Конспект бинарного занятия по теме: «Природные источники УВ. Состав и свойства нефти. Применение продуктов переработки нефти при эксплуатации автомобильного транспорта»

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ

ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ЯНАО

«ТАРКО-САЛИНСКИЙ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ»

Конспект бинарного занятия по теме:

«Природные источники УВ. Состав и свойства нефти. Применение продуктов переработки нефти при эксплуатации автомобильного транспорта»

Разработали: преподаватели учебных

дисциплин «Химия» и «Техническое

обслуживание и ремонт автомобилей»

Набиуллина Флорида Загидулловна,

Пасько Василий Михайлович

Тарко-Сале, 2018г.

План урока

Тема: Нефть, ее состав, переработка и применение продуктов переработки при эксплуатации автомобильного транспорта.

Цель урока: Сформировать у обучающихся представление о природных источниках углеводородов; ознакомить с продуктами переработки, применяемыми при эксплуатации автомобильного транспорта.

Задачи урока:

Образовательные:

• Познакомить учащихся с составом и свойствами нефти;

• Дать представление о способах ее переработки;

• Обеспечить восприятие и осмысление понятий: крекинг, ректификация, риформинг, ароматизация углеводородов, детонационная стойкость бензина, октановое число

• Показать значение важнейших нефтепродуктов для современного человека и для экономики страны в целом;

• Познакомить учащихся с наиболее важными экологическими проблемами, возникающими при добыче, транспортировке и переработке нефти

• Познакомить с ролью нефти в развитии событий международной жизни и становлении социальной картины мира

Развивающие:

• Создать условия для развития у учащихся умения анализировать результаты своей деятельности, делать выводы, сравнения, выделять главное;

• Сформировать умения работать самостоятельно с новыми источниками информации;

Воспитывающие:

• Способствовать развитию чувства ответственности и коллективизма через игровые и групповые формы работы;

• Предоставить учащимся информацию о существовании профессий, связанных с добычей и переработкой нефти.

Здоровьесберегающие:

• Обсудить проблемы охраны окружающей среды и возможные последствия ее загрязнения для природы и общества.

Тип урока: изучение нового материала

Форма урока: интегрированное обучение, проведение бинарного занятия

Применяемые технологии: технология сотрудничества, игровые, ИКТ, здоровьесберегающие, проблемного обучения.

Оборудование и реактивы: компьютер, презентация, сырая нефть, коллекция «Нефть и нефтепродукты», вода, стеклянный стакан, салфетки.

Подготовка к уроку

Обучающимся заранее, за несколько уроков объявлена тема урока и форма его проведения, распределены роли среди обучающихся и даны темы для подготовки презентаций и задания для самостоятельного изучения.

Оставшиеся учащиеся будут работать с места, они заранее должны будут подготовить вопросы для «специалистов».

Ход занятия

1. Организационный момент

Преподаватель: Мотивация. На сегодняшний день, без всякого сомнения, важнейшим полезным ископаемым для человека является нефть. Жизнь современного человека немыслима без этого ценного сырья. И действительно, практически каждый шаг человека сопровождает использование нефти или нефтепродуктов. Когда мы слышим слово «нефть», то как правило возникают ассоциации с бензином, другим топливом, смазочными материалами. И в этом, в топливе, конечно же ее главенствующая роль. Но применение нефти не ограничивается заправочной станцией. Нефть значит для каждого человека намного больше.

Строительные материалы, лаки, краска, многие напольные покрытия содержат нефтяные масла. Производные нефти входят в состав одежды. Нефтепродукты так же являются составной частью пластмасс, из которых изготавливаются выключатели, телефоны и другие предметы обихода.

Если представить себе, что нефть вдруг перестала существовать, то практически все так любимые нами предметы, в состав которых входит пластмасса и резина, станут для большинства жителей Земли просто непомерно дорогими.

Без нефти, а точнее без продуктов ее переработки, не может не только развиваться ни одна отрасль народного хозяйства, но и существовать. Из нефти получают все возможные виды топлива – котельное, бензин, керосин, дизельное, газотурбинное топлива, смазочные и специальные масла, технический углерод, пластичные смазки, парафин, битумы, нефтяные коксы. Кроме того, нефть является сырьем для получения ряда продуктов органического синтеза.

Энергетика, оборона страны, транспорт, сельское хозяйство, бытовые нужды населения, экономика страны находятся в прямой зависимости от нефти. И в последнее время ее роль все возрастает – нефть и продукты ее переработки используют для производства искусственной кожи, съедобного жира, парфюмерии, суррогата столового масла и технического, моющих средств и других продуктов, число которых превышает 700 наименований.

