Методическая разработка урока по теме "Нефть: состав, свойства и переработка"
методическая разработка по химии (10 класс) на тему

Урок

Тема: Нефть, ее состав, свойства и переработка.

Форма проведения: ролевая игра

Цели урока: сформировать знания о составе, свойствах и способах переработки нефти; продолжить формирование навыков самостоятельной работы с большими объемами информации, умений кратко и точно излагать мысли и оформлять результаты собственных исследований с помощью офисных программ; формирование экологической грамотности, бережного отношения к природным ресурсам.

Задачи:

Образовательные:

• рассмотреть состав и физические свойства нефти;
• способы переработки нефти как топлива и сырья для получения органических веществ;

Развивающие:

• развивать умения добывать необходимую информацию, работать с обобщающими таблицами, схемами;
• развивать экологическое воспитание, показав, возможные последствия экологических катастроф.

Воспитательные:

• воспитывать бережное отношение к природным богатствам и окружающей среде;
• формировать коммуникативные качества (корректность поведения и высказываний в ходе обсуждения);
• прививать навыки самоорганизации, самооценки, самоанализа.

Предварительная работа:

1. Распределение ролей среди учащихся: директор завода, экономист завода, руководитель отдела по связям с общественностью, руководитель отдела снабжения, главный технолог предприятия, начальник отдела геолого-разведки,  руководитель отдела реализации продукции, экскурсовод музея завода, руководитель отдела маркетинга, заведующий лабораторией завода, главный эколог предприятия, начальника отдела новейших разработок и исследований, представители прессы.
2. Подбор и редактирование материала для пресс-конференции.
3. Подготовка  презентаций.
4. Подготовка бейджиков с указанием должности работника завода или названием СМИ.

Роль ведущего исполняет учитель.

Ход и содержание урока.

Ведущий:  Мы с вами сегодня присутствуем на очень значимом мероприятии – пресс-конференции посвященной очень важному событию для нашей области – началу производства самой современной марки бензина «Евро-6». Данная марка бензина будет производиться на Волгоградском нефтеперерабатывающем  заводе. Поэтому нашими гостями сегодня будут: директор завода, экономист завода, руководитель отдела по связям с общественностью, начальник отдела геологоразведки, главный технолог предприятия, руководитель отдела реализации продукции, экскурсовод музея завода, заведующий лабораторией завода, главный эколог предприятия, начальника отдела новейших разработок и исследований.

        Нефть, нефтепереработка, продукты нефтепереработки. Эти слова сегодня звучат со всех страниц СМИ. Я очень надеюсь, что в ходе сегодняшней встречи мы получим ответы на все интересующие нас вопросы по теме «Нефть, ее состав, свойства и переработка».

Уважаемые представители прессы, в ходе конференции вы можете задавать любые интересующие вас вопросы по данной тематике.

Слово директору предприятия.

Директор предприятия:

       Вначале немного истории открытия нашего предприятия.

       5 декабря 1957 года на завод по нефтепроводу Жирновск — Сталинград — НПЗ пришла нефть. С 20 на 21 декабря была отобрана первая порция прямогонного бензина.  Именно 21 декабря 1957 г считается датой рождения завода.

       В период с 1958 по 1965 годы на заводе идет активный процесс наращивания мощности и расширения ассортимента выпускаемой продукции. Происходит введение в строй термических крекингов, битумной установки, ввод в действие установок по производству смазочных масел, установок по производству присадок.

В 1988 году на заводе началось производство высокоиндексных  низкозасты-вающих гидравлических и авиационных масел.

Вначале 1990-х завод входит в группу Лукойл.

В 2006—2009 гг. вводятся в эксплуатацию: установка каталитического риформинга, установка изомеризации бензиновых фракций, что позволило производить 100 % высокооктановых бензинов по стандарту Евро.

31 мая 2016 года в эксплуатацию введён комплекс глубокой переработки нефти на базе гидрокрекинга вакуумного газойля.

Слушаем Ваши вопросы.

Вопрос  прессы: Почему нефтеперерабатывающий завод  построен в Волгограде?

Ведущий:  Слово предоставляется главному экономисту завода.

(Слайд) Можно выделить четыре основные причины появления данного завода в нашем городе:

• Волгоградская область имеет собственную сырьевую базу для данного производства.
• Волгоград - крупный транспортный узел. Это пересечение автомобильных, железнодорожных и речных путей.
• Наличие трудовых ресурсов.
• Наличие природных условий, способствующих развитию данного производства.

Вопрос  прессы: Какими месторождениями представлена собственная  сырьевая база Волгоградской области?

Ведущий:  Данный вопрос поможет осветить начальник отдела геологоразведки.

Начальник отдела геологоразведки:

 (Слайд: Физическая карта Волгоградской области)

В северной части Волгоградской области находятся Южно-Уметовское месторождение. Продуктивные слои этого месторождения находятся в толще карбоновых отложений.

В девонских отложениях было открыто Кудиновское нефтегазовое месторождение, а в 1975 г. в районе Котово получен самый мощный фонтан в истории нефтяной промышленности Волгоградской области с суточным дебитом почти  в 500 т.

