Цели:
- усвоить учащимися свойство, состав нефти и нефтепродуктов;
- усвоить взаимосвязь состава, строения, свойств и применения нефтепродуктов;
- изучить сущность прямой перегонки нефти, термического и каталитического крекингов нефтепродуктов;
- развить умения выделять существенные признаки и свойства объектов, классифицировать факты, делать выводы;
- развить познавательный интерес, умения действовать самостоятельно, воспитание культуры умственного труда;
- формировать гражданскую позицию, воспитывать любовь к родной земле и ее труженикам.
Оборудование:
- образцы нефти и нефтепродуктов, коллекция “Нефть”,
- выставка книг, карта “Полезные ископаемые РТ”,
- учебник “Органическая химия” для 10–11-х классов (автор Л.А.Цветков),
- стенгазеты “Тайны образования нефти”, “Экология родного края”,
- рефераты о нефти и нефтепродуктах,
- диаграмма о выпуске нефтепродуктов ЕНПУ.
Домашнее задание: § 21, 22 № 12, 13, 19 на стр. 106 (учебник)
План выступлений (на доске):
1. История нефти и нефтяного дела.
2. Физические свойства нефти.
3. Состав нефти.
4. Значение нефти и нефтепродуктов.
5. Перегонка нефти. Крекинг нефтепродуктов.
6. Бензин – нефтепродукт. Работа Елховского НПУ.
7. Решение экологических проблем нефтяного края.
8. Знаете ли вы, что…
На доске написан девиз урока:
“Время от времени полезно
заглядывать в архивы.
Полнее сознавая прошедшее, мы уясняем
современное”.
А. И.Герцен
ХОД УРОКА
Учитель: Ребята, мы с вами завершили
изучение раздела “Углеводороды”. Мы начинаем
изучение нового раздела органической химии –
“Природные источники углеводородов”. Сегодня у
нас в гостях люди, судьбы которых связаны с
нефтью.
Нефть и нефтяное дело имеют многовековую
историю. Знакомство человека с этой удивительно
замечательной жидкостью произошло несколько
тысяч лет до нашей эры. При раскопках городов
поселений Древнего Египта были найдены
светильники, в которых содержались остатки
высохшего нефтебитума. Археологические
исследования, проведенные на берегах Евфрата,
позволили установить, что в этих местах уже 6–8
тысяч лет назад находились примитивные нефтяные
промыслы. В Европе асфальт, продукт окисления
нефти, был известен примерно 4–5 тысяч лет назад.
Нефть с древнейших времен известна на Кавказе.
При раскопках близ Керчи была найдена амфора,
сосуд, которым пользовались около 2000 лет назад. В
амфоре находилась высохшая нефть с составом,
близким крымской нефти.
Ученик:
В предгорьях древнего Урала,
Кто ведает, с каких времен,
Дремал под снежным покрывалом
Его величество – Девон.
Сменялись, падали короны,
Вражда губила племена,
В подземных кладовых Девона
Вскипала черная волна.
Учитель: Ребята, мы живем в нефтяном регионе. Об истории открытия нашей ромашкинской нефти расскажет ветеран НГДУ “Альметьевнефть”.
Ветеран НГДУ: Судьба нефти Татарстана
не была легкой. Его недра долго хранили тайну
своих богатств и неохотно расставались с ними
после их открытия. Триста лет велись поиски нефти
на территории нашей республики; надежды и
разочарования, научные дискуссии и борьба
взглядов... А, в конечном счете, пророческими
оказались слова выдающегося геолога-нефтяника
И.М. Губкина о перспективах Татарстана и Урала –
Поволжья в целом. Наконец, август 1943. Сохранился
рапорт: “Коллектив Шугуровской нефтеразведки
Татарского геологоразведочного треста в дни
Великой Отечественной войны в решающий период
борьбы с германскими захватчиками... с большим
воодушевлением рапортует... об открытии в
Шугуровском районе месторождения нефти
промышленного значения”.
Год 1948. Из скважины № 3 у деревни Темяшево
(Ромашкино) ударил мощный фонтан нефти,
возвестивший об открытии уникального, самого
крупного в то время в мире нефтяного
месторождения. Она в первые же свои сутки выдала
800 тонн нефти. Это было начало большой нефти
Татарстана. Это и обеспечило эпохальные дивные
преобразования в прошлом захолустной,
лапотно-соломенной восточной окраины нашей
республики в цивилизованный край и Республики
Татарстан в целом.
Учитель: В настоящее время
“Татнефть” разрабатывает десятки
месторождений в республике. Профессионализм
татарстанских нефтяников высоко ценится не
только в России, но и в Иране и Сирии, на
территории Казахстана и Омана.
