Вторинна сировина

Нафта.

Природні енергоресурси

Хімічні процеси і енергетика

Значна частка енергії, що виробляється у всьому світі, є продуктом хімічного процесу – спалювання нафти, природного газу і вугілля. При перетворенні світлової і теплової енергії на електричну відбуваються хімічні процеси. Хімічні технології лежать в основі створення високоякісних теплоносіїв і термостійких матеріалів для сучасних енергетичних установок. В даний час хімічна промисловість – одна з найенергоємніших галузей індустрії.. Наприклад, для виробництва 1 т карбіду кальцію або хлору потрібно не менше 3,5 тис. кВт електроенергії. Витрати електроенергії на виробництво алюмінію і магнію складають 14–18 кВт на 1 т.

Ці приклади свідчать про те, що швидкий розвиток хімічної промисловості і матеріального виробництва в цілому вимагає не тільки зростання вироблення електроенергії, але все більш раціонального її використання.

Основну масу природних енергоресурсів, які інтенсивно використовуються для добування електроенергії, складають горючі джерела:

- нафта,

- вугілля,

- природний газ,

- горючі сланці, смоляні піски,

- торф і біомаса.

При їх хімічному перетворенні – згорянні – виділяється теплова енергія, яка використовується безпосередньо для обігріву, наприклад, житлових будинків і службових приміщень і виробництва електроенергії.

За складом нафта – складна суміш вуглеводнів різної молекулярної маси, головним чином рідких (в них розчинені тверді і газуваті вуглеводні). Звичайно це вуглеводні парафінові, циклоалкани, ароматичні, співвідношення яких у нафтах різних родовищ коливається в широких межах.

Сиру нафту, звичайно, не використовують. Щоб добути з нафти технічно цінні продукти, її піддають переробці.

Первинна переробка нафти полягає в її перегонці. Перегонку проводять на нафтопереробних заводах після відокремлення попутних газів. При перегонці нафти добувають світлі нафтопродукти: бензин (Т_кип_.від 40 до 150-200⁰С), лігроїн (Т_кип.120-240⁰С), гас (Т_кип.від 150-300⁰С), газойль – солярове масло (Т_кип.вища 300⁰С), а в залишку – в’язку чорну рідину – мазут. При подальшій переробці мазуту під зниженим тиском (щоб запобігти розкладу) виділяються мастила: веретенне, машинне, циліндрове тощо. З мазуту деяких сортів нафти добувають вазелін і парафін. Залишок мазуту після відгонки називається нафтовим пеком, або гудроном. Продукти перегонки нафти мають різноманітне застосування і в більшому ступені використовуються як паливо: бензин (авіаційне й автомобільне), лігроїн (дизельне), гас (для реактивних і тракторних двигунів), солярове масло (моторне), мазут (котельне рідке).

При вторинних методах переробки нафти відбуваються зміни у структурі вуглеводнів, що входять до її складу. Серед цих методів велике значення має крекінг (розщеплення) вуглеводнів нафти, який здійснюється для підвищення виходу бензину.

Термічний крекінг проводять при нагріванні вихідної сировини (мазуту та ін.) до температури 450 – 550^оС при тиску 2 – 7 МПа. При цьому молекули вуглеводнів з великим числом атомів карбону розщеплюються на дрібніші молекули насичених і ненасичених вуглеводнів. Наприклад:

С₁₆Н₃₄ → С₈Н₁₈ + С₈Н₁₆;

С₈Н₁₈ → С₄Н₁₀ + С₄Н₈ і т.д.

Таким способом добувають здебільшого автомобільний бензин. Вихід його з нафти досягає 70 %.

Каталітичний крекінг проводять за наявності каталізаторів (переважно алюмосилікатів) при 450^оС та атмосферному тиску. Цим способом добувають авіаційний бензин з виходом до 80 %. Такому виду крекінгу піддаються переважно гасова і газойлева фракції нафти.

Під час крекінг-процесів утворюється велика кількість газів (гази крекінгу), які містять здебільшого насичені й ненасичені вуглеводні. Ці гази використовують як сировину для хімічної промисловості.

В даний час близько 90% усіх органічних сполук виробляється з нафти і природного газу. Найбільш важливі з них – етилен, пропілен, бутадієн, ізопрен, ароматичні сполуки (бензол, толуол, ксилол). На основі даних сполук синтезуються тисячі проміжних і кінцевих продуктів.

Вугілля. Світові запаси доступного для розробки вугілля в 20-40 разів перевершують нафтові ресурси. Вугілля – найбільш поширене в природі мінеральне паливо, роль якого в найближчі десятиріччя буде рости у міру виснаження нафтових і газових родовищ. Нафта як джерело багатьох хімічних продуктів дуже дорога, і використовувати її як паливо нераціонально. З розвитком хімічної технології вугілля стане одним з найважливіших джерел сировинних продуктів. Вугілля - тверде пальне, корисна копалина рослинного походження. При хімічному перетворенні вугілля перетворюється на синтез-газ - (суміш СО + Н₂), який перетворюється на моторне паливо за допомогою кобальтового каталізатора.

Природний газ. Одне з найважливіших джерел енергоресурсів – природний газ – є сумішшю вуглеводнів з відносно невеликою молекулярною масою. Природний газ зазвичай містить 60-80% метану, останнє доводиться на етан С₂Н₆, пропан С₃Н₈ і бутан С₄Н₁₀, співвідношення яких може бути різним. У природному газі є і домішки, що включають сульфур, нітроген і інші елементи.

