Co jsou uhlovodíky?
Uhlovodík je organická sloučenina složená pouze z atomů vodíku a uhlíku. Jsou to hybridy skupiny 14, což znamená, že obsahují vodík a také atomy skupiny uhlíku 14; uhlík, křemík, germanium, cín a olovo. Uhlík má 4 elektrony, což znamená, že musí vytvořit přesně 4 vazby, aby byl stabilní. Dalším typem uhlovodíků jsou aromatické uhlovodíky, mezi které patří alkany, cykloalkany a sloučeniny na bázi alkynů. Uhlovodíky mohou vazbou na sebe vytvářet složitější sloučeniny, jako je cyklohexan. Tento proces se nazývá katenace.
Obvyklé uhlovodíky:
- Metan(CH4)
- Etan(C2H6)
- Propan(C3H8)
- Butan(C4H10)
- Pentan(C5H12)
- Hexan(C6H14)
Kde se uhlovodíky vyskytují?
Téměř všechny uhlovodíky se přirozeně vyskytují v surových ropách, jako je ropa a zemní plyn. Vzhledem k tomu, že ropa je vyrobena z rozložených organických látek, je bohatá na atomy vodíku a uhlíku. Jsou také přítomny v různých stromech a rostlinách a tvoří přírodní barvivo zvané karoten, které se nachází v mrkvi a zelených listech. Většina přírodního surového kaučuku, 98 %, je tvořena uhlovodíkovým polymerem; ten vzniká vytvořením řetězce, molekuly složené z mnoha jednotek spojených dohromady.
K čemu se uhlovodíky používají?
Uhlovodíky jsou nejrozšířenější organickou sloučeninou na planetě a hlavní složkou těkavých organických látek. Jsou považovány za hnací sílu moderní civilizace, protože tvoří fosilní paliva. Tato paliva se používají ke spalování, konkrétně při vytápění a v motorových palivech. Uhlovodíky jako propan a butan se používají ve svítilnách, zapalovačích, grilech a jako palivo pro spalovací jednotky. Pentan, další běžný uhlovodík. Po nasycení se pentan stává kapalinou o pokojové teplotě; tato kapalina se používá jako organické rozpouštědlo, dopravní palivo a čisticí prostředky. Kapalné uhlovodíky se hodnotí podle spalovacích vlastností vzhledem k oktanovému číslu; tj. benzín pro spalovací motory v osobních a nákladních automobilech a sekačkách na trávu. O něco větší molekuly uhlovodíků, známé jako petrolej, palivo pro tryskové motory, motorová nafta a olej pro vytápění. Čím větší uhlovodíky, tím hustší směs. Velké uhlovodíky se často používají jako motorová maziva a maziva. Pokud jsou silnější, vytvářejí vosk nebo látku podobnou dehtu, která se běžně používá při stavbě dálnic a při pokrývání střech.
Většina výše uvedených uhlovodíků je výsledkem tepelného krakování a frakční destilace surových olejů. Dalším velmi častým zdrojem je však průmyslové zpracování ethanolu za účelem výroby ethylenu. Vyrobený ethylen se používá k průmyslové syntéze dalších uhlovodíků.
Proč jsou uhlovodíky nebezpečné?
Samy o sobě uhlovodíky nepředstavují žádné riziko. Při vystavení slunečnímu záření a/nebo oxidům dusíku však podléhají chemické reakci. Je dobře známo, že emise a znečištění vytvářené lidmi v tomto průmyslovém věku jsou nebezpečné a uhlovodíky tvoří velkou část těchto škodlivých sloučenin. Uhlovodíky jsou hlavní složkou ropy, zemních plynů a většiny pesticidů. Všechny tyto látky přispívají ke skleníkovému efektu a poškozování ozonové vrstvy. Snižují také fotosyntetickou schopnost rostlin, zvyšují výskyt rakoviny u lidí a zvířat a zvyšují riziko onemocnění dýchacích cest. Nejznámější a dokumentárně nejnebezpečnější z uhlovodíků jsou ropné skvrny. Úniky ropy ničí mořské rostliny a každoročně zabíjejí a ohrožují statisíce, ne-li miliony živočichů.
Jak s uhlovodíky zacházíme?
Jelikož jsou uhlovodíky jednou z nejběžnějších sloučenin používaných v průmyslových procesech a při spalování paliv, existuje několik způsobů, jak je zničit nebo snížit jejich množství.
Prvním z nich by byla biofiltrace. Biofiltrace je proces využití přirozené biologické oxidace k ničení a odstraňování těkavých organických látek, zápachu a uhlovodíků. Jednoduše řečeno, biofiltrace je rozklad organických a anorganických látek mikroorganismy. Vzduch proudí přes tzv. plněné lože médií, což způsobuje, že znečišťující látky přecházejí do tenkého biofilmu na povrchu plněných médií. Mikroorganismy jsou umístěny v mikrofilmu a rozkládají znečišťující látky. Mezi nejběžnější použití biofiltrace, biokrbberů a biooxidátorů patří zpracování odpadních vod, zachycování těkavých organických látek v povrchovém odtoku a mikrobiologická oxidace látek znečišťujících ovzduší.
Dalším způsobem zpracování uhlovodíků by byla jednotka spalování par nebo fléra. Jednotka spalování par (Vapor Combustor Unit, VCU) nebo plamen je systém snižování emisí používaný k likvidaci těkavých kapalných uhlovodíků, nebezpečných látek znečišťujících ovzduší (HAP) a těkavých organických sloučenin (VOC). Tento systém se často používá místo otevřeného fléru, a to z důvodu nedávných změn předpisů týkajících se vyzařování par a viditelných emisí. Zařízení VCU jsou považována za bezpečnější a ekonomičtější variantu než otevřené fléry. Jako inovativní konstruktér ekologických nízkoprůtokových, sonických, užitkových a dalších flérových systémů vám společnost Gulf Coast Environmental Systems může poskytnout nákladově efektivní řešení plynové fléry na klíč, které více než uspokojí veškeré požadavky.
Uhlíkové absorbéry jsou dalším běžným způsobem likvidace uhlovodíků. V uhlíkovém absorbéru proudí znečištěný procesní proud přes lože aktivního uhlí. Uhlí odstraňuje těkavé organické látky z procesního proudu a absorbuje je, přičemž je zadržuje na svém povrchu a ve svých pórech. Vzduch bez těkavých organických látek je odváděn do atmosféry. Uhlí je skvělým adsorbérem organických látek, jako jsou nízkomolekulární těkavé organické látky. Když uhlíková vrstva dosáhne své kapacity, koncentrované těkavé organické látky jsou desorbovány do nízkotlakého proudu páry a buď recyklovány, nebo odeslány k destrukci do termického oxidačního zařízení.
Pokud máte další dotazy k tomuto tématu, kontaktujte prosím [email protected]
Další články v sérii GCES „Abating Hazardous Air Pollutants“ zahrnují:
Díl 1: BTEX je akronym, který znamená benzen, toluen, etylbenzen a xyleny.
Část 2: Snížení obsahu chloru
Část 3: NOx je skupina chemických sloučenin znečišťujících ovzduší, oxidů dusíku.
Část 4: Olovo je také známé (nesprávně) jako rtuť, protože se často vyskytují společně
Část 5: Průmyslové čističky vzduchu pro úpravu čpavku
Část 6: SOx, sloučeniny molekul síry a kyslíku, včetně oxidu siřičitého, oxidu siřičitého a oxidu siřičitého
Část 7: Uhlovodíky – metan, etan, propan, butan, pentan, hexan
Část 8: Uhlovodíky: Methylmerkaptan – Methylmerkaptan, známý také jako methanethiol
Část 9: H2S – Vysoce korozivní sirovodík
Část 10: Dimethylsulfid – methylthiomethan
Část 11: Kyselina sírová – H2SO4
Část 12: Oxid ethylnatý – EtO
Část 13: PFAS jako vznikající kontaminanty