Летом 2007 года в Татарстане будет добыта
трехмиллиардная тонна нефти. Это результат
самоотверженного труда разных профессий:
геологов, бурильщиков, операторов, лаборантов и
др., которых обычно мы называем нефтяниками.
Ребята, у кого из вас профессия родителей связана
с нефтью?
Ответы учащихся.
Учитель: Ряды славной профессий нефтяник пополняются и нашими выпускниками. Только за прошлый учебный год 27 выпускников поступили в нефтяной институт. Нефтяной край дал мастеров своего дела. Ребята, назовите имена славных нефтяников.
Ответы учащихся.
Ученик о физических свойствах нефти: Нефть – это маслянистая жидкость с характерным специфическим запахом. Цвет нефти изменяется от черного и бурого до желтого и белого цвета. Это зависит от наличия различных примесей смолистого характера. В Азербайджане известно Сураханское месторождение белой нефти. В самых верхних горизонтах нефть была бесцветной. Нефть переливается на солнце всеми цветами радуги. Нефть обладает свойством светопоглощения. Это свойство используется для контроля движения нефти по пласту в процессе разработки месторождений. Интересным свойством нефти является ее способность к поверхностному натяжению. Из маленькой капли нефти в воде образуются большие плавающие нефтяные пленки. Этим удивительным свойством нефти нередко пользовались моряки, застигнутые бурей во время плавания.
Ветеран НГДУ: О свойствах нефти можно привести такой курьезный пример. С полуострова Мангышлак в Альметьевск в бутылке привезли нефть месторождения Узень и, показывая ее, не могли вылить из бутылки. В Казахстане по остывшей за ночь нефтяной ловушке-озеру ранним утром можно свободно пройти пешком. Значит, нефть обладает разной вязкостью. Нефть нерастворима в воде, но легко растворяется в бензине, в бензоле. Нефть хорошо растворяет йод, серу и ее соединения, воздух, СО2, СО, H2S. Нефть при охлаждении застывает. Температура застывания зависит от содержания в нефти парафина. Легкозастывающая нефть добывается тяжело, плохо транспортируется и хранится. Все нефти Татарстана, независимо от возраста и условий их залегания, могут быть объединены на основе общих специфических свойств: резко выраженного смолистого, сернистого и парафинового характера. Различия в физических свойствах обуславливается внутренним строением нефти.
Учитель (о составе нефти): Огромные заслуги в разгадывании тайн внутреннего строения нефти принадлежат ученым-химикам: Д.И.Менделееву, плеяде русских ученых – А.М.Бутлерову, В.В.Марковникову, Н.Д. Зелинскому, С.С.Наметкину, Б. A. Казанскому. Итак, что же такое нефть? Из чего она состоит? Ответить на вопрос частично поможет решение следующей задачи:
На основе данных количественного анализа содержания химических элементов установите формулы углеводородов, входящих в состав ромашкинской нефти:
а) массовая доля углерода в данном углеводороде составляет 92,3%, массовая доля водорода – 7,75%, относительная плотность по водороду составляет 39.
б) массовая доля углерода в данном углеводороде составляет 83,7%, массовая доля водорода –16,3%, относительная плотность по водороду составляет 43.
Определите класс углеводородов.
Ученики решают задачи на месте и у доски.
– Итак, в состав нефти входит более 150 различных углеводородов в разном количественном соотношении (см. учебник, стр. 93). Вот почему нефть является источником углеводородов. Она – смесь жидких углеводородов, поэтому нефть не имеет формулы. На сегодняшний день известно около 27600 месторождений нефти, значит, существует 27600 видов. В состав нефти входит вода, минеральные соли, кислородо- и серосодержащие органические вещества, глина, песок.
Ученик о значении нефти: Нефть –
бесценный дар природы. Роль и значение нефти в
нашей жизни огромны. Именно поэтому ее называют
“черным золотом”, “жидким золотом”, “кровью
индустрии”. С отдаленных времен люди применяли
нефть и в лечебных целях, и в строительстве, и в
военном деле. Известно, что египтяне употребляли
нефть при изготовлении особых составов для
бальзамирования трупов.
В наши дни нефть – богатейшее сырье для
химической промышленности. Еще из нефти на
заводах получают парафин для свечного и
спичечного производств, вазелин, бензол и толуол
для производства взрывчатых веществ, гудрон для
пропитки шпал, нефтяной кокс для отопления –
около пяти тысяч различных видов продуктов,
используемых в промышленности и в быту. Не будет
преувеличения, если скажем, что современная
цивилизация основана на нефти.
... Нефть, нефть, нефть – черное ты злато,
Коль с тобой поладим, заживем богато.
Много ты умеешь, ты сердца волнуешь,
Ты людей согреешь, ты людей обуешь.
Видно, от природы сильной ты породы:
Двигаешь машины, фабрики, заводы.
В сердце полыхала яркая зарница,
Ты поля вспахала, где растет пшеница
Нaши души греешь и горишь ты жарко
Ты весь день чернеешь, ночью светишь ярко,
Ты в стихах воспета, как же не гордиться!
Дай своим поэтам песней насладиться,
Далеко всем виден монумент фонтана
Честь хорошим людям, слава Татарстану!
(Н. Мельников “Ода нефти”)
– Великий ученый Д.И.Менделеев ясно понимал, каким прекрасным материалом для различных химических производств является нефть и нефтепродукты, и бросил свою знаменитую фразу: “Нефть не топливо! Топить можно и ассигнациями”. Этим он подчеркнул значимость нефти.
Инженер ОАО “Татнефть: На протяжении последних двадцати лет ТатНИПИнефть в содружестве с Институтом микробиологии им. С.Н.Виноградского РАН создали микробиологические методы увеличения нефтеотдачи пласта.За период 2000–2005 годов дополнительная добыча нефти, благодаря этому методу, составила 105246 тонн. В результате применения этой биотехнологии получается макровыгода от микроорганизмов. Однако нужны углубленные исследования этой технологии.
Учитель: Трудным и долгим был путь открытий тайн переработки нефти. Первый в мире нефтеперегонный завод был построен архангельским купцом Федором Прядуновым на Ухте в 1745 г.
Инженер-технолог Елховского НПУ: Перегонка нефти начинается с ее очистки: это – удаление воды, сероводорода, сернистых газов, растворенных солей и твердых примесей.
Учитель: Выпускник нашей школы, инженер-нефтяник, ученый, кандидат технических наук, работавший долгие годы заместителем генерального директора ОАО “Татнефть” Узбек Саттаров внес большой вклад в разработку способов очистки нефти, дающие ей товарный вид.
Учитель показывает книгу У.Саттарова “Путешествие в мир молекул”.
Инженер-технолог Елховского НПУ: После очистки нефти начинается ее перегонка. Перегонка нефти осуществляется в установке, которая состоит из трубчатой печи, ректификационной колонны и холодильника (рис.27, стр. 97 учебника). Трубчатая печъ – это огромное сооружение, с сетью труб длиной до тысячи и более метров. По ним насосом прокачuвается сырая нефть. В печи нефть нагревается до 350оС. Нефть кипит, и ее большая часть превращается в пар, который по подземному трубоустройству попадает в ректификационную колонну. Ректификационная колонна представляет собой огромное сооружение цилиндрической формы высотой 40 м, диаметром 3–4 м, похожее на башню. Внутреннее устройство ректификационной колоннны исключительно простое и чрезвычайно остроумное. По всей высоте она разделена горизонтальными перегородками, так называемыми – тарелками с комнату величиной. В середине тарелки отверстие как в чудо-печке. Самое замечательное в колонне – это способность разделить углеводороды на группы, одновременно пререводя из парообразного состояния в жидкое. Каждый вид нефтепродуктов, мазут, газойль, керосин, лигроин, бензин находят в колонне свою тарелку. Такое разделение нефти основано на том, что нефть – это смесь различных углеводородов с разной температурой кипения.
Учитель: А где же применяются эти нефтепродукты?
Ученики, используя коллекцию нефтепродуктов, делают сообщение о применении их в народном хозяйстве.
Учитель: Таким образом, каждая фракция имеет большое значение, но более подробно остановимся на бензине. Дело в том, что с 1994 года на территории Альметьевского района работает Кичуйский нефтеперерабатывающий завод, который официально называется Елховским нефтеперерабатывающим управлением.
Представитель ЕНПУ: Качество бензина определяется стойкостью к детонации. Под детонацией понимают взрывное горение бензина при сжатии, что недопустимо. Детонационную стойкость характеризуют октановым числом. Бензин прямой перегонки имеет невысокое октановое число, т.к. в нем много углеводородов нормального строения. В нашем заводе для увеличения октанового числа проводят ароматизацию – риформинг бензинов в определенных условиях:
– Ароматические углеводороды значительно повышают октановое число. Сегодня ЕНПУ производит высококачественный, экологически чистый бензин “Регуляр-92”, который в 2005 году стал лауреатом конкурса лучших товаров Республики Татарстан в рамках программы “100 лучших товаров России”. За качество продукции отвечает химико-аналитическая лаборатория, которая проводит анализ качества нефтепродуктов по 140 параметрам. Несмотря на свою небольшую производственную мощность – 400 тыс. тонн нефти, завод так же обеспечивает транспортные подразделения ОАО “Татнефть” моторным и дизельным топливами.
