Сейчас понятно всем, что кладовая Земли не бездонна. И если
нужные (нужное употребляется, а остальное идёт в отходы!) и просто
доступные (доступное сейчас!) полезные ископаемые извлекать так же, как и
это делалось и сначала века, то они стремительно иссякнут. Естественно, мы знаем,
что ничто из ничего не появляется и не исчезает безо всяких следов, т. е.
использованные вещества, материалы, отслужив собственный век, распадаются,
распадаются, но ведь хим элементы, из которых они состоят,
рассеиваются в биосфере. Задачка заключаются в том, чтоб убрать эти утраты.
Научно-технический прогресс, дающий человеку много благ,
сразу оказывает и отрицательное воздействие на окружающую природу. В
итоге сжигания горючего и других промышленных процессов за последние
100 лет в атмосферу выделено около 400 миллиардов. 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 компаний.
Какой выход лицезреет наука, в частности химия, из создавшегося
экологического кризиса? Сначала 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, нужно
обезвредить. Уже сейчас промышленные объекты имеют очистные сооружения
для сточных вод, газо- и пылеулавливающие устройства, внедряются замкнутые
системы водоснабжения, малоотходные технологические системы.
Для чистки воздуха и жидкостей от вредных примесей химики-
технологи используют абсорбционные, адсорбционные и каталитические способы.
При абсорбации вредных веществ происходит их растворение во всём объёме
поглотителя либо хим взаимодействие в абсорбационной воды ( почаще
всего в воде) с реагентом. Процесс адсорбации основан на возможности
неких мелкопористых веществ (уголь, силикагель) всасывать
растворённые либо газообразные вещества собственной поверхностью. К примеру, если
в камеру, где появляется ненужный оксид серы (IV), ввести известняк,
негашёную известь либо доломит CaCO3, MgCO3, то произойдёт реакция:
2CaO+2SO2+O2=2CaSO4
Сульфат кальция находит применение в сернокислотном производстве и
строительстве.
Известняк, а точнее, раствор карбоната кальция для улавливания
оксида серы (IV) применяется на ТЭС. К огорчению, это не решает
экологической задачи на сто процентов, так как образуются отходы в виде
сульфита кальция, идущего просто в отвал. Не считая того, издержки на
строительство сероулавливающих установок сейчас действующих ТЭС составляют
50% цены всей станции.
Разработана всеохватывающая схема переработки смолы пиролиза
этиленового производства. Схема включает процессы термополиконденсации,
фракционирования дистиллята, изготовления сажевого сырья с высочайшим
значением индекса корреляции и синтеза суперпластификатора — действенной
добавки к бетонным консистенциям. На стадии термополиконденсации мотивированным продуктом
является качественный нефтяной пиролизный выпекал, владеющий низким
содержанием серы и мезогенными качествами.
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 аква раствора с концентрацией 36%) и 32 кг
ароматичной углеводородной фракции 70-180°С . Таким образом, по
используемой технологии фактически вся смола пиролиза преобразуется в ценные
товарные продукты. Углеводородные газы, получаемые на стадии
термополиконденсации (выход 2-3%), могут быть утилизированы методом дожига в
трубчатой печи. Сточная вода процесса термополиконденсации употребляется при
синтезе суперпластификатора. Для главных товаров процесса выполнены
токсикологические тесты и технологические тесты в производстве
бетона, искусственного графита и технического углерода (сажи).
На данный момент сотворена разработка термокаталитической переработки томных
нефтяных остатков (мазутов, гудронов) с получением низкомолекулярных
олефинов, легких дистиллятных товаров и остатка с низким содержанием
асфальтенов и металлов. В качестве катализаторов употребляются доступные и
дешевые материалы. Преимуществом технологии по сопоставлению с известными
методами переработки нефтяных остатков является маленький выход кокса при
высочайшей степени конверсии; разработка гидрооблагораживания широкой
газойлевой фракции термокаталитической переработки нефтяных остатков с
высочайшим выходом (до 70 % на сырье) дизельной фракции;
Не считая того сделаны технологии всеохватывающей безостаточной переработки
гудрона с выпуском качественного дорожного битума (компаунды асфальта
с tразм. = 70о С с сырьем), сырья каталитического крекинга (деасфальтизат с
содержанием томных металлов менее 10-15 ppm), высоковязкого масла для
редукторов, коробки и связывающего для брикетирования углей.
Экологической химией разрабатываются отдельные промышленные
производства по схеме биоценозов, в каких виды живых организмов связаны
меж собой так, что не происходит «выпадения» из круговорота хим
частей либо веществ: отходы 1-го предприятия служат сырьём для другого.
Создаются системы всеохватывающего производства оковём территориального и
многофункционального объединения производств, использующих различные стороны
применяемого сырья.
Вся история развития цивилизации — поиск источников энергии. Это
очень животрепещуще и сейчас. Ведь энергия — это возможность предстоящего
развития промышленности, получение устойчивых урожаев, благоустройство городов и
оказание помощи природе в залечивании ран, нанесённых ей цивилизацией.
Потому решение энергетической трудности просит глобальных усилий. Собственный
большой вклад делает химия как связывающее звено меж современным
естествознанием и современной техникой.
В течение 80 лет одни главные источники энергии сменялись
другими: дерево поменяли на уголь, уголь — на нефть, нефть — на газ,
углеводородное горючее — 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 только около 5% — других источников энергии.
На данный момент более большими потребителями органического горючего
являются индустрия и термические электростанции. Из всего применяемого
горючего около 20% идёт на создание электроэнергии, 30% — на получение
так именуемой низкопотенциальной теплоты (отопление помещений, жгучая
вода и т.д.), 30% — на автономный транспорт (авиация, морской и
автотранспорт). Около 20% горючего потребляет хим и металлургическая
индустрия.
В век научно-технического прогресса неувязка нехватки
энергетических ресурсов в особенности обострилась, так как возрастающая техника
просит всё больше и больше «питания» в виде электроэнергии, органического
горючего и пр. Но кому же решать эту делему как не самому НТП. И для этого
все есть данные сейчас и в перспективе.
Так как посреди видов горючего более дефицитным является жидкое,
в почти всех странах выделены большие средства для сотворения выгодной
технологии переработки угля в жидкое (также газообразное) горючее. В этой
области сотрудничают учёные Рф и Германии. Сущность современного процесса
переработки угля в синтез-газ заключается в последующем. В плазменный
генератор подаётся смесь водяного пара и кислорода, которая разогревается
до 3000оС. А потом в раскалённый газовый факел поступает угольная пыль, и в
итоге хим реакции появляется смесь оксида углерода (II) и
водорода, т.е. синтез-газ. Из него получают метанол: CO+2H2=СH3OH.
Метанол может поменять бензин в движках внутреннего сгорания.
В плане решения экологической задачи он прибыльно отличается от нефти,
газа, угля, но, к огорчению, теплота его сгорания в 2 раза ниже, чем у
бензина, и, не считая того, он агрессивен по отношению к неким металлам,
пластическим массам.
История развития нефтяной промышленности короче, чем угольной. Хотя
нефть использовалась с древних времён для освещения и как горючее,
неудержимые темпы роста её добычи и использования тесновато связаны с
созданием авто- и авиатранспорта. Начиная с 1854 г. обычный перегонкой
нефти стали получать керосин. Низкокипящие фракции не использовалисяь. В
1913 г. янки У. Бартон разработал тепловой крекинг-процесс,
который отдал возможность не только лишь создавать до 50% бензина из нефти, но и
производить гидрогенизацию ненасыщенных углеводородов, образующихся во
время крекинга. К примеру, 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 поменять газом? В первый раз 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. Показавшийся дешёвый бензин оказался вне конкуренции. Но в
связи с увеличение цен на нефтепродукты учёные опять обратились к старенькым
проектам: бензин можно поменять сжиженой пропан-бутановой консистенцией, которую
хранят при обыкновенной температуре. Она дешевле бензина, наименее токсична,
продлевает срок службы мотора. Но вся неудача в том, что природные припасы
газа также небезграничны, как и нефти.
В «Загадочном полуострове», размещенном в 1874 г., Жюль Верн
гласит о том, что уголь и другие ископаемые будут изменены новым топливом
— водой, состоящей из водорода и кислорода, которые и станут неиссякаемыми
источниками теплоты и света. Нашел горючесть водорода Я.ван Гельмонт.
Это свойство делает водород главным претендентом на звание горючего
грядущего. При его сгорании в чистом кислороде достигается температура до
2800оС. Такое пламя просто плавит кварц и большая часть металлов. Теплота
сгорания водорода в кислороде равна 142650 кДж/кг.
Хим создание на данный момент основной поставщик водорода, но
бесперспективный, так как стоимость сырья, а им почаще всего являются
углеводороды, неумолимо растёт. Электролиз более прямой способ получения
незапятнанного водорода. Конкурентоспособность электролиза определяется наличием
дешёвой электроэнергии. Существует ещё огромное количество разработанных технических
предложений получения водорода, но самые большие надежды возлагаются на
энергию ядерных электрических станций.
Если сопоставить энергию, полученную хим оковём, с энергией,
приобретенной от эквивалентниго количества вещества в ходе цепных реакций
деления тяжёлых частей (плутония, урана). Энергия сгорания 1 г древесной породы
достаточна для того, чтоб электронная лампочка в 100 Вт горела 1 мин,а
энергии сгорания 1 г угля хватит для 2-ух таких лампочек. Для освещения в
течение часа городка с 60 000 обитателей хватит энергии 1г урана-235. Энергия,
заключается в 1 г томного водорода — компонента горючего реакции
термоядерного синтеза, в 7,5 раза больше, чем в 1 г урана-235. На год
работы АЭС мощностью 1 млн.кВт нужно 30 — 50 т уранового горючего, а
для теплоэлектростанции таковой же мощности требуется 1,6 млн.т мазута либо
2,5 млн.т угля.
На данный момент ядерная энергетика развивается по пути широкого внедрения
реакторов на стремительных нейтронах. В таких реакторах употребляется уран,
обогащённый изотопом 235U ( более чем на 20%), а замедлителя нейтронов
не требуется. Ядерная реакция — деление 235U — вызволяет нейтроны,
которые вступают в реакцию с 238U :
238U+ 1n ? 239U+?
92 0 92
Изотоп урана, являющийся продуктом этой реакции, стремительно
распадается (Т1/2= 23 с), превращаясь в изотоп нептуния (Т1/2= 50 ч), а
тот, в свою очередь, в изотоп плутония:
239 239 0 —
92U ? 93 Np + 1 e
239 239 0 —
93Np ? 94Pu + 1e
239Pu еще более размеренный изотоп, чем два его предшественника.
Его, как и некие другие изотопы плутония, образующиеся в реакторе,
можно использовать в качестве ядерного горючего, в том числе в реакторах на
стремительных нейтронах.
В текущее время ядерная энергетика и реакторостроение — это
мощная промышленность с огромным объёмом финансовложений. Для многих государств она
принципиальная статья экспорта. Для реакторов и вспомогательного оборудования
требуются особенные материалы, в том числе высочайшей частоты. Задачка химиков,
металлургов и других профессионалов — создание таких материалов. Над
обогащением урана тоже работают химики и представители других смежных
профессий.
На данный момент перед атомной энергетикой стоит задачка вытеснить
органическое горючее не только лишь из сферы производства электроэнергии, но так
же из теплоснабжения и в некий мере из металлургической и хим
индустрии оковём сотворения реакторов энерготехнологического значения.
АЭС в перспективе отыщут ещё одно применение — для производства
водорода. Часть приобретенного водорода будут потреблятся хим
индустрией, другая часть послужит для питания газотурбинных установок,
включаемых при пиковых нагрузках.
Важный воспроизводимый источник энергии на планетке — энергия
Солнца. Роль химиков в освоении этой энергии — это и создание материалов
для солнечных батарей и преобразователей, и разработка методов
консервации энергии, в том числе термохимических методов её скопления в
виде горючего с высочайшей калорийностью, к примеру водорода, а также
разработка солевых систем — накопителей энергии.
Ядерная и солнечная энергетика тесновато смыкаются с водородной
энергетикой, под которой понимают внедрение водородного горючего,
к примеру не транспорте.
Может быть, что в предстоящем все углеводородное сырьё пойдёт на синтез
различных материалов. Топливом же будет служить ядерное горючее либо
какой-нибудь другой вид горючего.Это одно из решений сырьевой и энергетической
заморочек.
Помоему, хоть какой метод извлечения энергии ( в любом виде) из недр
Земли представляет собой совокупа положительных и отрицательных черт, и
как мне кажется, преобладают далековато не положительные. На мой взор,
существует только один фактически неопасный метод добычи энергии:
активное внедрение энергии Солнца и ветра, исключая внедрение
энергии вод Мирового Океана.
Перечень применяемое литературы:
1. Журнальчики «Нефть России» 2000г. №№ 5,9.
2. Журнальчики «Нефтепереработка и нефтехимия» 2000г. №№ 1,2.
3. «Большая Энциклопедия 2000».
4. «Химия и научно-технический прогресс» И.Н.Семёнов,
А.С. Максимов, А.А.Макареня.
————————
Реферат по химии на тему:
«Нефтехимия и безотходная разработка,
совместимы ли они.
Какие перспективы нефтехимии, беря во внимание,
что припасы нефти не беспредельны.
Что может придти на замену нефтехимии».