Природний газ широко використовується як дешеве паливо з високою теплотворною здатністю (при спалюванні 1 м³ газу виділяється до 54400 кДж). Це один з кращих видів палива для побутових і промислових потреб. Крім того, природний газ є цінною сировиною для промислового виробництва ацетилену, формальдегіду, метанолу, синильної кислоти, водню і т п. Загальні ресурси природного газу оцінюються в 120 000 млрд м³.

Горючі сланці. До одного з видів джерел енергоресурсів відносяться горючі сланці – різновид осадових гірських пород. З них виробляють рідкі вуглеводні. Але для широкомасштабного промислового добування горючих сланців ще належить вирішити складні хімічні, геохімічні і технологічні проблеми.

Смоляні піски містять залишкові асфальтові фракції нафти. При освоєнні їх покладів виникають ті ж проблеми, що і при добуванні і переробці горючих сланців. Тому смоляні піски, як і горючі сланці, поки не знайшли широкого застосування.

До горючих корисних копалини відноситься торф, світовий запас якого складає близько 500 млрд. т (1990 р.). Торф утворюється при скупченні залишків рослин, що піддалися неповному розкладанню в умовах недостачі кисню, і містить 50-60% карбону. Використовується торф комплексно як паливо, добриво, теплоізоляційний матеріал і ін.

Біомаса, що включає різні рослинні відходи (деревні відходи, побічні сільськогосподарські продукти, харчові відходи і тому подібне), одне з потенційних джерел енергоресурсів. З неї в результаті життєдіяльності анаеробних бактерій щорічно в атмосферу виділяється 500–800 млн. т метану, що еквівалентне 0,6–1,0 млн. т високоякісної нафти. Однак практичне застосування анаеробних процесів для виробництва метану як джерела енергії з біомаси, стримується відносно невеликою їх швидкістю і високою чутливістю до кислотності середовища.

Лісові масиви. Лісові масиви – не тільки джерело величезних природних енергоресурсів, але і один з основних постачальників кисню, необхідного для забезпечення життєдіяльності безлічі живих організмів. Лісова деревина – чудовий будівельний матеріал і сировина для виробництва багатьох цінних продуктів. Проте, на жаль, лісові масиви часто винищуються пожежами і нещадно вирубуються.. У багатьох країнах деревина – одне з основних джерел теплової енергії. Ліси займають майже 1/3 поверхні земної кулі. Деревина – універсальна сировина, з якої можна виготовити понад 15— 20 тис. виробів.

Корисні сировинні запаси Землі при сучасних темпах їх споживання швидко виснажуються, одночасно накопичується величезна кількість відходів промислових підприємств, міст, населених пунктів. Відходи як вторинна сировина — це відходи, для утилізації та переробки яких в Україні існують відповідні технології та виробничо-технологічні й економічні передумови. Одне з головних завдань сучасних промислових і господарських підприємств – включення відходів в промисловий цикл. Вирішення його сприятиме збереженню природних ресурсів. Серед різноманіття вторинної сировини метали займають перше місце по споживанню. За рахунок їх покривається істотна частка потреб промисловості. Для різних цілей використовується трохи більше половини рослинної маси – деревини. Вітки, пні, листя дерев залишається в лісі, а тирса, стружка найчастіше складають відходи деревообробної промисловості. У виробництві целюлози лише 1/4 загальної біомаси дерев переходить в кінцевий продукт, при цьому втрачається велика кількість вельми цінних ароматичних сполук. Тому, однією з найважливіших завдань споживачів деревини є ефективніша переробка біомаси. Деревина служить сировиною: - для паперової промисловості; - для виробництва будівельних і столярних пиломатеріалів; - для виробництва білкової маси; - для виробництва активованого вугілля; - для виробництва безлічі медикаментів. Але все-таки відносно велика маса деревини йде на виробництво паперу і картону. Відпрацьована технологія переробки використаного паперу і картону, і їх утилізація особливо важлива: 50 тис. т макулатури економлять 120 тис. м³ деревини і тим самим зберігають 500 га лісу. На жаль, таким цінним вторинним сировинним матеріалом часто нехтують.З нафтових відходів в господарський цикл повертається 25–35%, хоча рівень повторного їх застосування може бути набагато вище. Останнім часом (поряд зі збільшенням виробітку палива і масел) вуглеводні нафти широко використовуються як джерело хімічної сировини. Різними способами з них добувають речовини, необхідні для виробництва пластмас, синтетичного текстильного волокна, синтетичного каучуку, спиртів, кислот, синтетичних мийних засобів, вибухових речовин, отрутохімікатів, синтетичних жирів тощо. В даний час випускаються великі об'єми виробів з пластмаси. Проте не всі види пластмас піддаються утилізації. Якщо полістирол, полівінілхлориді інші пластмаси успішно повертаються в промисловість (з них виготовляють різного роду покриття), то поліуретан і різні штучні волокна набагато важче піддаються переробці. Збір і переробка вторинної сировини, звичайно, вимагають цілком визначених капіталовкладень, але слід пам'ятати, що застосування деяких видів вторинної сировини обходиться все ж таки дешевше, ніж переробка первинної сировини, тобто сировини, накопиченої протягом тривалого часу в надрах Землі.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
СПОЛУКИ КАРБОНУ	\|	ТЕМА 1. МЕТОДОЛОГІЧНІ ЗАСАДИ ТЕОРІЇ ОРГАНІЗАЦІЇ

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.003 сек.