CC BY
27
а. м. попов
Омский государственный университет
РЕГИОНАЛЬНЫЙ ПРИНЦИП ИЗУЧЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ
л. а. мистюкова ПРОИЗВОДСТВ В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ
Средняя школа N8 95 г. Омска
УДК 502:315+502.7:54:66
СТАТЬЯ ПОСВЯЩЕНА РАССМОТРЕНИЮ АКТУАЛЬНОЙ ПРОБЛЕМЫ ОБРАЗОВАНИЯ -ЭКОЛОГИЗАЦИИ ШКОЛЬНОГО КУРСА ХИМИИ. АВТОРЫ ПРЕДЛАГАЮТ СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД В ИЗУЧЕНИИ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ Г.ОМСКА С УЧЕТОМ РЕГИОНАЛЬНОГО КОМПОНЕНТА. ИЗЛОЖЕННЫЙ МАТЕРИАЛ О РАБОТЕ НЕФТЕХИМИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ ПОМОЖЕТ УЧИТЕЛЮ ФОРМИРОВАТЬ У УЧАЩИХСЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ЗНАНИЯ НА МЕСТНЫХ ПРИМЕРАХ.
Формирование личности с высокой экологической культурой - цель экологического образования. Через изучение различных химических веществ и процессов их переработки или получения учитель химии может показать не только их значение, но и воздействие на окружающую среду.
Изучение в школе химических производств в экологическом и региональном аспектах будет способствовать развитию экологического мышления способного оценивать не только вред различных загрязнителей, но и, изучая технологические процессы устанавливать причины их возникновения, а также решать вопросы охраны окружающей среды от вредных выбросов предприятий.
«Любое производство, как монета, имеет две стороны: аверс и реверс. Аверс производства - это сырье, товарная продукция и пути превращения первого во второе. Реверс - это производственные отходы загрязняющие среду» (1).
Современное предприятие можно рассмотреть как сложную социально-эколого-экономическую систему -технобиогеоценоз которой вплетен в круговорот веществ во всех оболочках Земли.
Впервые с производствами учащиеся знакомятся в 9 классе при изучении производства серной кислоты. На этих уроках важно не только рассказать учащимся о научных принципах производства в целом и производства серной кислоты в частности, но и расширить знания учащихся об экологических проблемах производств нашего города.
В10 классе главным производством является переработка нефти и получение из нее не только топливных продуктов, но и ценного сырья для химической промышленности. В г. Омске достаточно полно представлены все предприятия, связанные с тем или иным этапом переработки нефти, что и необходимо учителю раскрыть на уроках изучения настоящих производств. На данном этапе возрастает роль материала, насыщенного региональным содержанием, это должны быть конкретные примеры того, что и как производится в г. Омске, затронуты экономические и экологические вопросы нефтехимического производства (2,3). Учителю следует больше уделять внимания на самостоятельную работу учащихся. Возможно, это работа в группах, ведущих поиск ответа на тот или иной вопрос или ролевая игра, которая позволит учащимся стать участниками процесса переработки нефти и самостоятельно сделать выводы об экологических проблемах, предложить меры для осуществления природоохранных мероприятий.
Предлагаем изучение химического производства осуществить по следующей схеме (5):
Основными проблемами в производстве являются :
а) выбор сырья;
б) оптимизация управления химическими реакциями на каждой стадии;
Можно указать два принципа на основе которых производится выбор сырья для получения целевого продукта:
1. Возможность получения продукта из разных видов природного сырья с разносторонним учетом экономических, географических и др. факторов.
Например, разработка месторождения нефти в Омской области (в частности Крапивинского) в настоящее время
СХЕМА 1
Взаимодействие промышленного предприятия с окружающей средой.
выгодна и целесообразна, так как позволит использовать на ОНПЗ нефть местных месторождений.
