Экологические проблемы в нефтехимии - Учебно

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт химии
Кафедра органической и экологической химии
Паничев Сергей Александрович
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ В НЕФТЕХИМИИ
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для аспирантов
направления 04.06.01 Химические науки (Нефтехимия)
очной и заочной форм обучения
Тюменский государственный университет
2014
2
Паничев Сергей Александрович Экологические проблемы в нефтехимии. Учебнометодический комплекс. Рабочая программа для аспирантов направления 04.06.01
Химические науки (Нефтехимия) очная и заочная формы обучения. Тюмень, 2014, 12 стр.
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВО с учетом
рекомендаций и ОПОП ВО по направлению и профилю подготовки.
Рабочая программа опубликована на сайте ТюмГУ: Экологические проблемы в
нефтехимии [электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.umk3plus.utmn.ru,
свободный.
Рекомендовано к изданию кафедрой органической и экологической химии.
Утверждено проректором по научной работе Тюменского государственного университета.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: Паничев Сергей Александрович, д-р пед. наук, проф.,
и.о. зав. кафедрой органической и экологической химии.
© Тюменский государственный университет, 2014.
© С.А. Паничев, 2014.
3
1. Пояснительная записка
1.1. Цели и задачи дисциплины (модуля)
Цель дисциплины: обзор и анализ основных экологических проблем, связанных с
добычей и переработкой нефти, что необходимо для эффективного освоения основной
профессиональной образовательной программы послевузовского профессионального
образования (аспирантура) по направлению 04.06.01 Химические науки (Нефтехимия) и
подготовки кандидатской диссертации.
Задачи дисциплины: освоение аспирантами следующих вопросов:
• источники экологической опасности в нефтедобыче и нефтепереработке;
• методы контроля экологической опасности в нефтедобыче и нефтепереработке;
• методы повышения экологической безопасности нефтехимических процессов.
1.2. Место дисциплины в структуре образовательной программы
Курс «Экологические проблемы в нефтехимии» относится к обязательным
дисциплинам в вариативной части блока Б1 учебного плана.
Освоение дисциплины «Экологические проблемы в нефтехимии» необходимо для
изучения основной дисциплины «Нефтехимия» и выполнения диссертационного
исследования.
Для успешного освоения данной дисциплины обучающиеся должны владеть
теоретическими
представлениями
в
области
экологии
и
рационального
природопользования.
Таблица 1.
Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами
№
п/п
1
2
Наименование
обеспечиваемых
(последующих)
дисциплин
Нефтехимия
Итоговая аттестация
(подготовка и защита
кандидатской
диссертации)
Темы дисциплины необходимые для
изучения
обеспечиваемых
(последующих) дисциплин
1
2
3
4
+
+
+
+
+
+
+
+
1.3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения данной
образовательной программы.
В результате освоения ОП выпускник должен обладать следующими
компетенциями:
• способностью к самостоятельному проведению научно-исследовательской работы
и получению научных результатов, удовлетворяющих установленным требованиям к
содержанию диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук по направленности
(научной специальности) (ПК-7).
1.4. Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине (модулю):
Знать: историю развития нефтехимии, роль и значение нефтехимии в современной
технической цивилизации, теоретические основы нефтехимии (строение и реакционная
способность органических молекул, механизмы нефтехимических реакций, основы
органического анализа), основные принципы организации промышленной переработки
нефтяного сырья.
4
Уметь: собирать и анализировать научную, технологическую и статистическую
информацию; планировать научные исследования в области нефтехимии, обрабатывать
экспериментальные данные, подготавливать к публикации статьи и тезисы докладов.
Владеть: современными методами экспериментальных исследований в области
нефтехимии, методами математической статистики и математического моделирования,
информационными технологиями, в т.ч. методами работы с компьютером и электронными
базами данных.
2. Структура и трудоемкость дисциплины.
Семестр — 4. Форма промежуточной аттестации — зачет. Общая трудоемкость
дисциплины составляет 5 зачетных единиц, 180 академических часов, из них 126 часов,
выделенных на самостоятельную работу.
3. Тематический план
Таблица 2.
2
Источники
экологической
опасности в
нефтехимии
Количественная
оценка опасных
воздействий. Анализ
риска.
Основные
направления и
методы снижения
экологического
риска от загрязнения
окружающей среды
Методы определения
нефтяных
загрязнений и
экологический
мониторинг
Итого (часов):
Из них в интеракт.
форме
2
3
4
Самостоятельная
работа
1
1
Виды учебной
работы и
самостоятельная
работа, в час.
Практические
занятия
Тема
Лекции
№
3
4
5
Итого
часов
по
теме
Из них
в
интерак
тивной
форме,
в часах
Формы
контроля
6
7
8
8
4
24
36
6
Опросы,к/р
Доклад на
семинаре
8
4
24
36
6
Опросы,к/р
Доклад на
семинаре
8
4
24
36
6
Опросы,к/р
Доклад на
семинаре
10
8
54
72
12
Опросы,к/р
Доклад на
семинаре
34
20
126
180
30
Зачет
8
22
30
5
4. Содержание дисциплины.
Тема 1. Источники экологической опасности в нефтехимии
Выделение в атмосферу попутных углеводородных и растворенных (N2, CO2, H2S и
др.) газов. Буровые шламы. Химические реагенты, используемые для повышения
нефтеотдачи пласта.
Разливы нефти и нефтепродуктов на водных и грунтовых поверхностях.
Побочные продукты при химической переработке нефти (газовые выбросы,
сточные воды, продукты осмоления, кубовые остатки и др.).
Аварийные выбросы.
Тема 2. Количественная оценка опасных воздействий и анализ риска
Токсичность. Экотоксиканты. Методы оценки воздействия на организм человека,
классы опасности химических веществ. ПДК, методы установления ПДК, типы ПДК.
Пороговая концентрация острого и хронического действия. Совместное действие
токсических веществ. Аддитивное воздействие. Синергизм и антагонизм. ПДВ. Первичное
и вторичное загрязнения.
Экологическое нормирование. Предельно-допустимая экологическая нагрузка,
критерии оценки. Диагностика и эффективный химико-аналитический контроль объектов
окружающей среды. Биоиндикация. Особенности биоиндикации. Общие экологические
требования к производствам. Определения безотходной технологии.
Экологическая экспертиза проектов. Основы безопасной работы производств.
Аварии на химически опасных объектах (ХОО), основные причины возникновения
аварийных ситуаций. Надежность оборудования. Потенциально опасные процессы.
Предупреждение аварийных ситуаций. Понятие об экологическом паспорте предприятия.
Категории опасности предприятий. Основные подходы к экологизации производственных
процессов.
Тема 3. Основные направления и методы снижения экологического риска от
загрязнения окружающей среды
Методы очистки производственных выбросов в атмосферу. Пути предотвращения
выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Методы предотвращения загрязнения
гидросферы, очистка сточных вод. Методы ликвидации вредных последствий. Принципы
создания комплексных малоотходных технологий. Разработка замкнутых циклов
использования природных ресурсов. Научные предпосылки реализации концепции
устойчивого развития общества.
Тема 4. Методы определения нефтяных загрязнений и экологический мониторинг
Аналитические методы контроля за состоянием окружающей среды. Приоритетные
контролируемые параметры окружающей среды. Концепция и структура системы
мониторинга, принципы ее функционирования. Роль мониторинга в анализе и
предупреждении опасного развития последствий глобальных антропогенных воздействий.
Лабораторные методы определения нефтяных загрязнений в объектах окружающей
среды (воздух, вода, почвы).
5. Планы семинарских занятий.
Тема 1. Источники экологической опасности в нефтехимии (4 час.).
Выделение в атмосферу попутных углеводородных и растворенных (N2, CO2, H2S и
др.) газов. Буровые шламы. Химические реагенты, используемые для повышения
нефтеотдачи пласта. Разливы нефти и нефтепродуктов на водных и грунтовых
поверхностях. Побочные продукты при химической переработке нефти (газовые выбросы,
сточные воды, продукты осмоления, кубовые остатки и др.). Аварийные выбросы.
6
Вопросы для самоконтроля
1. Охарактеризовать потенциальную экологическую опасность указанного
предприятия нефтедобычи или нефтехимии.
2. Указать основные причины разливов нефти.
3. Указать основные причины аварийных выбросов на предприятиях нефтехимии.
Тема 2. Количественная оценка опасных воздействий и анализ риска (4 час.).
