Методическая разработка открытого урока по дисциплине "Управление технологическим процессом" 3 курс
план-конспект занятия

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И МОЛОДЕЖНОЙ ПОЛИТИКИ РЯЗАНСКОЙ ОБЛАСТИ

ОБЛАСТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

РЯЗАНСКИЙ КОЛЛЕДЖ ЭЛЕКТРОНИКИ

Методическая разработка

открытого урока

по МДК 02.01 «Управление технологическим процессом»

    РАЗРАБОТАЛ

преподаватель

                                                                                                       ОГБПОУ «РКЭ»

Соломатина Н.С.

                                                                                                          ________________      

                 подпись разработчика                

Рязань, 2022г.

1. Общие сведения о занятии

1.1. Междисциплинарный курс:  «Управление технологическим процессом»

1.2.  Преподаватель:Соломатина Наталья Сергеевна

1.3. Специальность: 18.02.09 «Переработка нефти и газа (по отраслям)»

1.4.  Группа:ПНГ-3109

1.5. Темаурока:«Каталитическийриформинг».

1.6. Формируемые компетенции (в соответствии с ФГОС по специальности или рабочей профессии) и/или требования к ЗУН для ООД и ОПД):

ОК1.Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

ОК3.Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

 ОК4.Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

ОК5.Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК8.Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.

ОК 9.Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.

ПК2.1.Контролировать и регулировать технологический режим с использованием средств автоматизации и результатов анализов

ПК2.2. Контролировать качество сырья, получаемых продуктов

ПК 2.3Контролировать расход сырья, продукции, реагентов, катализаторов, топливно-энергетических ресурсов.

1.7. Тип урока: урок изучения нового материала

1.8. Вид урока: комбинированный

1.9. Цель занятия:

Образовательная: Формирование представлений о каталитическом риформинге, его значении при производстве бензина и оборудовании для проведения этого процесса.

Развивающая:способствовать развитию творческих способностей учащихся, навыков решения различных задач, формированию умения делать самостоятельные выводы.

Воспитательная:способствовать совершенствованию навыков общения, умения работать в команде, воспитывать активную позицию и самостоятельность при выполнении задания и  восприятия материала, познавательные мотивы учения, интерес к выбранной профессии.

1.10 Междисциплинарные связи:

МДК 01.01 Технологическое оборудование и коммуникации

ОП.14 Процессы и аппараты

1.11 Используемое оборудование, ТСО, программное обеспечение:

- презентация по теме урока;

- дидактический материал для проведения урока;

- лабораторное оборудование;

- видео по теме урока.

1.12 Планируемые результаты занятия:

По результатам занятия обучающийся должен уметь:

-использовать в работе технологические схемы установок;

- расшифровывать обозначения основного оборудования;

-применение каталитического риформинга;

- работать в команде и нести ответственность за выполнение заданий.

По результатам занятия обучающийся должен знать:

- основные понятия по изученным разделам дисциплины «Управление технологическим процессом»;

- применение каталитического риформинга,

- устройство реактора,

- технологический процесс риформинга.

1.13. Технологии и методы обучения:

Игровая технология, системно-деятельностный, частично-поисковый метод обучения

2. План занятия

3.Выводы и результаты мероприятия:

Урок проводился в виде игры.

Преподавателем были представлены:

- наводящие вопросы, проблемные ситуации;

- вопросы для проверки изученного материала в различных видах

- небольшая анкета для рефлексии.

Цели урока были выполнены, результат достигнут.

1. Рекомендуемая литература:

1. Бражников В.Т. Современные установки для производства смазочных масел М, Химия 1975*

2. Глаголева О.Ф., Капустин В.М., Чернышева Е.А. Технология переработки нефти – М, Химия, 2005*

3. Мановян А.К. Технология первичной переработки нефти и природного газа. Москва, Химия, 2001*

4. Танатаров М.А., Кондратьев И.И. и др. Проектирование установок первичной переработки нефти.  Москва. Химия 1975*

5. Эрих В.H., Расина М.Г., Рудин М.Г. Химия и технология нефти и газа. Л., Химия, 1985.*

Интернет-ресурсы

6. pronpz.ru Каталитический риформинг Электронный код доступа: https://pronpz.ru Дата обращения: 18.04.2022г.

7. proofoil.ru Термокаталитические процессы Электронный код доступа: http://proofoil.ru Дата обращения: 20.04.2022г.

Преподаватель ОГБПОУ»РКЭ»

             ___________ Н.С. Соломатина

*Переиздания учебника не было

Каталитический риформинг

1. Оргмомент (начало урока)

Вы разделены на 4 группы по 5-6 человек. У каждой группы будет свое название, таблички с которыми стоят на столах.

Представляю вам команду «экспертов экологов» - участвуют в дискуссиях о защите окружающей среды

Команда коммерческих директоров – участвует в дискуссиях о происхождении и добыче нефти

Команда журналистов - оценивают работу каждого на уроке, фиксируют  каждое выступление в карточках.

