Тема 2: Природні джерела вуглеводнів. Основні види палива. Охорона довкілля.

Спеціальність: № 5.12010102 „Сестринська справа ”

Семестр: ІІ

Кількість навчальних годин: 2

АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ: Вуглеводні зустрічаються в природі у вигляді переважно природного газу, нафти, кам’яного вугілля. Є 2 способи використання цих горючих копалин:

а) у вигляді палива – як джерело енергії,

б) у вигляді сировини для подальшої переробки – органічний синтез.

Природний газ, нафта, вугілля належать до не відновлюваних природних ресурсів. Тому розвідують нові родовища, експлуатують уже відкриті так, щоб максимально вилучити з них копалини і раціонально використовувати їх.

Навчальні цілі: В результаті самостійної роботи студент повинен

Знати:

• природні джерела вуглеводнів;

• види палива;

• наслідки від використання основних видів палива.

Міждисциплінарна інтеграція: географія.

Зміст теми

Природні гази, нафта і кам’яне вугілля – основні джерела вуглеводнів.

У природному газі містяться вуглеводні з невеликою відносною молекулярною масою. Він має наступний склад (за об’ємом): 80-90 % метану, 2-3 % його найближчих гомологів – етану, пропану, бутану і невеликий вміст домішок – гідроген сульфіду, азоту, благородних газів, карбон (ІV) оксиду і пари води. До природних газів відносяться і так звані попутні гази, які зазвичай розчинені в нафті і виділяються при її добуванні. У попутних газах міститься менше метану, але більше етану, пропану, бутану і вищих вуглеводнів. Крім того, в них присутні в основному ті ж домішки, що і в інших природних газах, не пов’язаних з покладами нафти, а саме: гідрогенсульфід, азот, благородні гази, пари води, вуглекислий газ.

Раніше попутні гази не знаходили застосування при добуванні нафти і спалювалися факельним способом. В даний час їх прагнуть уловлювати і використовувати як паливо, і головним чином як цінну хімічну сировину.

Природний газ широко використовують як дешеве паливо з високою теплотворною здатністю (при спалюванні 1 м³ виділяється до 54 400 кДж). Це один з кращих видів палива для побутових і промислових потреб.

Останніми роками значно зросло виробництво газів шляхом переробки кам’яного вугілля, торфу і сланців. Вугілля, так само як природні гази і нафта, є джерелом енергії і цінною хімічною сировиною.

Основний спосіб переробки кам’яного вугілля – коксування (суха перегонка). При коксуванні (нагріванні до 1000-1200 ⁰С без доступу повітря) отримують різні продукти: кокс, кам’яновугільну смолу, аміачну воду і коксовий газ. Зразковий склад коксового газу: 60 % водню, 25 % метану, 5 % карбон (ІІ) оксиду, 4 % азоту, 2 % нітроген (ІV) оксиду, 2 % етилену і 2 % інших газів.

Паливо – це речовина, яка при спалюванні виділяє велику кількість теплоти і використовується як джерело отримання енергії. Вживані в народному господарстві численні тверді, рідкі і газоподібні види палива можна у свою чергу розділити на природні і штучні. Штучні є продуктами переробки природних.

По максимальній температурі, що отримується при повному згоранні, паливо буває з високою теплопродуктивністю (більше 2000 °С – природний газ, нафтопродукти, кам'яне вугілля) і зниженою теплопродуктивністю ( менше 2000 °С – буре вугілля, торф, дрова).

Паливо складається з горючої і негорючої частин. У твердому паливі горюча частина містить п'ять елементів: вуглець, водень, сірку, кисень і азот. Вуглець, водень і горюча сірка приймають участь в згоранні палива, а азот і кисень складають баласт горючої частини (внутрішній паливний баласт). До негорючої частини (зовнішньому баласту) відносять неорганічні речовини, перехідні після спалювання палива в золу, а також у вологу.

Природні види палива - кам'яне вугілля, включаючи паливні продукти, одержані при збагаченні та сортуванні на підприємствах вугільної промисловості, буре вугілля (лігніт), сланці горючі, торф паливний, дрова опалювальні, деревинні відходи лісозаготівлі, деревинні відходи деревообробки, відходи сільськогосподарського виробництва (солома, качани та стебла кукурудзи, лушпиння соняшникове та рисове тощо), інші види первинного твердого палива (непридатні шпали, рудникові стійки, дерев'яна тара тощо), нафта, включаючи газовий конденсат, природний газ, до якого входить шахтний метан.

Альтернативні види рідкого та газового палива (далі - альтернативні види палива) - рідке та газове паливо, яке є альтернативою (заміною) відповідним традиційним видам палива і яке виробляється (видобувається) з нетрадиційних джерел та видів енергетичної сировини;

Нетрадиційні джерела та види енергетичної сировини - сировина рослинного походження, відходи, тверді горючі речовини, інші природні і штучні джерела та види енергетичної сировини, у тому числі нафтові, газові, газоконденсатні і нафтогазоконденсатні вичерпані, непромислового значення та техногенні родовища, важкі сорти нафти, природні бітуми, газонасичені води, газогідрати тощо, виробництво (видобуток) і переробка яких потребує застосування новітніх технологій і які не використовуються для виробництва (видобутку) традиційних видів палива.