В 1980-е - 1990-е годы открыты залежи нефти в северных районах области - Макаровское, Памятное, Сасовское и др., за счет которых добычу нефти удалось довести до 4 млн. т в год.

Вопрос прессы: Я полагаю, что собственное сырье не полностью удовлетворяет потребности завода. Откуда еще поступает нефть на завод?

Ведущий: На данный вопрос попросить ответить руководителя отдела снабжения.

Руководитель  отдела снабжения:

Нефть на предприятие поступает по нефтепроводу Самара-Тихорецк. Для производства продукции на НПЗ используется смесь, состоящая из легкой нефти западносибирских и нижневолжских месторождений.

Вопрос журналиста:  Как давно нефть известна человеку, и в каких направлениях она использовалась раньше?

Ведущий:  Адресуем ваш вопрос историкам нефтехимии.

Экскурсовод музея завода.

Нефть известна человеку с глубокой древности (несколько веков до нашей эры). Образующийся на поверхности нефти смолообразный битум использовался как вяжущий строительный материал, а так же для лекарственных целей (лечили чесотку, нарывы, боль в ушах и суставах). Древние греки, римляне, китайцы использовали нефть для военных целей. Арабы в І веке до н.э. уже имели установки для перегонки нефти. До середины XIX века нефть добывали примитивным способом – вручную. Ее черпали из неглубоких колодцев. Первая буровая скважина в России начала работать в Ухте в 1855 году. В начале 60-х годов XIX века от ручного способа перешли к механическому, и добываемую нефть начали подвергать разгонке. В начальный период развития нефтяной промышленности главным продуктом был керосин, который применяли для освещения в керосиновых лампах. Бензин из-за опасности обращения выбрасывали (сливали в овраги, море), оставшуюся после отгонки керосина часть нефти сжигали в топках. В 80-х годах было установлено, что из нефти можно получать ароматические углеводороды.

Вопрос прессы:  А что же собой представляет нефть, что она так значима?

Ведущий: Ваш вопрос адресуем начальнику информационного отдела завода.

Начальник информационного отдела завода.

Демонстрация образца нефти

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, ρ = 0,73 – 1,04 г/см3 .

По составу нефть – сложная смесь.

Состав смеси можно отразить: (Слайд)

Нефть очень ценное горючее, обладающее высокой теплотворной способнос-тью.  Из 1 кг нефти выделяется при ее сгорании 46000 кДж теплоты.

Вопрос прессы: Но ведь нефть используют не только как топливо. Каким образом происходит переработка нефти, и какие продукты из нее получают?

Ведущий: на данные вопросы наиболее исчерпывающий ответ вы сможете получить от технолога отдела производства.

Технолог отдела производства:

         Издавна использовали физический процесс при переработке нефти – фракционная перегонка или ректификация. Фракционная перегонка – физический способ разделения смеси компонентов с различными температурами кипения.

Процесс перегонки включает в себя:

 - очистка сырой нефти от механических примесей,

- освобождение от примесей газа,

- удаление воды,

- освобождение от сернистых соединений,

- фракционная перегонка.

Схема установки перед вами (Слайд) (Приложение: Схема промышленной установки перегонки нефти)

Продукты ректификации нефти: (Слайд)

• Ректификационные газы  - преимущественно С3 – С4
• Газолиновая фракция  - С5 – С11

                    ↓                             ↓

          петролейный эфир         бензин

• Лигроиновая фракция - С8 – С14
• Керосиновая фракция  - С12 – С18
• Дизельное топливо – С13– С19
• Мазут С18 – С25

Демонстрация коллекции «Нефть и продукты её переработки»

Полученный мазут подвергают перегонке при пониженном давлении.

 Продукты перегонки мазута: (Слайд)

• Соляровое масло
• Смазочные масла
• Вазелин и парафин
• Битум и асфальт

Журналист: Мой вопрос экономисту завода. Мне известно, что в Японии из 1 тонны нефти получают около 97 % бензина, в США около 80 %,  а в нашей стране 50–60 %. Следовательно, наш бензин будет стоить дороже. Какие методы вы используются на предприятии  для повышения выхода бензина?

Начальник экономического отдела:

Чтобы повысить выход бензина, мы прибегаем ко вторичным процессам нефтепереработки, то есть переработке не самой нефти, а продуктов, полученных в результате ее первичной перегонки. Этот процесс называется крекинг. Более точно данный процесс осветит наша технологическая служба.

Технолог отдела производства:

Крекинг – термическое разложение нефтепродуктов, приводящее к образованию углеводородов с меньшим числом атомов углерода в молекуле.

Существует два вида крекинга: термический и каталитический.

Термический крекинг – расщепление молекул углеводородов с длинной цепью на более короткие под действием высокой температуры (470–5500С).

