Лабораторна робота №3

Тема: Токсичний вплив нафти та нафтопродуктів на об’єкти навколишнього середовища.

Мета: Вивчення негативних аспектів впливу нафти та нафтопродуктів. Ознайомлення з різними видами нафтопродуктів.

Матеріали, прилади та обладнання: Тверді нафтопродукти: вазелін; трансформаторне мастило;вакуумне мастило; гудрон. Рідкі нафтопродукти: бензин, індустріальна олива; бензол. Набір денсиметрів. Термометр ТН-3 з гільзою.

Питання для самоконтролю:

1. Що небезпечно для оточуючого середовища при добуванні нафти?

2. Екотоксикологічні ефекти при нафтопродуктів (на прикладі конкретних представників)?

3. Чим небезпечно танкерне перевезення нафти?

4. Чим небезпечно транспортування нафти трубопроводом?

5. Чим загрожує для довкілля нафтопереробка та зберігання?

6. Яка небезпека очікує довкілля при використанні нафтопродуктів?

Теоретичні відомості

Сучасний рівень цивілізації і технології був би немислимий без тієї енергії, що надає нам нафта. Нафта служить сировиною для нафтохімічної промисловості, що робить пластмаси, синтетичні волокна і безліч інших органічних сполук.

У процесі нафторозвідки на материку чи на континентальному шельфі, є ризик того, що витікання нафти вийде з-під контролю. Це може привести до утворення значних і тривалих нафтових "плям", дуже шкідливих для ; морського довкілля. Ікстоцський фонтан 1979 р у Мексиканській затоці є тому прикладом. Відновлення контролю за фонтануючою нафтою потребує значного часу та часто вимагає буріння похилої свердловини для зупинення потоку нафти. Ця ситуація надзвичайно ускладнюється в північних районах, де утворення та рух крижин може суттєво перешкодити, навіть зовсім завадити бурінню додаткових свердловин.

Характер впливу всіх стадій − від добування до спалювання нафтопродуктів − на навколишнє середовище можна зрозуміти із даних табл. 1.

Нафтові плями можуть призводити до загибелі птахів, забруднюють берегову смугу (пляжі), що спричинює до значних негативних наслідків щодо прибережних та припливно-відпливних організмів, шкодить цінному рибному лову. Нафта також може забруднювати кораблі, сіті, портове обладнання, очищення яких потребує великих коштів. Негативні наслідки виливу нафти у відкритому морі оцінити важче, але, мабуть, нафтові плями так саме шкодять рибному лову і взагалі організмам, що мешкають у поверхневих водах океану.

Таблиця 1. Вплив нафти на навколишнє середовище

Довкілля	Операції з енергією
	розвідка	добування, виробництво, переробка	транспорту- вання	використання та зберігання
Атмосфера	викиди H2S та вуглеводнів як результат аварії	Викиди нафтопере- робного підприємста SO2, H2S, CO2, NOx, та вуглеводнів	-	викиди SO2, СО2, та вуглеводнів
Гідросфера	прориви та витоки з бурових колон, що спричиняють до нафтового забруднення	прориви та витоки, забруднення розсолами та буровими розчинами, стоки нафтопереробки	Аварії танкерів, що проводять до нафтового забруднення	забруднення ґрунтових вод через течії у резервуарах
Літосфера	прориви та витоки на ґрунт	прориви та витоки, мазутні відходи	порушення та витоки з трубопроводів	поховання нафти
Вплив на людину	Порушує звичайний стиль життя	заважає лову риби	заважає лову риби або використанню ґрунту, порушує звичайний стиль життя.	вуглеводні та поліциклічні ароматичні вуглеводні з двигунів внутрішнього згорання

Існує також ризик витоку нафти впродовж добування та транспортування її до нафтопереробного заводу. Останній є потенціальним джерелом викидів вуглеводнів, сульфурдіоксиду (SО₂), який закислює атмосферу та створює загрозу подразнення дихальних шляхів, гідрогенсульфід (H₂S), який є вельми токсичним та має неприємний запах, карбондіоксиду (СО₂), який має тепличний ефект, оксидів нітрогену (NO_x), що також є джерелом утворення кислої атмосфери (HNО₃), але, крім того, сприяє виникненню фотохімічного смогу. Нафтопереробні заводи також продукують рідкі стоки, які можуть містити вуглеводні, фенол, аміак, інші токсичні речовини. Розчинену у цих стоках органіка звичайно переробляють шляхом біологічних окислюючих процесів, а нафту виділяють сепарацією. При цьому неминуче утворюються мули, які містять метали, особливо нікель та ванадій, що звичайно є присутніми у сирій нафті.