Для России нефть играет особо важную роль – на ее долю приходится основная статья доходов государства. По этому Правительство Российской Федерации уделяет повышенное внимание развитию нефтегазовой отрасли.
Урок наш сегодня будет необычным. В ходе его каждый из вас выступит в качестве специалиста одной из профессий данного производства.

Преподаватель: Ребята, мы заканчиваем изучать большой раздел «Углеводороды», представители которого имеют огромное практическое значение для всех нас и страны в целом. На сегодняшний день благосостояние каждого из нас напрямую зависит от добычи так называемого «черного золота». Вам было предложено самостоятельно ознакомиться с рядом вопросов по данной теме, и сегодня мы подведем итог вашей самостоятельной работы. Урок наш сегодня будет необычным. В ходе его каждый из вас выступит в качестве специалиста одной из профессий данного производства.

План урока

1.Нахождение в природе, примерные запасы и срок их использования (выступление геолога, Андрей);

2. Состав нефти и ее свойства (выступление лаборанта, Мягких Максим);

3.Переработка нефти (выступление технологов, Катаев Михаил, Бахлул Абдулазиз);

4. Меры защиты окружающей среды при нефтепереработке (выступление эколога, Айваседо Игорь)

5.Применение продуктов переработки нефти при эксплуатации автомобилей

Геолог: Андрей. Нефть – это сложная смесь УВ, в котором растворены газообразные и другие вещества. Нефть распространена в осадочной оболочке Земли, является важнейшим полезным ископаемым. Она представляет собой маслянистую жидкость от светло-бурого до черного цвета с характерным запахом, которую придают сероуглерод и остатки растительных и животных организмов. В воде нефть практически не растворяется и немного легче неё. Плотность составляет 0,73-0,97 см/м3. У нефти нет определенной температуры кипения, т.к это смесь различных углеводородов. В состав нефти входят:

ПРЕДЕЛЬНЫЕ УВ (АЛКАНЫ) – 30-50%

ЦИКЛИЧЕСКИЕ ПРЕДЕЛЬНЫЕ УВ (ЦИКЛОАЛКАНЫ) – 25-75%

АРОМАТИЧЕСКИЕ УВ (АРЕНЫ) -10-25%

Кроме УВ в составе нефти имеются примеси – соединения S, N, некоторых металлов. Из нефти выделяют разнообразные продукты, имеющие большое практическое значение. Ее подвергают ректификации.

Лаборант: Демонстрация опыта (Приложение 1)

Опыт 1. Цвет нефти.

На белую салфетку капнуть одну каплю нефти. Рассмотреть растекающуюся жидкость и сделать вывод: нефть желто-коричневого цвета.

Опыт 2. Прозрачность.

Показать детям две баночки: одну с водой, другую с нефтью. В обе баночки положить палочки. В баночке с водой мы видим палочку, а в баночке с нефтью – нет. Вывод: вода прозрачная, а нефть – нет.

Опыт 3. Запах.

Предложить детям понюхать воду и нефть, закрыв глаза. Выяснить, какие ассоциации возникают у детей. Вывод: нефть имеет запах.

Опыт 4. Текучесть.

Перелить нефть из одной емкости в другую. Показать, что нефть льется, потому что жидкая. Если бы нефть не была жидкой, ее не смогли бы качать насосы – качалки из глубин земли. (Показ иллюстраций с изображением добычи нефти). Вывод: нефть – жидкая.

Опыт 5. Маслянистость.

Дети растирают между пальцами одной руки воду, а между пальцами другой руки нефть. Высказывают свои ощущения при растирании. Вывод: вода высыхает, а нефть гладкая, скользкая, маслянистая.

Опыт 6. Смешиваемость и растворяемость.

В воду налить молоко и размешать. Вывод: молоко в воде размешалось.что будет с нефтью, если ее налить в воду. Проверить. Сделать вывод, что нефть легче воды, не тонет, по воде расплываются пятна, потому что она маслянистая, не растворяется в воде. Вывод: нефть не смешивается и не растворяется.

Опыт 7. Птицы и нефть.

Подбросить перышко и внимательно проследить за его плавным полетом. Затем обмакнуть перо в нефть и еще раз подбросить вверх. Обратить внимание детей на то, как оно быстро падает вниз. Объяснить, что строение перьев позволяет птицам летать, “отталкивая” крыльями воздух вниз, сами же при этом поднимаются вверх. Когда водоплавающая птица (утка, чайка, гагара, лебедь) садится на воду, покрытую нефтяной пленкой, ее перья загрязняются. Они слипаются и теряют способность “отталкивать” воздух, а значит, птица не может взлететь и может погибнуть.