2. Возможность получения продукта из отходов других производств, что ведёт к сбережению природных ресурсов, снижению себестоимости продуктов и предупреждает загрязнение окружающей среды.
Таким примером в г. Омске может служить производство серной кислоты на нефтезаводе из сероводорода -отхода получаемого при очистке продуктов переработки нефти.
Обсуждая с учащимися различные виды сырья, нужно отметить о значительных потерях сырья при его добыче, транспортировке, хранении и переработке и связанными с этими процессами загрязнениями окружающей среды.
Например, при добыче полезных ископаемых в отвалах их остается в 25-50 раз больше, чем было получено. Также широко известно загрязнение Мирового океана нефтью во время добычи и транспортировки.
Затем учитель указывает на несовершенство технологии, при которой не используются или недостаточно используются побочные продукты реакций, являющиеся как правило загрязнителями природной среды. Обсуждается вопрос о культуре труда, которой должен обладать каждый работник производства. Делается вывод о том, что наиболее перспективным является производство, которое имеет мало отходов, не расходует в огромных количествах воду и кислород воздуха т.е. экологически чистое.
Например, сероводород является сильным ядом нервно-паралитического действия. При его концентрации 1000 мг/м3 и выше у человека появляются судороги, может остановиться дыхание или наступить паралич сердца. Поэтому выбросы этого газа в атмосферу даже в небольших количествах ухудшают состояние сердечно-сосудистой и нервной систем человека. Учитель подчеркивает, что использование его в производстве серной кислоты на ОНПЗ избавляет от нежелательных воздействий не только на организм человека, но и на животных и растения.
СХЕМА 2
При изучении темы: «Переработка нефти. Нефтепродукты» целесообразно использовать материал о работе Омского нефтезавода (1).
Рассматривая процессы переработки нефти, учитель отмечает то вредное воздействие, которое оказывается на окружающую среду. Рассказ можно построить, используя следующую таблицу 1.
Закончив рассматривать процессы переработки нефти, и выделив характер загрязнения окружающей среды, учитель переходит к продуктам. При изложении данного материала важно обратить внимание учащихся на то, что при переработке нефти вначале получают не готовые продукты, а только фракции бензина, керосина, дизельного топлива, масел. Для получения из них товарных продуктов их облагораживают, вносят различные добавки, с целью улучшения их качества.(5) Также можно подчеркнуть двойственную роль нефтеперерабатывающей промышленности в экологическом загрязнении: во-первых, непосредственное загрязнение в ходе рассмотренных процессов и, во-вторых, косвенное загрязнение, которое осуществляется в ходе использования топливных продуктов переработки.
Поэтому большую долю в загрязнении атмосферного воздуха в г Омске вносит автомобильный транспорт и тепловые станции.
В заключение учитель рассказывает о природоохранных мероприятиях, осуществляемых на Омском нефтезаводе по утилизации газовых, жидких и твердых отходов нефтепереработки, используя таблицу 3.
На уроках закрепления материала решаем с учащимися задачи с экологическим содержанием.
ЗАДАЧА 1. Атмосферу сильно загрязняет диоксид серы БО.,, образующийся при сжигании мазута, котельного топлива. Предложите способ его утилизации.
схемаз
Процессы и продукты переработки нефти на ОНПЭ
-►> газ
н с ф т ь бензиновая фракция
ПОД »тмосферным давлением
--» дизельное топливо
мазут
Гидрорифо!
бензол
Рехтм>||кк011кв пол iuty>чаи
о,п,м -КСИЛОЛЫ
битумы
вакуумный газойль
дизельное топливо
масляный дистиллят
-»J парафин церезин
тяжелый газойль
Литература
1. Мишина Е.Ф. Экологический аспект изучения химических производств. //Химия в школе. 1993 № 3.
2. Попов A.M. Химия и охрана окружающей среды в Омском регионе. Омск, ОмГУ. 1999г.
3. Попов A.M. Региональный аспект в экологическом образовании и воспитании омских школьников. Омский научный вестник, выпуск Ю.Март 2000г. с. 9-11.
4. Назаренко В.М. Активные методы формирования природоохранных знаний // Химия в школе. 1966 № 1.
5. Калявина С И., Медведовская И.И., Попов A.M. О продуктах переработки нефти. //Химия в школе. 1992 № 5-6.
ЗАДАЧА 2. На ОАО «Сибнефть-ОНПЗ» для очистки нефтепродуктов используется установка английской фирмы «ВЭМКО» производительностью 300 м3/час. Начальная концентрация нефтепродуктов - 7000мг/л, а после очистки - 70 мг/л. Рассчитайте, какое количество нефтепродуктов удаляется за один год.
ПОПОВ Александр Матвеевич, кандидат химических наук, доцент химического факультета Омского государственного университета.
МИСТЮКОВА Людмила Александровна, учитель химии, школа № 95 г.Омска.
Процесс Цель Исходно е сырье Продукты Негативное воздействие на окружающую среду
Подготовка нефти Отделить примеси воды, солей, серы, твердых частиц Сырая нефть Очищенная нефть Большой расход воды. Наличие в сочных водах остатков нефти, солей, сернистых соединений и др. примеси.
Атмосферно- вакуумная перегонка Разделение нефти на фракции Очищен ная нефть Фракции: Бензиновая Лигроиновая керосиновая дизельная, мазут газойлевая масляная, гудрон Утечка нефтепродуктов в результате недостаточной герметизации оборудования, аппаратов. Загрязнение дымовыми газами, загрязнение сточных вод нефтепродуктами соединениями серы. Испарение нефти и нефтепродуктов из резервуаров для хранения и очистных сооружений
Каталитичес кий крекинг Расщепление тяжелых углеводородов Вакуумный газойль Газ крекинга, крекинг-бензин, тяжелый остаток Проблемы регенерации и утилизации катализаторов, битумной крошки, нефтешламов и др. Загрязнение воздуха при сжигании остатков газов на факелах.
Пиролиз Получение непредельных, ароматических углеводородов. Бензин. Этилен, ацетилен, бензол, толуол. Загрязнение сточных вод нефтепродуктами. Большой расход воды в теплообменниках. Топочные газы, образованные при сжигании жидкого топлива.
Риформинг Получение ароматических углеводородов и высокооктановых бензинов Бенэино вая фракция Бензин, толуол, ксилол, бензин риформинга. Токсичные ароматические соединения в газовых выбросах.
ТАБЛИЦА 2
Продукт Основные загрязнители Природоохранные мероприятия
Неэтилированный бензин выхлопные газы: СО, углеводороды, оксиды азота Переход на газовое топливо. Получение высокооктановых добавок.
Этилированный бензин выхлопные газы + соединения свинца Сократить производство
Дизельное топливо соединения серы, углеводороды Глубокая очистка от соединений серы (до 0.1%).
Котельное топливо СО, оксиды серы, оксиды азота Модернизация печей. Переход на газовое топливо.
ТАБЛИЦА 3
Источник загрязнения. Основные природоохранные мероприятия на ОНПЗ.
Воздух 1. Уменьшение количества газов, поступающих на факельное хозяйство путем улавливания факельных газов и возвращения их на АГФУ для разделения. 2. Реконструкция печей и горелочных устройств с целью значительного сокращения выбросов СО, оксидов азота. 3. Глубокая очистка нефти от сернистых соединений и солей.
Водные объекты 1. Сокращение потребления воды. Использование оборотной воды. 2. Замена водяного охлаждения на воздушное. 3. Внедрение новых установок по очистке сточных вод ("ВЭМКО").
Почва 1. Ликвидация буферных прудов, свалки твердых отходов (вывоз на городской полигон). 2. Работает установка по очистке нефтешламов шведской фирмы "Альфа Лаваль".