У процесі добування існує потенціальна небезпека забруднення прилеглих територій хімічними складовими бурових розчинів, шламами, розсолами, які часто супроводжують нафту.

Нафту транспортують як танкерами, так і трубопроводами у дуже великих кількостях, і жоден з цих методів не є вільним від можливості забруднити довкілля. Виливи нафти з трубопроводів звичайно менш значні, тому що трубопровід легше контролювати, хоч у цьому разі можуть бути забруднені сільськогосподарські угіддя зменшена їх продуктивність. Особлива проблема полягає у будівництві трубопроводів для транспортування нафти або природного газу в умовах північного клімату, де ґрунт під поверхнею постійно замерзлий (північна мерзлота). Звичайно нафта, зважаючи на її високу грузькість, помпується теплою для забезпечення високої потужності трубопроводу. А це вимагає, у свою чергу, доброї теплоізоляції Для захисту промерзлого ґрунту від танення, що б призвело до просідання породи, яке носить назву "термокарст". Трубопроводи будують на палях або у траншеях з адекватною ізоляцією, відділяючи їх у такий спосіб від уразливого ґрунту.

Причини відмовлень на магістральних нафтопроводах

Причини	Співвідношення
Корозія	14%
Брак при будівельно-монтажних роботах	29%
Брак підприємства-виготовлювача	21%
Механічні ушкодження	19%

Використання та зберігання сирої нафти супроводжується виділенням вуглеводнів, сульфуроксидів, нітрогеноксидів та карбондіоксиду, які можуть впливати на навколишнє середовище та проблеми здоров'я.

У процесі неповного згорання деякі вуглеводні перетворюються на поліциклічні ароматичні сполуки, зокрема бензопірен, який є потенційним канцерогеном. Заключним наслідком є зберігання відпрацьованих мастил, особливо захищених, наприклад з домішками плюмбуморганічних сполук. У принципі, їх бажано переробляти для того, щоб повернути цінні вуглеводні та звільнитись від джерел забруднення, однак часто їх закопують або просто виливають на звалищі.

Отож, як бачимо, нафтова і нафтопереробна галузь перспективно розвивають і у подальшому. Однак їх ріст все більше породжує проблем, пов'язаних із забрудненням навколишнього середовища. Транспортні аварії у Світовому океані, аварії на міжнародних нафтомагістралях, викиди відходів переробки нафти у атмосферу, ґрунтові води − все це призводить до забруднення довкілля, змушує частіше звертатися до питання доцільності такого "перспективного" прогресу, підвищення безпеки даної галузі.

Хід роботи.

1. Визначити фізіологічні властивості нафтопродуктів:

а) описати зовнішній вигляд (колір, запах, консистенцію) запропонованих для лабораторного дослідження нафтопродуктів;

б) визначити їх густину ваговим методом та за допомогою денсиметрів;

в) визначити температуру плавлення твердих нафтопродуктів.

2. Обчисліть необхідні параметри для нафтопереробних підприємств потужністю 50 тис.бар., 110 тис. бар. та 150 тис. бар. за такими параметрами:

№ варіанту	Потужність, тис.бар.	ККД, %	Енерг. еківалент, МДж/л	Швидк. нафти, м/с	Обсяг запасу, діб
1	50	82	33	1,1	6
2	110	87	38	0,7	3
3	150	91	40	1,3	7

Порядок проведення обчислень вказаний на даному прикладі:

Маємо нафтопереробний завод, що переробляє 100 тис. барелів сирої нафти за

добу та працює з ККД 90%. Нафта та продукти її переробки містять енергетичний еквівалент 35 МДж/л.

(а) Який енергетичний потенціал та який об'єм нафтопродуктів випускає завод (Дж/л)?

(б) Якщо нафту транспортують нафтопроводом із швидкістю пересування 0,8 м/с, то яким є діаметр труби?

(в) Якщо завод мусить мати 5-добовий запас нафти на випадок збою у постачанні який за об'ємом резервуар необхідний? Запропонуйте габарити, враховуючи, що корпус резервуару є циліндром висотою, яка становить половину його діаметру, 1 Барель нафти дорівнює 159 літрам.