Нефть – это сложная смесь УВ, в котором растворены газообразные и другие вещества. Нефть распространена в осадочной оболочке Земли, является важнейшим полезным ископаемым. Она представляет собой маслянистую жидкость от светло-бурого до черного цвета с характерным запахом, которую придают сероуглерод и остатки растительных и животных организмов. В воде нефть практически не растворяется и немного легче неё. Плотность составляет 0,73-0,97 см/м3. У нефти нет определенной температуры кипения, т.к это смесь различных углеводородов. В состав нефти входят:

ПРЕДЕЛЬНЫЕ УВ (АЛКАНЫ) – 30-50%

ЦИКЛИЧЕСКИЕ ПРЕДЕЛЬНЫЕ УВ (ЦИКЛОАЛКАНЫ) – 25-75%

АРОМАТИЧЕСКИЕ УВ (АРЕНЫ) -10-25%

Кроме УВ в составе нефти имеются примеси – соединения S, N, некоторых металлов. Из нефти выделяют разнообразные продукты, имеющие большое практическое значение. Ее подвергают ректификации.

Итак, сырая нефть – маслянистая жидкость, легче воды и не растворяющаяся в ней, от светло-коричневого до черного цвета. У нее различен не только цвет, но и запах, а также вязкость. По составу нефть – сложная смесь, главной частью которой являются парафиновые, циклопарафиновые и ароматические углеводороды. Нефть очень ценное горючее, обладающее высокой теплотворной способностью. Из 1 кг нефти выделяется при ее сгорании 46000 кДж.

Нефть – смесь парафиновых, циклопарафиновых и ароматических углеводородов.

1 – Нефти, содержащие большое количество парафиновых углеводородов, называют парафиновыми. К ним относится грозненская нефть.

2 – Нефти, богатые циклопарафинами – нафтеновые – башкирская нефть.

3 – Нефти, богатые ароматическими углеводородами – уральские.

Технолог: Так как в состав нефти входят различные УВ – предельные, непредельные, ароматические, то можно сделать вывод, что нефть – это смесь УВ. Состав нефти не бывает постоянным и зависит от месторождения и происхождения нефти.

Зная свойства УВ, можно предложить для разделения нефти на УВ несколькими способами. Основная цель переработки нефти – получение бензина и сырья для нефтехимии.

Переработка нефти

Ректификационная Крекинг Риформинг перегонка термический каталитический ароматизация термическое разделение расщепление тяжелых УВ на превращение пред. нефти на фракции более легкие УВ в ароматические

Сырую нефть очищают, освобождают от газа, воды, сернистых соединений, а далее, используя разницу в температурах кипения углеводородов, ее разделяют на фракции:

• газолиновая (бензин, газолин) С₅Н₁₂ – С₁₁Н₂₄ ,температура кипения 40–200 град.;

• Лигроиновая С₈Н₁₈ – С₁₄Н₃₀ ,температура кипения 150–250 град.;

• Керосиновая С₁₂Н₂₆ – С₁₈Н₃₈ , температура кипения 180–300 град.;

• Дизельное топливо С₁₃Н₂₈ – С₁₉Н₄₀, температура кипения 200–250 град.;

• Мазут (остаток перегонки нефти) – содержит углеводороды с числом атомов углерода от 18 до 50.

Перегонкой при пониженном давлении из мазута получают:

• соляровое масло (С₁₈–С₂₅);

• смазочные масла (С₂₈–С₃₈);

• вазелин и парафин – легкоплавкие смеси твердых углеводородов;

• твердый остаток перегонки мазута – гудрон и продукты его переработки – битум и асфальт.

Вопрос: Какие методы вы используете для повышения выхода бензина из нефти?

Технолог 2: Чтобы повысить выход бензина, мы прибегаем ко вторичным процессам нефтепереработки, то есть переработке не самой нефти, а фракций, полученных в результате ее первичной переработки.

Этот процесс, как уже говорили, называется крекинг.

Виды крекинга – термический, где нефтепродукты пропускают через трубчатую печь, где нагревают, например мазут до температуры 470–550 градусов под давлением. Химические реакции, которые при этом происходят:

С₁₆Н₃₄ — С₈Н₁₈ + С₈Н₁₄; С₈Н₁₈ — С₄Н₁₀ + С₄Н₈; С₄Н₁₀ — С₂Н₆ + С₂Н₄; С₄Н₁₀ — С₃Н₆ + СН₄

Бензин термического крекинга существенно отличается от бензина прямой перегонки тем, что содержит непредельные углеводороды.

Каталитический крекинг проводят в присутствии природных алюмосиликатов.

Это позволяет вести процесс при несколько более низкой температуре 450-500 градусов, с большей скоростью и получать бензин более высокого качества. Чем выше температура крекинга, тем сильнее дробятся молекулы, тем больше образуется газов, богатых непредельными соединениями. Поэтому иногда высокотемпературный крекинг нефтепродуктов (его называют пиролизом) осуществляют специально для получения газообразных непредельных углеводородов. Процесс в таком случае ведут при температуре 650—750 градусов. Эти углеводороды идут на синтез полиэтилена, красителей, моющих средств. В состав различных нефтепродуктов входят разные УВ. Значит при горении они будут выделять различное количество тепла. Продукты с большим числом атомов углерода при сгорании выделяют больше тепла, следовательно газойли используют для тяжелых дизелей. А разные марки бензина зависят от детонационной стойкости бензина.

Одной из важнейших характеристик всякого бензина является его детонационная стойкость.

Чем сильнее сжимается смесь паров бензина с воздухом, тем большую мощность развивает двигатель и тем большую мощность развивает двигатель и тем относительно меньше он расходует горючего. Не все сорта бензинов выдерживают сильное сжатие. Некоторые углеводороды при сжатии воспламеняются преждевременно и сгорают с чрезвычайно большой скоростью, со взрывом. От удара взрывной волны о поршень появляется резкий стук в цилиндре, происходит сильный износ деталей, мощность двигателя падает. Это взрывное сгорание бензина носит название детонации.

Наименьшей стойкостью к детонации обладают парафины нормального строения.

Углеводороды разветвленные, а так же непредельные и ароматические более устойчивы к детонации.

Для количественной характеристики детонационной стойкости бензинов выработана октановая шкала. Октановое число изооктана (2,2,4-триметилпентана), обладающего высокой детонационной стойкостью, принято за 100.

76 бензин (76% изооктана + 24% н-гептана), 80 бензин ( 80% озооктана + 20% н-пентана) 95 бензин (95% изооктана + 5 % н-пентана) и т.д.

Чтобы повысить детонационную стойкость бензина, его подвергают ароматизации. Этот процесс называется риформингом.

Он осуществляется путем нагревания их в присутствии платинового катализатора. В этих условиях идут реакции превращения парафинов и циклопарафинов в ароматические углеводороды, вследствие чего октановое число бензинов повышается .

Эколог, Мутузов Хизир:

Какие задачи стоят перед вашим предприятием, чтобы обеспечить безаварийную работу, а так же качественную очистку выбросов, чтобы избежать загрязнения окружающей среды?

Среди многих проблем, которые стоят перед человечеством, охрана окружающей среды от последствий его производственной деятельности является одной из первоочередных. Собственно само понятие «загрязнение окружающей среды» появилось в связи с добычей, транспортировкой и переработкой нефти. Да, нефть дала неисчислимые блага человечеству. Но за этим не сразу заметили чад, отравляющий планету. Нефть дала толчок не только к развитию производительных сил общества, но и породила многие экологические проблемы.

Использование нефтепродуктов неизбежно ведет к загрязнению окружающей среды. Прежде всего – это нефтяные пятна на дорогах, которые попадают в почву, реки. С выхлопными газами автомобилей в воздух попадает много веществ, влияющих на его чистоту. И, конечно, настоящим бедствием становится разливы нефти и нефтепродуктов при техногенных авариях

С целью очистки газообразных продуктов, которые выбрасываются в атмосферу, их подвергают гидроочистке. За исправностью оборудования постоянно следят работники нашего предприятия. Но все же самое главное, нужно стремиться к безотходному производству, что понизит себестоимость продукции, и снизит выброс вредных веществ в атмосферу. Для этого нужно поднять уровень науки и технологии. Важную роль в этом должны сыграть вы, представители прессы, пропагандируя интерес к знаниям, науке.

Выводы:

Таким образом, нефть – основной вид природных УВ. Из нее получают очень много веществ. Одни из них - это бензин, дизельное топливо. Как будущие специалисты, вы теперь знаете о способах получения, свойствах продуктов переработки нефти. Теперь используя ваши знания по химии, вам предстоит приступить ко второй части нашего занятия по дисциплине «Устройство автомобиля». Пожалуйста, Василий Михайлович!