Токсичность. Экотоксиканты. Методы оценки воздействия на организм человека,
классы опасности химических веществ. ПДК, методы установления ПДК, типы ПДК.
Пороговая концентрация острого и хронического действия. Совместное действие
токсических веществ. Аддитивное воздействие. Синергизм и антагонизм. ПДВ. Первичное
и вторичное загрязнения.
Экологическое нормирование. Предельно-допустимая экологическая нагрузка,
критерии оценки. Диагностика и эффективный химико-аналитический контроль объектов
окружающей среды. Биоиндикация. Особенности биоиндикации.
Общие экологические требования к производствам. Экологическая экспертиза
проектов. Основы безопасной работы производств. Аварии на химически опасных
объектах (ХОО), основные причины возникновения аварийных ситуаций. Надежность
оборудования. Потенциально опасные процессы. Предупреждение аварийных ситуаций.
Понятие об экологическом паспорте предприятия. Категории опасности предприятий.
Основные подходы к экологизации производственных процессов.
Вопросы для самоконтроля
1. Охарактеризовать токсичность основных компонентов нефтей и нефтепродуктов
(алканы и циклоалканы, арены, смолы и асфальтены).
2. Перечислить возможные экологические риски для конкретного предприятия
нефтедобычи или нефтепереработки, дать их количественную оценку.
3. Дать сравнительную оценку потенциальной опасности для нескольких
однотипных нефтехимических производств.
Тема 3. Основные направления и методы снижения экологического риска от
загрязнения окружающей среды (8 час.).
Методы очистки производственных выбросов в атмосферу. Пути предотвращения
выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Методы предотвращения загрязнения
гидросферы, очистка сточных вод. Методы и ликвидации вредных последствий.
Принципы создания комплексных малоотходных технологий. Разработка замкнутых
циклов использования природных ресурсов.
Вопросы для самоконтроля
1. Перечислить основные способы борьбы с выбросами в атмосферу.
2. Перечислить основные способы борьбы с загрязнениями природных вод.
3. Перечислить основные способы борьбы с загрязнениями почв.
4. Перечислить принципы создания комплексных малоотходных технологий
Тема 4. Методы определения нефтяных загрязнений и экологический мониторинг (8
час.).
Аналитические методы контроля за состоянием окружающей среды. Приоритетные
контролируемые параметры окружающей среды. Концепция и структура системы
мониторинга, принципы ее функционирования. Роль мониторинга в анализе и
предупреждении опасного развития последствий глобальных антропогенных воздействий.
Лабораторные методы определения нефтяных загрязнений в объектах окружающей среды
(воздух, вода, почвы).
7
Вопросы для самоконтроля
1. Перечислить основные лабораторные методы определения нефтяных
загрязнений в объектах окружающей среды (воздух, вода, почвы).
2. Дать сравнительный анализ нескольких лабораторные методов определения
нефтяных загрязнений в объектах окружающей среды в отношении их точности и
чувствительности.
6. Темы лабораторных работ (Лабораторный практикум).
Лабораторные занятия учебным планом не предусмотрены
7. Учебно-методическое обеспечение и планирование самостоятельной работы
аспирантов.
Таблица 3 .
№
Модули и темы
1
Источники экологической опасности
в нефтехимии
2
Количественная оценка опасных
воздействий. Анализ риска.
3
Основные направления и методы
снижения экологического риска от
загрязнения окружающей среды
Методы определения нефтяных
загрязнений и экологический
мониторинг
ИТОГО
4
Виды СРС
Работа с учебной и
методической литературой,
электронными источниками
данных (списки
рекомендованной литературы в
разделе 10)
Подготовка к семинарским
занятиям
Виды СРС
Работа с
литературой,
источниками
Работа с
литературой,
источниками
Работа с
литературой,
источниками
Работа с
литературой,
источниками
Объем
часов
36
36
36
72
126
Формы контроля СРС
Проверка и анализ конспектов лекций
и учебной литературы
Письменные опросы (тесты) и
контрольные работы
Доклады в виде презентаций на
семинарах и интерактивных лекциях
Обсуждение докладов на семинарах
Критерии оценки СРС:
1) качество освоения учебного материала (умение студента использовать
теоретические знания при выполнении практических задач);
2) проработанность всех аспектов задания, оформление материала в соответствии с
требованиями, соблюдение установленных сроков представления работы на проверку;
3) степень самостоятельности, творческой активности, инициативности студентов,
наличие элементов новизны в процессе выполнения заданий.
8
8. Типовые контрольные задания или иные материалы, необходимые для оценки
знаний, умений, навыков и (или) опыта деятельности, характеризующей этапы
формирования компетенций в процессе освоения образовательной программы.
Примерная тематика контрольных работ и опросов
1. Экологические проблемы добычи и транспортировки нефти
2. Разливы нефти и нефтепродуктов
3. Проблема утилизации попутных газов
4. Аварии на предприятиях нефтехимии: причины и последствия
5. Методы утилизации производственных отходов на нефтехимических
производствах
6. Токсичность основных компонентов нефти
7. Методы количественного определения нефтяных загрязнений в объектах
окружающей среды
8. Методы экологического мониторинга на предприятиях нефтедобычи и
нефтепереработки
9. Безотходные технологии в нефтехимии
Перечень контрольных вопросов для зачета
1. Основные источники экологической опасности в нефтедобыче.
2. Основные источники экологической опасности в нефтепереработке.
3. Методы количественной оценки опасных воздействий и анализа риска.
4. Экотоксиканты, их токсичность.
5. Методы оценки воздействия экотоксикантов на организм человека.
6. Классы опасности химических веществ. ПДК, методы установления ПДК, типы
ПДК. Пороговая концентрация острого и хронического действия. Совместное действие
токсических веществ. Аддитивное воздействие. Синергизм и антагонизм. ПДВ. Первичное
и вторичное загрязнения.
7. Экологическое нормирование. Предельно-допустимая экологическая нагрузка,
критерии оценки.
8. Диагностика и эффективный химико-аналитический контроль объектов
окружающей среды.
9. Биоиндикация. Особенности биоиндикации.
10. Общие экологические требования к производствам.
11. Экологическая экспертиза проектов. Основы безопасной работы производств.
12. Аварии на химически опасных объектах (ХОО), основные причины
возникновения аварийных ситуаций. Потенциально опасные процессы. Предупреждение
аварийных ситуаций.
13. Понятие об экологическом паспорте предприятия. Категории опасности
предприятий.
14. Основные подходы к экологизации производственных процессов.
15. Методы очистки производственных выбросов в атмосферу.
16. Пути предотвращения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.
17. Методы предотвращения загрязнения гидросферы, очистка сточных вод.
18. Методы ликвидации вредных последствий.
19. Принципы создания комплексных малоотходных технологий. Разработка
замкнутых циклов использования природных ресурсов.
20. Аналитические методы контроля за состоянием окружающей среды.
21. Приоритетные контролируемые параметры окружающей среды.
22. Концепция и структура системы мониторинга, принципы ее функционирования.
Роль мониторинга в анализе и предупреждении опасного развития последствий
глобальных антропогенных воздействий.
9
23. Лабораторные методы определения нефтяных загрязнений в объектах
окружающей среды (воздух, вода, почвы).
9. Образовательные технологии.
Виды учебной
работы
Аудиторные
занятия
Образовательные технологии
а) Чтение лекций (мультимедийные и видеодемонстрации, письменное тестирование по
пройденному материалу (4 теста по 10 вопросов в
каждом).
б) Проведение семинарских занятий (подготовка
сообщений и докладов, углубленное рассмотрение
учебного материала, групповое обсуждение и анализ
проблем, мультимедийные демонстрации,
заслушивание и обсуждение устных докладов,
сообщений, выступлений, встречи с преподавателями
других дисциплин).
в) Интерактивные технологии (групповые дискуссии,
разбор конкретных ситуаций).
г) Модульно-рейтинговая технология контроля
успеваемости.
Самостоятельная а) Изучение учебной и методической литературы,
т.ч. поиск информации в электронных сетях и базах
работа
данных, подготовка презентаций.
б) Подготовка к контрольным работам
в) Подготовка выступлений на интерактивных
лекциях
В лекционном курсе также используются;
• технологии развивающего обучения
• технология знаково-контекстного обучения
На семинарских занятиях используются:
• эвристические технологии обучения
• информационная технологии обучения
10. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля).