До альтернативних видів рідкого палива належать:

- горючі рідини, одержані під час переробки твердих видів палива (вугілля, торфу, сланців);

- спирти та їх суміші, олії, інше рідке біологічне паливо, одержане з біологічної сировини (у тому числі з поновлюваних відходів сільського та лісового господарства, інших біологічних відходів);

- горючі рідини, одержані з промислових відходів, у тому числі газових викидів, стічних вод, виливів та інших відходів промислового виробництва;

- паливо, одержане з нафти і газового конденсату нафтових, газових та газоконденсатних родовищ непромислового значення та вичерпаних родовищ, з важких сортів нафти та природних бітумів, якщо це паливо не належить до традиційного виду.

До альтернативних видів газового палива належать:

- газ (метан) вугільних родовищ, а також газ, одержаний у процесі підземної газифікації та підземного спалювання вугільних пластів;

- газ, одержаний під час переробки твердого палива (кам'яне та буре вугілля, горючі сланці, торф), природних бітумів, важкої нафти;

- газ, що міститься у водоносних пластах нафтогазових басейнів з аномально високим пластовим тиском, в інших підземних газонасичених водах, а також у газонасичених водоймищах і болотах;

- газ, одержаний з природних газових гідратів;

- біогаз, генераторний газ, інше газове паливо, одержане з біологічної сировини, у тому числі з біологічних відходів;

- газ, одержаний з промислових відходів (газових викидів, стічних вод промислової каналізації, вентиляційних викидів, відходів вугільних збагачувальних фабрик тощо);

- стиснений та зріджений природний газ, зріджений нафтовий газ, супутний нафтовий газ, вільний газ метан, якщо вони одержані з газових, газоконденсатних та нафтових родовищ непромислового значення та вичерпаних родовищ і не належать до традиційних видів палива.

Буре вугілля має значно меншу теплотворну здатність від кам'яного, високий вміст сірки, значну зольність. Воно придатне для брикетування, напівкоксування і газифікації. Крім того, з бурого вугілля можна одержати штучний гірський віск. В основному буре вугілля використовується на місцевих електростанціях та інших підприємствах як паливо.

Українське вугілля в основному має високу собівартість. У кам'яновугільних басейнах це пов'язано з глибоким заляганням пластів та невеликою їхньою потужністю. Буре вугілля невигідно перевозити на далекі віддалі, тому що воно має низьку теплотворну здатність, сипучість, підвищену вологість тощо.

Провідне місце серед паливних ресурсів займає кам’яне вугілля, 98% якого добувають у Донбасі, решту – в Львівсько-Волинському басейні. Донецьке вугілля залягає на глибині 500-700 метрів (максимальна – 1200 метрів), товщина шарів – 0,5-2,0 м, 25% його коксується. Львівсько-Волинський басейн зосередив 2% вугілля, яке залягає на глибині 300-700 м, товщина шарів – 0,5-1,0 м. Найбільші поклади бурого вугілля – у Дніпровському басейні (2,4 млрд. т, глибина залягання – 5-140 м, відкритий видобуток).

В структурі паливних ресурсів України домінує кам'яне і буре вугілля. Основні запаси кам'яного вугілля зосереджені в Донецькому і Львівсько-Волинському басейнах; бурого вугілля — переважно в Дніпровському басейні.

В Україні виявлено 307 родовищ нафти і газу, які зосереджені переважно на північному сході країни, у Прикарпатті і Причорномор'ї. Початкові розвідані запаси становили понад 3,4 млрд. т умовного палива.

Особливо загострилися проблеми, пов’язані з негативним впливом енергетики на стан навколишнього середовища. Викиди від роботи цієї галузі становлять 30% всіх твердих часток що надходять в атмосферу внаслідок господарської діяльності людини. За цим показником електростанції зрівнялися з підприємствами металургії і випереджають всі інші галузі промисловості. Крім того, енергетика дає до 63% сірчаного ангідриду і понад 53% оксидів азоту, що надходять у повітря від стаціонарних джерел забруднення. вони є основним джерелом кислотних дощів в Україні. Рослини та океан вже не встигають поглинути всю кількість вуглекислоти, яка утворюється внаслідок спалювання органічного палива. Це веде до поступового збільшення її концентрації в атмосфері, що посилює “парниковий ефект” і викликає потепління клімату.

Якщо тенденція зростання споживання енергетики та викидів двоокису вуглецю збережеться, то вже до 2025 року на Землі потеплішає на 2 ⁰С, що призведе до глобальних катастрофічних наслідків: зміщення кліматичних зон, зникнення багатьох видів рослин, скорочення лісових площ, збільшення пустель, розтавання льодовиків тощо.

Рекомендована література:

1. Григорович О.В. Хімія: Довідник / О.В. Григорович, Б.А. Мареха, О.Ю. Мацаков. – Х.: Факт, 2008. – 160 с.

2. Паливо і ефективність його використання. Равич М.Б. Видав-во «Наука»,1971 – 358с.

3. Мановян А.К. Технологія переробки природних енергоносіїв. – М.: Хімія, КолосС, 2004 – 456 с.: іл. – (підручники і навчальні посібники для студентів ВУЗ).

Матеріали для самоконтролю:

1. Що відносять до основних природних джерел вуглеводнів?

2. Що таке паливо?

3. З чого складається паливо?

4. Альтернативні види рідкого палива?

5. Альтернативні види газового палива?

6. Які основні райони видобутку вугілля в Україні?

7. Якої шкоди завдає паливна промисловість?