Химия и проблемы охраны окружающей среды

Химическое загрязнение окружающей среды обусловлено следующими факторами:

1. повышением концентрации биогенных элементов из-за канализационных сбросов и стока с полей удобрений, вызывающих бурное развитие водорослей и нарушение баланса в существующих экосистемах;

2. отравлением воды, почвы и воздуха отходами химических производств;

3. воздействием на воду и почву продуктов сжигания топлива, снижающих качество воздуха и вызывающих кислотные дожди;

4. потенциальным заражением воды, воздуха и почвы радиоактивными отходами, образующимися при производстве ядерного оружия и атомной энергии;

5. выбросами углекислого газа и химических веществ, снижающих содержание озона, что может привести к изменению климата и образованию озоновых дыр.

Природные источники углеводородов. Их переработка

Нефть

Нефть — маслянистая жидкость темного (от бурого до черного) цвета с характерным запахом, нерастворимая в воде. Ее плотность меньше, чем у воды, поэтому, попадая в нее, нефть растекается по поверхности, препятствуя растворению кислорода и других газов воздуха в воде.

В природе нефть и попутный нефтяной газ заполняют полости земных недр. Представляя собой смесь различных веществ, нефть не имеет постоянной температуры кипения. Понятно, что каждый ее компонент сохраняет в смеси свои индивидуальные физические свойства, что и позволяет разделить нефть на ее составляющие. Для этого ее очищают от механических примесей, серосодержащих соединений и подвергают так называемой фракционной перегонке, или ректификации.

Фракционная перегонка — физический способ разделения смеси компонентов с различными температурами кипения.

Крекинг

Полученные в результате ректификации нефти продукты подвергают химической переработке, включающей ряд сложных процессов.

Крекинг — термическое разложение нефтепродуктов, приводящее к образованию углеводородов с меньшим числом атомов углерода в молекуле.

Различают несколько видов крекинга: термический, каталитический, крекинг высокого давления, восстановительный крекинг.

Попутный нефтяной газ

Месторождения нефти содержат, как правило, большие скопления так называемого попутного нефтяного газа, который собирается над нефтью в земной коре и частично растворяется в ней под давлением вышележащих пород. Он содержит в основном алканы, в молекулах которых от 1 до 6 атомов углерода.

Попутный нефтяной газ по сравнению с природным более богат по составу различными углеводородами. Разделяя их на фракции, получают:

· газовый бензин — легколетучую смесь, состоящую в основном из пентана и гексана;

· пропано-бутановую смесь, состоящую, как ясно из названия, из пропана и бутана и легко переходящую в жидкое состояние при повышенном давлении;

· сухой газ — смесь, содержащую в основном метан и этан.

Природный газ

Это смесь газообразных предельных углеводородов с небольшой молекулярной массой. Основным компонентом природного газа является метан, доля которого в зависимости от месторождения составляет от 75 до 99% по объему. Кроме метана, в состав природного газа входят этан, пропан, бутан и изобутан, а также азот и углекислый газ.

Каменный уголь

Каменный уголь содержит большое количество различных органических веществ. Кроме органических, в его состав входят и неорганические вещества, такие, например, как вода, аммиак, сероводород и, конечно же, сам углерод — уголь.

Одним из основных способов переработки каменного угля является коксование — прокаливание без доступа воздуха.

В результате коксования, которое проводят при температуре около 1000°С, образуются:

· коксовый газ, в состав которого входят водород, метан, угарный и углекислый газы, примеси аммиака, азота и других газов;

· каменноугольная смола, содержащая несколько сотен различных органических веществ, в том числе бензол и его гомологи, фенол и ароматические спирты, нафталин и различные гетероциклические соединения;

· надсмольная, или аммиачная вода, содержащая, как ясно из названия, растворенный аммиак, а также фенол, сероводород и другие вещества;

· кокс — твердый остаток коксования, практически чистый углерод.