10.1. Основная литература:
1. Соромотин, А. В.. Воздействие добычи нефти на таежные экосистемы Западной
Сибири [Электронный ресурс]: моногр. / А. В. Соромотин ; Тюм. гос. ун-т. - Тюмень: Издво ТюмГУ, 2010. - 320 с.; 20 см. - (Тюменский государственный университет - региону и
стране).
Режим
доступа:
http://www.izdatelstvo.utmn.ru/catalog.php?section=show_book&page=00000178. - Библиогр.:
с. 294-320.
2. Полихлорбифенилы: проблемы экологии, анализа и химической утилизации / Т.
И. Горбунова [и др.] ; отв. ред. В. Н. Чарушин; Ин-т орган. синтеза УрО РАН. - Москва:
Красанд; Екатеринбург: УрО РАН, 2011. - 400 с.
3. Гвоздинский, В.И. Промышленная экология. В 2-х частях [Электронный ресурс]:
учебное пособие / В.И. Гвоздинский. - Самара: Самарский государственный
архитектурно-строительный университет, 2011. - Ч. 2. Книга 2. Технологические системы
производства: - 116 с.- Режим доступа: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=144361
(дата обращения: 01.10.2014).
10
10.2. Дополнительная литература:
1. Тетельмин, В. В.. Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе : [учеб.
пособие] / В. В. Тетельмин, В. А. Язев. - Москва; Долгопрудный: Интеллект, 2009. - 352 с.
2. Лозановская И.Н., Орлов Д.С., Садовникова Л.К. Экология и охрана биосферы
при химическом загрязнении. М.: Высшая школа. 2006.
3.Джирард, Дж. Е. Основы химии окружающей среды : [учеб. пособие] : пер. с
англ. / Дж. Е. Джирард. - Москва: Физматлит, 2008. - 640 с.
4. Долгоносов, Б. М.. Механизмы и кинетика деструкции органического вещества в
водной среде / Б. М. Долгоносов, Т. Н. Губернаторова. - Москва: Красанд, 2011. - 208 с.
5. Ананьев В. А. Химические основы современных окислительных технологий на
основе озона очистки сточных вод [Электронный ресурс]: учебное пособие / В. А.
Ананьев, В. Л. Ананьева.- Кемерово: Кемеровский государственный университет, 2012. 148с.- Режим доступа:
http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=232209 (дата
обращения: 01.10.2014).
6. Современные проблемы экологии и природопользования [Электронный ресурс]Ставрополь: Ставропольский государственный аграрный университет, 2013. - 124 с. Режим доступа: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=233097 (дата обращения:
01.10.2014).
7. Гвоздовский, В.И. Промышленная экология. В 2-х частях [Электронный ресурс]:
учебное пособие / В.И. Гвоздовский. - Самара: Самарский государственный архитектурностроительный университет, 2008. - Ч. 1. Природные и техногенные системы. - 270 с. –
Режим доступа: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=143903 (дата обращения:
01.10.2014).
10.3. Интернет – ресурсы и периодические издания:
www.e-library.ru
www.chem.msu.su/rus/program
www.mirnefti.ru
www.neftekhimiya.ips.ac.ru
www.chemindustry.ru
11. Перечнь информационных технологий, используемых при осуществлении
образовательного процесса по дисциплине (модулю), включая перечень
программного обеспечения и информационных справочных систем (при
необходимости).
Работа с Интернетом
Работа с информационным порталом ИБЦ ТюмГУ
12. Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины
(модуля).
Лекции и семинары обеспечены мультимедийными презентациями и
видеофильмами. Для чтения лекций необходимо наличие аудиторий, оснащенных
мультимедийной техникой (компьютер, проектор и др.).
Для самостоятельной работы аспирантов необходим доступ в компьютерный класс,
имеющий выход в Интернет.
13. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины (модуля).
Регулярное чтение выпусков научных обзорных журналов по нефтехимии
(Нефтехимия, Вестник Омского университета, Вестник Томского университета, Вестник
ТюмГУ, Известия ВУЗов. Химия и химическая технология, Известия РАН. Серия
химическая, Экологическая химия).
11
Изучение методических материалов по основным курсам «Органическая химия» и
«Физические методы исследования» по направлению «Химия» и органическим
спецпрактикумам по спектроскопии и хроматографии.
Самостоятельное решение задач по определению механизмов органических
реакций.
12