Химизм процесса:

С16Н34 → С8Н18 + С8Н14;

С8Н18 → С4Н10 + С4Н8;

С4Н10 → С2Н6 + С2Н4;

С4Н10 → С3Н6 + СН4

Каталитический крекинг - расщепление молекул углеводородов с длинной цепью на более короткие под действием катализаторов, в качестве которых используют природные  алюмосиликаты состава nAl2O3 ∙ mSiO2. Это позволяет вести процесс при несколько более низкой температуре 450-5000С, с большей скоростью и получать бензин более высокого качества.

Схема установки перед вами (Слайд) (Приложение: Установка каталитического крекинга)

Вопрос прессы.  Хотелось бы уточнить, какую именно продукцию выпускает Волгоградский нефтеперерабатывающий завод?

Ведущий. Вопрос адресуем руководителю отдела маркетинга завода.

Руководитель  отдела маркетинга:

Волгоградский НПЗ производит следующие виды продукции:
•    Моторные топлива;
•    Топочный мазут;
•    Битумы;
•    Кокс;
•    Масла.
Проектная мощность Волгоградского НПЗ составляет 12,59 миллионов тонн нефти в год.

Журналист: Я бы хотел услышать ответ, который поможет решить мою проблему.  Я имею автомобиль. Иногда в работе его двигателя наблюдаются такие явления: появляется резкий стук в цилиндре, затем резкий хлопок, похожий на взрыв. Почему это происходит, и как избежать этого?

Ведущий: Адресуем ваш вопрос начальнику отдела новейших разработок и исследований.

Начальник отдела новейших разработок и исследований:  

Одной из характеристик всякого бензина является его детонационная стойкость. Чтобы понять явление детонации, вспомним, как работает двигатель внутреннего сгорания.

В цилиндр двигателя засасывается смесь паров бензина с воздухом, смесь сжимается поршнем и поджигается посредством электрической искры. Образующиеся при сгорании углеводородов газы расширяются и совершают работу. Чем сильнее сжимается смесь паров бензина с воздухом, 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. Чтобы повысить детонационную стойкость бензина, мы подвергаем его ароматизации. Этот процесс называется риформингом.  Он осуществляется путем нагревания бензина в присутствии платинового катализатора. В этих условиях идут реакции превращения парафинов и циклопарафинов в ароматические углеводороды, вследствие чего октановое число бензинов повышается.

Вопрос прессы:  Мой вопрос адресован главному экологу предприятия. Ваше предприятие нельзя назвать безопасным. Какие меры предпринимаются на заводе, чтобы обеспечить безаварийную работу, а так же осуществить качественную очистку выбросов, чтобы избежать загрязнения окружающей среды?

Главный эколог предприятия:

На нашем предприятии построены пруды-накопители, в которых отходы нефтепереработки и другие органические соединения разрушаются микроорганизмами. С целью очистки газообразных продуктов, которые выбрасываются в атмосферу, их подвергают гидроочистке – нагреванию на катализаторе в присутствии водорода. За исправностью оборудования постоянно следят работники нашего предприятия. Но все же мы стремимся к безотходному производству, чтобы все продукты приносили пользу людям. Для этого нужно поднять уровень науки и технологии. Важную роль в этом должны сыграть вы, представители прессы, пропагандируя интерес к знаниям, науке.

Журналист: В каких регионах нашей страны и за рубежом, если таковые имеются, востребована продукция вашего завода?

Ведущий: Попросим осветить данный вопрос руководителя отдела реализации продукции.

Руководитель отдела реализации продукции:

Основные потребители продукции Волгоградского НПЗ: предприятия России и военные структуры России в Чечне. Экспорт продукции производится в такие страны, как Иран, Турция, Греция и Югославия.

Ведущий:

Благодарю всех участников нашей пресс-конференции.

Подводим итог урока.

Каждому участнику пресс-конференции вручается протокол пресс-конференции, в котором отражены все рассматриваемые вопросы.

Список использованной литературы:

1. Артеменко А.И. Органическая химия: Теоретические основы: Углубл. курс: Учеб. для общеобразовательных учреждений с углубленным изучением предмета. – М.: Просвещение, 1997. – 384 с.
2. География России. Население и хозяйство. 9 класс. Атлас. Учебное издание под общей редакцией В.П.Дронова. . – М. Дрофа, 2008.
3. География и экология Волгоградской области. Учебное пособие.- 3-е изд., перераб. и доп./авторский коллектив под общей редакцией В.А.Брылева.- М.:Глобус, 2010. – 152 с. (Наш Волго-Донской край)
4. Книга для чтения по органической химии: Пособие для учащихся 10 класса /Сост. П.Ф.Буцкус. М.: Просвещение,1985.
5. Химия. 10 класс. Профильный уровень: учеб. для общеобразовательных учреждений /О.С.Габриелян, Ф.Н.Маскаев, С.Ю.Пономарев, В.И.Теренин; под ред. В.И.Теренина. – 7-е изд., перераб. – М. Дрофа, 2005. – 314 с.

Интернет-ресурсы:

http://energybase.ru/processing-plant/volgograd-refinery

http://www.toplivoprodazha.ru/postavchiki/npz/volgogradsky/

http://ibprom.ru/volgogradskiy_npz

https://yandex.ru/images