2. Определение цели урока. Актуализация знаний.

На ваших столах лежат карточки с ребусом. Вам необходимо разгадать ребус и тем самым предложить свои варианты темы.

Проведем с вами Проверку знаний – технический диктант (каждая группа отвечает по очереди)

Вопросы:

- Назовите установки, осуществляющие первичные процессы переработки?

-Для чего предназначеныэлектродегидраторы?

-Продукты первичной переработки?

-Перечислите вторичные процессы переработки?

-Крекинг, понижающий вязкость?

-Что означает октановое число бензина?

3. Объяснение – беседа

Перейдем к теме урока. Занятие будет проходить в игровой форме с использованием кейс-технологий.

У каждой группы на столах стоят кейсы с названиями подтемы. Давайте начнем с первой группы кейс №1. Итак, Назначение процесса риформинга.

1. Назначение

Процесс каталитического риформинга предназначен для получения ценного высокооктанового ароматического компонента автобензинов – риформата.

Кроме того, в процессе риформинга образуется значительное количество ВСГ, необходимого для процессов гидроочистки, изомеризации, гидрокрекинга.

Компоненты бензина в результате каталитического риформинга имеют октановые числа (ОЧ):
1. 94 – по исследовательскому методу

2. 84 – по моторному.

Октановое число - обозначает устойчивость топлива к самопроизвольному возгоранию (детонации).

Автомобильный бензин маркируется буквой «А». Буква «И» обозначает октановое число, которое получается лабораторным исследовательским методом.

Бензин маркируется в лабораториях, где испытуемая смесь сравнивается с эталонным образцом. Бензин, в составе которого находится 95% изооктана и 5% гептана, получает маркировку АИ-95. Цифра 95 говорит о процентном содержании устойчивого изооктана в составе бензина.

• Моторный метод, при котором используют специальный одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, позволяющий изменять степень сжатия топлива в режиме реального времени. Метод должен соответствовать ГОСТу 511/82 и условно имитирует эксплуатацию двигателя на трассе.
• Исследовательский метод, при котором исследуют опытный образец топлива в сравнении с эталонным. Метод должен соответствовать ГОСТу 8226 и условно характеризует использование двигателя в городских условиях.

Сырье и продукты

В качестве сырья используют прямогонные бензиновые фракции, приведенные в Таблице 1

Продукты:

1. стабильный высооактановый бензин

ОЧ по исследовательскому методу – 94-96. Содержит 50% ароматических углеводородов. Служит базовым компонентом для производства бензина АИ-93 и АИ-98.

2. головка стабилизации(сжиженный газ) – идет на ГФУ для получения индивидуальных углеводородов.

3. Углеводородный газ - содержит в основном CH4метан и C2H6этан, служит топливом печей на НПЗ

4. ВСГ - газ с содержанием H2=75-90% для процессов гидроочистки, гидрокрекинга, изомеризации, гидродеалкилирования.

2. Кейс №2 Типы установок риформинга. Катализаторы. Устройство реакторов риформинга

Существует два основных типа установок кат.риформинга

1. со стационарным слоем катализатора - процесс ведут в реакторах трубчатого типа, в которых катализатор находится в трубах, а межтрубное пространство заполнено высокотемпературным теплоносителем - нитрит-нитратной смесью. Стационарный слой катализатора должен быть очень прочным и термостойким, способным проработать несколько тысяч часов без заметного пыления, чтобы предотвратить рост сопротивления потоку газа в трубках.

2. с движущимся слоем катализатора - В них катализатор распыляется в движущемся потоке газа или жидкости и переносится вместе с ним.

Установки состоят из 2-х блоков – гидроочистки и, непосредственно, блока риформинга.

Катализаторы

существует три типа катализаторов:

• монометаллические – алюмоплатиновые катализаторы, содержат платины 0,3-0,8%масс. Важно, чтобы платина была достаточно диспергированна (измельчена), что повышает активность катализатора.
• биметаллические – к ним относятся платино-рениевые и платино-иридиевые содержащие 0,3-0,4%масс платины, рения и иридия. Позволяет увеличить стабильность и активность катализатора.
• полиметаллические – обладают стабильностью, повышенной активностью, лучшей селективностью( количественная оценка эффективности протекания целевой реакции), обеспечивают высокий выход риформата.

Регенерация катализаторов происходит по окислительно-востановительному механизму и при помощи хлорирования.  

Для нагрева и конверсии сырья служит реакторный блок установки кат.риформинга. существуют реакторы с аксиальным и  радиальным вводом сырья.

Реакторы с аксиальным вводом сырья(осевым)

Катализатор заправляют сплошным слоем. Для лучшего распределения паров по сечению слоя и во избежание уноса катализатора выше и ниже слоя, насыпают фарфоровые шарики.

Сырье вводится сверху вниз и через штуцер выводят по центральной трубке.

Температура замеряется термопарами.

Во время регенерации катализатора в аппарат подают ВСГ.

Реакторы с радиальным вводом сырья

Здесь пары движутся радиально. В реактор помещен перфорированный стакан из легированной стали, в стакан загружен катализатор и сверху засыпан фарфоровыми шариками. Пары проходят кольцевой зазор между стаканом и движутся радиально, выходят из слоя катализатора через отверстия осевой трубы и уходят сверху. Нижняя часть реактора заполнена фарфоровыми шариками. Небольшой слой катализатора позволяет создать равномерный поток паров и поддерживать перепад давления.

Кейс №3 Параметры процесса

Важную роль в процессе играют температура, давление и объемная скорость подачи сырья.

1. Влияние давления:

 Давление в процессе 1,5-3,5МПа. Повышение давления препятствует быстрому отравлению катализатора т.к. при повышении давления снижается чувствительность катализатора и уменьшается закоксованность. Но увеличивается скорость реакции, в результате чего уменьшается выход риформата, водорода, снижается ОЧ и увелич-ся выход газов.

Снижение давления повышает выход ароматических у/в, снижается выхорд газа.

Снижение давления позволяется при меньших температурах получать более высокие выходы катализата и водорода, также увеличивать содержание водорода в ВСГ.

2. Температура:

Температура в процессе- 470-530

Повышение температуры приводит к уменьшению выхода стабильного катализата и содержанию водорода в ВСГ, увеличивает ОЧ риформата, увеличивает отложение кокса на катализаторе, возрастает выход у/в газов – пропана, бутана, изобутана.

Понижение температуры ведет к увеличению выхода бензина, уменьшению выхода кокса и газа, уменьшению содержания аренов в бензине.

Температура кат.риформинга подбирается в зависимости от параметров процесса, а также следует обращать внимание на качество катализатора.

При использовании платиново-молибденового катализатора температура процесса будет составлять 470-520. При – монометаллическом катализаторе – 480-530.

3. объемная скорость

Составляет 1,3-2 ч-1.

Можно повысить если увеличить расход или уменьшить загрузку катализатора в реакторы.

С повышением объемной скорости увелич-ся выход риформата, содерждание водорода в ВСГ.

Снижается выход водорода, легких углеводородов, снижается выход ароматики.

Подбирают такую объемную скорость чтобы не прибегать к частой регенерации катализатора.

Кейс №4 Определение фракционного состава бензина в лабораторных условиях

стр. 39 Определение фр.состава н/п разгонкой в стандартных аппаратах.

Кейс №5 Технологическая схема установки

Задание: Проставить основное оборудование на схемах

4. Закрепление материала

Для закрепления материала проведем с вами контроль знаний по теме в виде тестирования. В тесте 10 вопросов. Время на выполнение 5 минут.

5. Применение знаний и умений в новой ситуации

Тестирование:

1. Вещества, ускоряющие (или замедляющие) ход реакций, приводящих к образованию новых углеводородов и веществ, называются?

А. катализатор

Б. ингибитор

В. ускоритель

2.  Получение высокооктанового компонента автомобильных бензинов, ароматизированного компонента для производства индивидуальных ароматических углеводородов и технического водорода в результате каталитических превращений бензиновых фракций первичного и вторичного происхождения- это НАЗНАЧЕНИЕ процесса?

А. каталитический крекинг

Б. каталитический риформинг

В. Гидроочистка

3. Продуктами каталитическогориформинга являются?

А. высокоактановый бензин, сжиженный газ, углеводородный газ, ВСГ

Б. бензин, керосин, ВСГ

В. Высокоактановый бензин, ВСГ, метан, толуол

4. Оптимальными температурами процесса каталитического риформинга являются

А. 480-520

Б. 250-330

В. 650-980

5. В процессе каталитическогориформинга применяют катализаторы?

А. монометаллические, полиметаллические, биметаллические

Б. МЭА

В. МТБЭ

6. Для чего в реакторах используются фарфоровые шарики?

А. во избежание уноса катализатора

Б. высокого выхода риформата

В. Увеличения активности катализатора

7. При повышении давления закоксованнойсть…

А. уменьшается

Б. увеличивается

В. Не изменяется

8. Разделение сложной смеси компонентов на смеси более простого состава называется…

А. фракционирование

Б. горение

В. Кристаллизация

9. При повышении температуры ОЧ риформата…

А. увеличивается

Б. уменьшается

В. Не изменяется

10. Из каких блоков состоит процесс каталитическогориформинга?

А. гидроочистка, риформинг

Б. риформинг, стабилизация

В. Обессоливание, риформинг

Критерии оценки:

Оценка "5" ставится при условии выполнения 86-100% заданий.

Оценка «4»ставится при условии выполнения 85-66% заданий

Оценка «3»ставится при условии выполнения 65-40% заданий

Оценка «2»ставится при условии выполнения 39% заданий

6. Рефлексия

Ответьте,  пожалуйста, на вопросы анкеты: