ДНЗ «Ніжинський професійний аграрний ліцей Чернігівської області

Методична розробка уроку на тему:

«Нафта.

Склад, властивості нафти.  Продукти перегонки нафти"

Підготувала

викладач хімії Рибак О.М.
https://www.mindmeister.com/843390150#

Тема: «Нафта.  Продукти перегонки нафти»

Мета: розглянути склад і властивості нафти,ознайомити учнів із видами переробки нафти,  складом і застосуванням нафтових фракцій. Поглибити і розширити уявлення учнів про природні джерела вуглеводнів, довести, що нафта - цінне джерело вуглеводнів. продовжувати формувати в учнів вміння застосовува­ти на практиці знання, здобуті на уро­ках хімії,  аналізувати, систематизувати.

Розвивати творчі та аналітичні здібності учнів, вміння аргументувати власну думку.

Методична мета: активізація навчально – пізнавальної діяльності на уроці шляхом використання різних методів навчання.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань

Обладнання: склянка з нафтою, колекція «Нафта і продукти переробки»,  модель двигуна внутрішнього згорання, презентація, мультимедійне обладнання.

ХІД УРОКУ

І. Організаційний момент

Налаштовуємось на плідну роботу

ІІ. Актуалізація опорних знань і життєвого досвіду учнів

Видатний хімік Д.І. Менделєєв сказав: «Істина відкривається лише тому, хто її розшукує».

 От і сьогодні на уроці ми переконаємось в правдивості даних слів, а для цього ми почнемо свою роботу завданням :

2.      Встановіть відповідність між назвами і формулами насичених  вуглеводнів:

3.      Загубились назви на резервуарах, але відомий склад. Відновіть назви.

Чим відрізняється якісний склад природного і супутнього нафтового газу:

ІІ. Мотивація навчально –пізнавальної діяльності учнів

Сьогодні ми  познайомимося ще з одним природним джерелом вуглеводневої сировини.

 Щоб відгадати  з яким саме, скористаємось  трьома підказками:

Записуємо тему уроку «Склад і властивості нафти. Продукти її переробки»

IIІ. Вивчення нового матеріалу

Демонстрація нафти. Опишіть фізичні властивості нафти.

Як утворилась нафта?

Походження нафти

Неорганічна теорія                                                                               Органічна теорія

Д.І. Менделєєв: Вуглеводні утворились  в результаті взаємодії  води з карбідом заліза під дією високих температур і тисків.

В.І. Вернадський: Вуглеводні утворились  із залишків планктону, росли і тварин  під тиском і за високих температур .

Якщо у нафті були знайдені спори рослин, то яка з теорій більш ймовірна?

Перегляд відео фрагменту.

Чи є  запаси нафти в Україні?

Україна має невеликі родовища нафти. Її щорічний видобуток становить в середньому 3 млн т  - усього 7 % від загальної потреби країни.

Сьогодні в Україні існує три нафтогазоносні регіони:

-          Східний (Дніпровсько-Донецький),

-         Західний (Карпатський);

-         Південний (Причорноморсько-Кримський).

Рекламна пауза: реклама бензину «Енерджи»

Рекламу якого підприємства ви щойно переглянули?

Чи доцільно використовувати сиру (неперероблену) нафту?

Нині в Україні нафту переробляють на шести нафтопереробних заводах (НПЗ): Дрогобицькому, Надвірнянському, Одеському, Хер­сонському, Кременчуцькому та Лисичанському.

Чи є нафтопереробні заводи у Чернігівській області?

Гнідинцівський завод стабілізації нафти та виробництва скрапленого газу (Варвинський район). Після первинної обробки нафта по нафтопроводу Леляки-Гнідинці-Кременчук направляється на Кременчуцький нафтопереробний завод.

Що являє собою переробка нафти?

Сучасна нафтопереробка - це складний комплекс виробничих процесів, спрямований на отримання нафтопродуктів, а також сировини для нафтохімії та органічного синтезу.

 До стадії перегонки нафту очищають від домішок солей і води.

1.      Перегонка нафти.

Так як нафта - складна суміш природних вуглеводнів різної молекулярної маси, то первинна переробка - це перегонка нафти, яка дозволяє розділити нафту на окремі фракції відповідно до   температури кипіння вуглеводнів.

Уперше технологія перегонки та хімічного очищення сирої нафти була розроблена 1853 р. у Львові хіміками-фармацевтами Йоганном Зегом та Ігнатієм Лукасевичем. 

Брати Дубиніни вперше створили пристрій для перегонки нафти (1823 р.). Завод Дубиніних був дуже простий. Казан у грубці, з казана йде труба через бочку з водою в порожню бочку. Бочка з водою – холодильник, порожня бочка – приймач для гасу.

У промисловості перегонку нафти здійснюють в установці, яка складається з трубчастої печі, ректифікаційної  колони і холодильника. У печі знаходиться змійовик (трубопровід). По трубопроводу безперервно подається нафту, де вона нагрівається до 350 ° С і у вигляді пари надходить до ректифікаційної колони (сталевий циліндричний апарат висотою 50 - 60 м). Всередині вона має горизонтальні перегородки з отворами, так звані тарілки. Пари нафти подаються в колону і через отвори піднімаються вгору, при цьому вони поступово охолоджуються і зріджується. Менш леткі вуглеводні конденсуються вже на перших тарілках, утворюючи газойлевой фракцію. Більш леткі вуглеводні збираються вище і утворюють гасову фракцію, ще вище збирається Лігроїнова фракція. Найбільш летючі УВ виходять у вигляді пари з колони і зріджується, утворюючи бензин. Частина бензину подається назад у колону для зрошення піднімаються пари. Це сприяє охолодженню і конденсації відповідних УВ. Рідка частина нафти, що надходить у колону, стікає по тарілках вниз, утворюючи мазут.

На сучасному виробництві перегонка відбувається не в одній, а послідовно у декількох ректифікаційних колонах. Це обумовлено економічними міркуваннями (менше витрати енергії) і необхідністю отримати більш чисті продукти.

Головний недолік такої перегонки - малий вихід бензину (не більше 50%).

Бензин - основне паливо для двигунів внутрішнього згоряння. Від його якості залежить робота двигуна, його довговічність, швидкість пересування.

 Давайте подивимося, як працює автомобільний двигун внутрішнього згорання.

Суміш парів бензину з повітрям засмоктується в циліндр і стискається поршнем.

Стисла суміш підпалюється електричною іскрою від запального «свічки». Вуглеводні, що входять до складу суміші, згорають з утворенням оксиду вуглецю (IV) і води, а також оксиду вуглецю (II). Утворені гази рухають поршень, здійснюючи роботу. Чим сильніше стискається суміш парів бензину і повітря, тим більше потужність двигуна. Однак суміші деяких вуглеводнів, що входять до складу бензину, згоряють з вибухом ще до досягнення максимального стиснення. І відбувається це не від електричної іскри, а від високої температури в циліндрі. При цьому вибухова хвиля стихійно розподіляється в стислому просторі циліндра. Вона з величезною швидкістю вдаряє об поршень, про що свідчить характерний стукіт у двигуні. Таке вибуховий згоряння, зване детонацією, призводить до передчасного зносу двигуна.

Детонація – це дуже швидке, вибухове згорання парів речовини у суміші з повітрям при стисненні.

Було встановлено, що детонацію в основному викликають вуглеводні нормальної (нерозгалуженої) будови. У той же час вуглеводні з розгалуженим карбоновим  ланцюгом, а також ненасичені і особливо ароматичні вуглеводні  більш стійкі до детонації.

Детонаційну стійкість бензину характеризують октановим числом.

За нуль прийнята здатність до детонації у зв-гептану, який детонує дуже легко. Октанове число ізооктану  (2,2,4 – триметилпентана)   прийнято за 100.

За цією шкалою бензин з октановим числом 92 має такі ж детонаційні властивості, як суміш 92% (за об'ємом) ізооктану і 8% гептану.

 Саме октанове число вказують у маркуванні бензину.

Які марки бензину вам відомі?

-         76, 80, 92, 95, 98.

Які масові частки ізооктану і гептану у 95- му бензині?

 Чим вище октанове число, тим бензин стійкіший до детонації і тим потужніше може працювати  двигун.

Бензин, добутий перегонкою нафти, має невисоку якість, його октанові числа становлять 40-55.

Для підвищення виходу бензинових фракцій і поліпшення їх якості, застосо­вують додатковий спосіб переробки наф­топродуктів - крекінг.

2.       Крекінг нафтопродуктів

Крекінг - це процес вторинної переробки нафти та її фракцій під час якого відбувається розщеплення вуглеводнів нафти на більш леткі речовини. (англ. to crack - колоти, розщеплювати).