Учитель: При прямой перегонке нефти выход бензина составляет всего от 5 до 25%. А как удовлетворить потребность в бензине, если каждая третья семья города и района имеет транспортное средство, работающее на бензине? Чтобы не допускать “бензинового голода” ученые нашли, вернее, переоткрыли способ разлагать тяжелый мазут и превращать его в летучий бензин. Впервые способ превращения бурого тяжелого мазута в светлый бензин был открыт в 1891 году В.Г. Шуховым. Это замечательное изобретение получило название “крекинг”, что значит от английского “расщепление”, т.е. из более крупных молекул углеводородов нефти можно получить более мелкие молекулы углеводородов, отвечающие составу бензина:
С16Н34 –––> С8Н16 + С8Н18 или С12Н26 –––> С6Н14 +С6Н12
Различают термический и каталитический крекинг, но оба являются химической переработкой нефти.
Самостоятельная работа по учебнику
Учащиеся первого варианта изучают
особенности термического крекинга (стр. 101–102,
учебника), учащиеся второго варианта изучают
особенности каталитического крекинга ( стр. 102–103,
учебника). Обсуждение прочитанного.
Один ученик в это время у доски решает следующую
задачу: из нефти получают бензин с массовой долей
выхода 25% и мазут с массовой долей выхода 55% от
массы нефти. При дальнейшей переработке мазута
получают еще некоторое количество бензина с
массовой долей выхода 60% от массы мазута.
Рассчитайте массу бензина, который будет получен
из нефти массой 200 кг.
Эколог: В 1990 году “Татнефтью” была
принята программа “Экология”. В результате
целенаправленной работы случаи прямого
попадания нефти в наши реки стали очень редки, на
малых реках, впадающих в р.Степной Зай, построены
15 нефтеловушек, а на р. Степной Зай построены
боновые заграждения. Для очистки водоемов и
почвы используют препарат “Деворойль” –
сообщество углеводородокисляющих бактерий.
Успешно применяется и препарат “Эконадин”,
разработанный Одесским университетом. Препарат
рассеивают на поверхности нефтяной пленки,
бактерии принимаются за работу, а торф не дает
пленки опуститься на дно. Результаты этих работ
на лицо. В реках появилась речная форель – рыба
благородная, которая подавалась в давние времена
к царскому столу. Она любит прохладную чистую
воду, как, впрочем, и хариус. Когда-то этих рыб на
юго-востоке республики водилось несчетное
количество.
Для решения экологических проблем в октябре 1990
года в г. Альметьевск было создано совместное
предприятие ЗАО “ТАТЕХ”. Одним из основных
направлений его деятельности является
выполнение комплекса работ по предотвращению
потерь нефти и уменьшению загрязнения
воздушного бассейна путем герметизации
резервуарных парков за счет применения
технологии улавливания легких фракций
углеводородов.
Таким образом, нефтяники вышли на научный
уровень решения экологической проблемы.
Сообщения учащихся под рубрикой “Знаете ли вы, что…”:
- ... есть выражение “кубик с трубкой Ломоносова”. Это первый перегонный аппарат или куб, который изобрел М. В. Ломоносов. Сейчас в нефтетехнологических лабораториях для перегонки нефти применяют кубы тех же размеров; этот “куб” является моделью современной установки. Модель хранится в Историческом музее в Москве.
- ... на нефтепромыслах республики берет свое начало нефтепровод “Дружба”, по которому экспортируется нефть в западноевропейские страны. Нулевой километр “Дружбы” расположен недалеко нашего города Альметьевска.
- ... единственный музей нефти находится в Лениногорске. Музей действует уже более 30 лет.
- ... баррель 159 л = 159 дм – единица измерения нефти на мировом рынке. У нас добытую нефть измеряют в тоннах, в батманах (1 батман – 3,5 кг).
- ... в 1897 г. Рудольф Дизель изобрел двигатель внутреннего сгорания. Высокое давление в топливном насосе и мелкие отверстия форсунки дизельного мотора дают возможность использовать более тяжелые углеводороды в виде топлива. Эту фракцию углеводородов называют дизельным топливом.
- ... есть различные теории происхождения нефти. Теория происхождения нефти из органических веществ является общепризнанной. Основоположником этой теории является М.В.Ломоносов, а И.М.Губкин глубже развивал это направление.
Подведение итогов
Учитель: Спасибо за интересные сообщения. Сегодня на уроке мы познакомились особенностями состава, свойств и применения нефти и нефтепродуктов, изучили сущность и значение переработки нефти, встретились с интересными людьми нашего города. Спасибо за урок.
Оценивается участие учащихся в проведении данной конференции.