методов борьбы с загрязнениями нефтью в океане.

1.Самоликвидация – этот метод применяют в том случае, если нефть разлита далеко от берегов и пятно небольшое (в этом случае пятно лучше не трогать). Постепенно оно растворится в воде и частично испарится. Иногда нефть не исчезает и через несколько лет, мелкие пятна достигают побережья в виде кусочков скользкой смолы.

Итак: не используются химические препараты; нефть держится на поверхности длительное время.

2.Химическое рассеивание. Существуют химические препараты для ликвидации нефтяных пятен.

Диспергенты – вещества, которые разбивают нефтяной слой на мельчайшие капельки, не смешивающиеся друг с другом. Применяют для активизации естественного рассеивания нефти.

Итак: используются химические препараты; метод дорогой, позволяющий оперативно удалять нефть с поверхности.

Сюда же можно отнести и осаждение. Ученые обнаружили, что если нефтяное пятно посыпать слоем мела, то мел будет впитывать в себя нефть и очень быстро тонуть, очищая таким образом поверхность воды от нефтяных пятен, однако, нефть остается на дне и продолжает отравлять флору и фауну океана. Основная цель разбивания на мельчайшие капельки диспергентами и осаждения мелом – быстрое удаление нефти с поверхности воды, раньше, чем разлив нефти достигнет более экологически уязвимого района.

З.Поглощение. Всем вам известна солома и торф. Они поглощают нефть, после чего их можно аккуратно собрать и вывезти с последующим уничтожением. Этот метод годится лишь в условиях штиля и только для небольших пятен. Способ весьма популярен в последнее время из-за большой дешевизны и высокой эффективности. Существуют и другие сорбенты – вещества, впитывающие нефть и позволяющие затем удалить ее с поверхности воды.

Итак: метод дешевый, зависимый от внешних условий.

4.Ограждение и последующее механическое удаление нефти. Если нефтяное пятно окружить плавающими заграждениями, оно не будет увеличиваться в размерах. Такие заграждения можно даже передвигать в удобное для ликвидации нефти место. Затем специальное судно откачивает нефть насосами. Но эту откачанную нефть использовать как топливо нельзя, кроме того, этот метод применяется только при спокойной погоде, т.е. когда на море нет волн. А, если авария произошла в полярных водах, нефть становится вязкой, что влечет за собой некоторые трудности.

Итак: не используются химические препараты; эффективно в первые часы после разлива, пока толщина нефтяной пленки достаточна для механического удаления.

5.Биологический (биоремедитация). Технология, в основе которой лежит использование микроорганизмов, способных окислять углеводороды.

Итак: минимальный ущерб, удаление нефти с поверхности, но метод трудоемок, дорог и длителен. IV.Закрепление.

Разгадайте кроссворд «Природный газ и нефть».

Ключевым словом является название процесса переработки нефтепродуктов.

1.Названия различных нефтепродуктов, получаемых при перегонке нефти (от лат. fraction – разламывание).

2.Название одной из нефтяных фракций.

3.Алкан – основной компонент природного газа.

4.Название горючего для тракторов, реактивных самолетов и ракет.

5. Название горючего для автомобильных двигателей.

6.Остаток от мазута после его вакуумной перегонки.

7.Углеводород – компонент газового бензина, получаемого из попутного нефтяного газа.

V.Подведение итогов.

Добывая бесконтрольно природные источники углеводородов, мы можем лишиться данного исчерпаемого ресурса. Газы, образующиеся при сжигании топлива, загрязняют атмосферу, приводят к таким экологическим проблемам, как кислотные дожди, парниковый эффект, разрушение озонового слоя Земли, образование смога в городах, к болезням человека.

Нефть, а также попутный нефтяной и природный газы, каменный уголь – не только ценнейшие ископаемые источники углеводородов, но и часть уникальной кладовой невосполнимых природных ресурсов, бережное и разумное использование которых – необходимое условие, прогрессивного развития человеческого общества.

?Какакие решения перечисленных проблем можно реализовать в настоящее время?

Искать альтернативные источники топлива, экологически чистые методы переработки.

www.vmest.ru