Крекінг буває термічний і каталітич­ний.

1. Термічний крекінг

Вперше крекінг-процес в Росії запропонував наприкінці 19 століття інженер Володимир Григорович Шухов.

Такий процес, здійснюваний при температурі близько 450 ° С -550 ° С і  тиску в кілька атмосфер. Цьому процесу зазвичай піддаються висококиплячі нафтові фракції, наприклад мазут.

Сутність крекінгу полягає в тому, що при нагріванні відбувається розщеплення великих молекул вуглеводнів на більш дрібні, в тому числі на молекули, що входять до складу бензину. Зазвичай розщеплення відбувається приблизно в центрі вуглецевого ланцюга по С-С-зв'язку, наприклад:

Бензин, одержуваний термічним крекінгом,  має вище октанове число (65-70), але він не стійкий при зберіганні, він легко окислюється, що обумовлено наявністю в ньому неграничних вуглеводнів.

2. Каталітичний крекінг.

Цей процес був вперше здійснений у 1918 році Н.Д. Зелінським. Його проводять у присутності каталізатора (алюмосилікатів: суміші оксиду алюмінію та оксиду кремнію) при температурі 450 - 500 ° С і атмосферному тиску. Зазвичай каталітичного крекінгу піддають дизельну фракцію. При каталітичному крекінгу, який здійснюється з великою швидкістю, виходить бензин вищої якості, ніж при термічному крекінгу. Це пов'язано з тим, що поряд з реакціями розщеплення відбуваються реакції ізомеризації алканів нормальної будови. Крім того, утворюється невеликий відсоток ароматичних вуглеводнів, що поліпшують якість бензину.

Бензин каталітичного крекінгу має досить високе октанове число (75-80), більш стійкий при зберіганні, так як в його склад входить значно менше неграничних вуглеводнів в порівнянні з бензином термічного крекінгу.

 Якість бензину можна поліпшити також риформингом.

3.Риформінг - це процес ароматизації бензинів, здійснюваний шляхом нагрівання їх у присутності платинового каталізатора за високих температур та тиску.

Добувають бензин з октаном числом від 77-86.

Є різні спо­соби для підвищення октанового числа бензину. Для цієї мети ви­користовують додавання до бензину спеціальних добавок – антидетонатори, наприклад ТЕС – тетраетил свинцю (С₂Н₅)₄Рb.  Всього 0,01% цієї речовини підвищує октанове число на 10 одиниць. Такий бензин називають етильованим.

Але такий бензин шкідливий для корис­тування, тому що містить свинець РЬ, який викидається у повітря разом з вих­лопними газами та забруднює навко­лишнє середовище, шкодить здоров'ю людини.

Що необхідно зробити, якщо етильований бензин потрапив на шкіру?

Давайте уявимо, що всі речі, створені із нафтопродуктів раптово зникли…

Відеофрагмент : «Застосування нафтопродуктів»

 

ІV.Закріплення вивченого матеріалу

1.      Лабораторний дослід «Ознайомлення зі зразками нафтопродуктів»

Розгляньте колекцію нафтопродуктів і заповніть таблицю:

Назва нафтопродукту

Зовнішній вигляд

Сфери використання

2.      «Мобільний альбом»:

Назвіть, яків види палива використовують транспортні засоби?

V. Узагальнення знань учнів

Поясніть, чому Д.І. Менделєєв казав, що топити нафтою, це все одно, що топити асигнаціями?

«Сжигать нефть — все равно, что топить печку ассигнациями»

Нафта - головний товар у світі, від ціни якого значною мірою залежить «самопочуття» глобальної економіки. Нафта і продукти її переробки - те, без чого сьогодні людство не проживе й дня.

Ми народжуємося і живемо в світі продуктів і речей, отриманих з нафти. Але жалем доводиться констатувати, що понад 90% цього найціннішого вуглеводневої сировини витрачається поки як паливо, тільки що залишилися 10% витрачаються на хімічну переробку.

V. Підведення підсумків уроку. Повідомлення домашнього завдання

Вивчити § 16, 17

У Лондоні з'явилася скульптурна композиція британського художника і підводного скульптора Джейсона Тейлора - це фігури чотирьох вершників. Особливість композиції в тому, що її можна побачити тільки двічі на день, під час відливу - таким був задум автора.

Що мав на увазі скульптор…