Утилизация твердых и смолистых отходов

 

Наиболее крупная проблема–комплексное использование отходов углеобогащения и охрана окружающей среды при работе углеобогатительных фабрик. Масштабность этой проблемы характеризуется тем, что уже в 1980 г. углеобогатительные фабрики страны ежегодно перерабатывали 300 млн. т угля, получая 50 млн. т твердых отходов. На ряде предприятий их широко используют при сооружении дамб, для дорожных покрытий, в производстве строительных материалов. В Подмосковном угольном бассейне на разрезе «Кимовский» действует безотходная фабрика по комплексному обогащению высокосернистого бурого угля с получением обогащенного энергетического угля, серного колчедана – сырья для получения серной кислоты, глины для изготовления кирпича.

Представление о составе отходов дают характеристики промышленных отходов углеобогатительных фабрик Карагандинского угольного бассейна:

 

Зольность, %	68, 5–70, 5
Содержание серы, %	2, 0–2, 2
Теплота сгорания, МДж/кг	7, 5–8, 2
Состав, % чистый уголь	31, 33
сульфиды железа	1, 3
глинистые материалы	62–64
карбонаты	1–3

 

Химический состав золы, масс.

 

SiO2	53–58	MgO	1, 3-1, 8
А12О3	25–28	TiO2	0, 7–1, 2
Fе2O3	5, 5–6, 5	SO3	1, 4–2, 2-
СаО	1, 8–2, 8	CO2	0, 2–0, 4

Достоинством отходов углеобогатительных фабрик является высокая степень готовности к переработке (стабильный состав минеральной части, однородный гранулометрический состав). В РФ разработана прогрессивная технология получения из, отходов углеобогащения искусственного пористого заполнителя (аглопорита) для легких бетонов.

В настоящее время отходы углеобогащения можно использовать в качестве следующих материалов:

1) сырье для производства аглопорита, стеновых керамических изделий, вяжущих материалов, дренажных труб, керамической плитки и других строительных материалов;

2) материалы для строительства дорог и земляных сооружений (строительный щебень, дорожные основания дамб, балластировка железных дорог);

3) сырье для сернокислотного производства–серный колчедан;

4) материалы для закладки выработанного пространства» шахт и планировки поверхности, нарушенной горными работами;

5) сырье для производства удобрений;

6) сырье для получения кремнеалюминиевых сплавов, материалов на основе карбида кремния, глинозема, сульфата алюминия и др.

Наибольшее значение имеют два первых направления.

Строительные материалы на основе отходов добычи и обогащения углей дешевле по сравнению с приготовленными из традиционного сырья: аглопорит – на 28%, кирпич – на 16%. При этом не полностью учтена экономия капитальных затрат на организацию добычи традиционного сырья.

Существуют, однако, организационные трудности, определяющиеся необходимостью сооружения самостоятельных производств строительных материалов, соответствующих по мощности углеобогатительным фабрикам. Трудной и не полностью решенной проблемой остаются переработка и утилизация отходов флотации углей, так как в этом случае необходимо не только тщательное механическое обезвоживание этих отходов,, но и уничтожение органических флотореагентов, уносимых вместе с углем.

Своеобразным твердым отходом становится сульфат аммония – низкосортное удобрение, на изготовление которого используют значительные количества дефицитной серной кислоты.

Крупным достижением коксохимической промышленности явилась утилизация смолистых отходов производства – фусов, кислых смолок сульфатных цехов и цехов по переработке сырого бензола и нафталина. Количество фусов составляет 0, 15–0, 18% от сухой шихты, кислой смолки цехов улавливания – 0, 05%; столько же кислой смолки получают и при очистке сырого бензола.

Была разработана схема утилизации фусов, возвращаемых в угольную шихту, а также технология совместной утилизации кислых смолок, масел с очистных сооружений, кубовых остатков от ректификации бензола, полимеров, сильно загрязненных сточных вод, которая предполагает приготовление водно-масляной эмульсии из смеси отходов. Эту смесь затем дозируют в шихту. При этом эмульгаторами служат полимерные продукты, содержащиеся в отходах. В настоящее время эмульсионный способ утилизации практически всех образующихся химических отходов (кислых и щелочных, органических и неорганических) ' внедрен на большинстве коксохимических предприятий востока и центра РФ.

ГЛАВА 4. УРОКИ

Урок на тему: Переработка нефти и природного газа

I. Нефть – это сложная смесь насыщенных (алканов), ароматических углеводородов и циклоалканов с примесью неорганических веществ.

Различают нефти:

· парафиновые,

· нафтеновые,

· ароматические.

Нефть – маслянистая жидкость от светло-бурого до чёрного цвета, с характерным запахом, в воде не растворяется, поэтому образует на её поверхности плёнку, не пропускающую воздух (одна из экологических проблем).

II. Переработка нефти

Цель переработки нефти: получение бензина и сырья для нефтехимии.

Виды переработки нефти:

а) перегонка (физический процесс) - первичная переработка нефти - выход не более 20%,

б) крекинг (химический процесс) - вторичная переработка - выход до 80%.

а) Перегонка нефти.

Фракция – смесь УВ, кипящих в определённом температурном интервале.

Продукты первичной переработки:

 

	Фракции нефти	Углеводороды	Температура кипения фракции в ○ С	Применение
1	Бензин	С5 – С11	20-200	Автомобильный бензин, авиационный бензин
2	Лигроин	С8 – С14	150-250	Горючее для автотракторной техники
3	Керосин	С12 – С18	180-300	Топливо для самолётов и ракет
4	Газойль	С18 – С24	275-400	Топливо для дизельных двигателей
5	Мазут	С19 – С53	Более 400	Подвергают вторичной переработке, часть мазута используют в качестве топлива

 

Прямая перегонка нефти

· устройство ректификационной колонны (Н = 50 – 60 м, Д = 3 м);

· сущность перегонки нефти;

· продукты перегонки (фракции):

1. Бензиновая – С₅ – С₁₂, tє кипения = 40 – 200^о С – состав бензина

2. Лигроиновая – С₈ – С₁₄, tє кипения = 150 – 250^о С – горючее для тракторов

3. Керосиновая – С₁₂ – С₁₈, tє кипения = 180 – 300^оС – горючее для тракторов, ракет

4. Дизельная – С₁₂ – С₁₈, tє кипения = 180 – 350^оС – дизельное топливо

5. Гудрон – асфальт

Главный недостаток перегонки нефти – малый выход бензина (20 – 30%).

Крекинг термический – 470 – 550^о С, р = 2-6 Мпа

С₁₆Н₃₄ — С₈Н₁₈ + С₈Н₁₆

С₈Н₁₈ — С₄Н₁₀ + С₄Н₈

С₄Н₁₀ — С₂Н₆ – С₂Н₄

Состав бензина – разветвленные углеводороды, непредельные (но их меньше, чем в бензине термического крекинга).

Пиролиз – высокотемпературный крекинг – 650 – 700^о С. Получают непредельные углеводороды.

Риформинг – получение ароматических углеводородов (ароматизация нефти)

Химическая переработка углеводородов нефти позволяет получать не только горюче смазочные материалы, но и целый ряд органических веществ (схема).

Виды крекинга:

а) каталитический:

б) термический.

Реформинг (ароматизация) - превращение предельных углеводородов в ароматические, что улучшает качество бензина. Сущность риформинга - дегидрирование в присутствии катализатора – платины.

Природный газ

· состав природного газа;

· применение метана и его соединений.

Таблица 1 - Состав природного и попутного нефтяных газов (в объёмных процентах)

Компоненты газов	Природный газ Уренгойского месторождения	Попутный газ Суторминского месторождения	Попутный газ Пограничного месторождения
Метан	95, 16	63, 4	85, 85
Этан	1, 00	10, 5	0, 12
Пропан	0, 33	11, 1	4, 75
Бутан и  изобутан	0, 07	2, 8  1, 2	1, 4 и выше
Пентан и др.	0, 03	2, 0	0, 72
Азот и редкие газы	3, 009	9, 0	1, 74
Углекислый газ	0, 40	-	-

 

Свойства нефти:

Плотность. Измеряется в кг/м³, по плотности нефти можно судить о её составе, применение нефти зависит от её состава. В нефти с небольшой плотностью меньше тяжелых углеводородов: асфальтенов, битумов, её легче отделить от воды и механических примесей.

Вязкость - свойство нефти оказывать при передвижении сопротивление перемещению частиц относительно друг друга, чем меньше вязкость, тем легче нефть передвигается по трубам при транспортировке, легче поддается переработке.

Газовый фактор – количество газа на 1 тонну нефти, газ отделяется на месторождении, либо подается потребителю, либо подается на факел

Виды нефти:

По составу углеводородов:

· метановые,

· нафтеновые,

· ароматические,

· смешанные.

По плотности:

^· лёгкие - плотность 0, 65- 0, 87%

^· средние – плотность 0, 871-0, 910%

· тяжёлые – плотность 0, 910-1, 05 г/см³

По содержанию серы:

· малосернистые до 0, 5%

· сернистые 0, 5-2%

· высокосернистые свыше 2%

По содержанию твёрдых парафинов, растворённых в нефти (нефтяной парафин):

· высокопарафиновые - до 25%

· парафинистые или парафиновые - более 1, 5%-6%

· малопарафиновые менее 1, 5%

Нефть – это очень ценное полезное ископаемое, но неправильное использование и нарушение технологии добычи нефти приводят к серьёзным последствиям.

Следует отметить основные экологические проблемы:

1. Загрязнение воздуха.

Основными загрязнителями являются:

предприятия нефтегазового комплекса, теплоэлектроцентрали;

транспорт.

2.Загрязнение поверхностных вод.

Основными источниками загрязнений водоёмов являются стоки от буровых скважин, транспортных средств. Химические реагенты, нефть, нефтепродукты, фенолы, тяжёлые металлы являются основными загрязнителями, попадающими в водоёмы. Тяжёлые фракции нефти, оседая на дно рек, способствуют хроническому загрязнению и вызывают гибель данной фауны

3. Нарушение почвенно-растительного покрова.

Почвы подвергаются химическому загрязнению в районах месторождений нефти и газа. В районах пробуренных скважин отмечается повышенное содержание в почве цинка, свинца, никеля, хрома, бора, стронция. Вечная мерзлота способствует накоплению загрязняющих веществ в почве и длительному хранению. В условиях низких температур растительный покров развивается чрезвычайно медленно, поэтому природа более ранима. Чем в других районах планеты.

Длительность восстановления ландшафтов составляет от 15 до 100 лет, но основная их часть вообще не восстанавливается. Из-за бездумного освоения нефтегазовых ресурсов Ямала выведено из оборота 60тыс. км² оленьих пастбищ, в 1990 году сгорело 14 тыс. км² ягельников. При существующей практике экосистемы разрушены на 20-30%.

Вопрос: «Что такое парафин, который применяется для изготовления свечей, с химической точки зрения? »

Ответ:

Парафин - это воскоподобное вещество, смесь предельных углеводородов состава С₁₈Н₃₈ – С₃₅Н₇₂, t плавления = 40-60⁰С, получают из нефти. Применяют для приготовления парафинистой бумаги, пропитки древесины в спичечном и карандашном производствах, как изоляционный материал, химическое сырьё и т.д. В медицине используют для парафинолечения.

Вопрос:

Что такое асфальт?

⇐ Предыдущая123

Поделиться: