Природные источники углеводородов таблица 10 класс – Природные источники углеводородов – таблица к теме по химии

Презентация по химии на тему "Природные источники углеводородов" (10 класс, профильный уровень)

«Природные источники углеводородов».

Урок для 10 класса (профильный уровень). Тема рассчитана на 2 урока. Это первый урок.

Цель: ознакомить учащихся с практическим применением и получением углеводородов.

Задачи:

1. Образовательные задачи: обобщить знания учащихся о природных источниках органических соединений и их переработке; показать успехи и перспективы развития нефтехимии и коксохимии; углубить знания учащихся из курса экономической географии о газовой и нефтяных отраслях промышленности, современных направлениях переработки сырья.

2. Развивающие задачи: развивать представление учащихся о взаимосвязи между строением и свойствами веществ и применением на основе этих свойств; развивать самостоятельность в работе с учебной литературой; развивать умение учащихся выделять наиболее важные моменты при изучении нового материала.

3. Воспитательные задачи: воспитывать у учащихся уважение к мнению других членов коллектива; обратить особое внимание учащихся на проблемы, связанные с охраной окружающей среды.

Оборудование: Компьютерные презентации по темам: «Природные источники углеводородов», презентации, подготовленные учащимися: «Состав нефти», «Переработка нефти», «Октановое число бензина», таблица «Нефть и способы её переработки, коллекция «Нефть и продукты её переработки», модель двигателя внутреннего сгорания, штатив с пробирками, нефть, колба с водой, лучина, выпаривательная чашка, спиртовка,спички.

Тип урока – усвоение новых знаний

Форма урока – урок - компьютерная презентация

Структура урока:

1. Вступительное слово учителя:

Целеполагание.

Слайд № 1 «Тема урока «Природные источники углеводородов».

Ребята, сегодня на уроке мы будем изучить тему: «Природные источники углеводородов».

2. Актуализация опорных знаний.

Слайд № 2 «Актуализация знаний»

Сегодня мы рассмотрим нефть и природный газ, на следующем уроке мы будем говорить о каменном угле.

3. Постановка цели урока:

Мне хотелось бы сегодня сформулировать цель урока в виде несколько вопросов, а именно:

Слайд № 5 «Цель урока»

Ответить на эти «почему» нам поможет сегодняшний урок, на котором мы будем говорить об углеводородах с химической точки зрения. Нам поможет логическая взаимосвязь понятий: состав → строение →свойства → применение.

4. Изучение нового материала.

Слайд №6 «Общая характеристика природных источников углеводородов».

Внимательно слушаем выступления учащихся, подготовленные заранее, составляя краткий конспект по презентации.

Слайд №7 «Состав нефти и способы её переработки».

Выступление 1 ученика «Состав нефти. Основные месторождения».

Лабораторные опыты:

  1. физические свойства нефти;

  2. горение нефти.

Постановка проблемы – С какой целью ведут переработку нефти?

Слайд №8 «Цель переработки нефти».

Вопрос: Рационально ли использовать нефть преимущественно для получения бензина? Как Вы понимаете слова Д.И. Менделеев, выведенные на слайде?

Выступление 2 ученика «Переработка нефти».

Лабораторный опыт:

рассмотреть коллекцию «Нефть и продукты её переработки».

Слайд №9 ««Таблица виды крекинга»

Самостоятельная работа учащихся с учебником - заполнение таблицы: «Основные виды крекинга» (6 минут).

Слайд №10 «Виды крекинга».

Самопроверка учащимися заполнения таблицы.

Слайд №11, 12 «Рифрминг. Пиролиз».

Детонационная стойкость бензина.

Выступление 3 ученика «Детонационная стойкость бензина».

Постановка проблемы – Скажите, от чего зависит качество бензина.

Демонстрация учеником работы двигателя внутреннего сгорания.

Слайд №13, 14 «Вопросы для самостоятельной работы».

Природный газ и попутный нефтяные газы.

Самостоятельная работа учащихся с учебником

Слайд №16 «Состав природного и попутного газа».

Слайд №17 «Месторождения природного газа».

Слайд №18 «Карта Томской области».

Слайд 19 «Газовые смеси, полученные из попутного нефтяного газа».

Слайд 20 «Важнейшие продукты, получаемые из природного газа и попутного нефтяного газа».

Слайд 21 «

Последствия добычи нефти для окружающей среды».

Вопрос: Каковы последствия добычи нефти для окружающей среды и животного мира?

В настоящее время человечество оказалось на пороге крупнейшего изменения климата, вызванного человеком. Это изменение незапланировано, неуправляемо и может оказаться катастрофическим. Причина этого изменения – увеличение в атмосфере углекислого газа и некоторых других газов, которые поглощают инфракрасное излучение от Земли, нагреваются и тем самым нагревают нашу планету.

Основная причина увеличения концентрации СО2 в атмосфере – нарушение его круговорота из-за сжигания топлива и вырубки лесов.

Нефтепродукты и другие отходы различных производств загрязняют Мировой океан. Так, 1т нефти способна покрыть тонким слоем площадь моря в 12 км2, плёнка не пропускает солнечные лучи, что замедляет образование кислорода в воде и приводит к гибели водных экосистем и соответственно к уменьшению кислорода в атмосфере. Способность океана к самоочищению от нефти не превышает 10 млн. т в год. Следовательно, верхняя оценка антропогенного воздействия на Мировой океан - 8 млн. т в год – уже близка к критической, а мёртвый океан – это мёртвая планета.

5. Проверка усвоения нового материала (6 минут).

Слайд №22 «Химический диктант».

Слайд №23 «Ответы к химическому диктанту».

Взаимоконтроль учениками.

6. Домашнее задание.

Слайд № 24 « Домашнее задание».

Ученикам домашнее задание раздаётся на листах.

  1. Параграф 10, вопросы после параграфа.

  2. Решить задачу:

Из нефти получают бензин (массовая доля выхода 25% от массы нефти) и мазут (55%). При дальнейшей переработке мазута получают ещё некоторое количество бензина (массовая доля выхода 60% от массы мазута). Рассчитайте массу бензина, который будет получен из нефти массой 200 кг.

  1. Творческое задание – кроссворд или мини – сочинение.

7. Подведение итогов урока

Ответы на вопросы поставленные в начале урока при формулировки цели Слайд № 5 «Цель урока»

7. Рефлексия - Слайд № 25

infourok.ru

План-конспект урока химии (10 класс) по теме: Природные источники углеводородов.

Тема: Природные источники углеводородов и их переработка.

Цели: 1) Ознакомить учащихся с природными источниками углеводородов,

                составом, свойствами и методами переработки нефти;

           2) Обратить внимание на проблему охраны окружающей среды от

               загрязнения нефтью и нефтепродуктами.

Тип урока: комбинированный.

Дидактические и материальные оснащения: ноутбук, интерактивная доска, мультимедейный проектор, дидактические карточки.

Содержание и ход урока.

I. Организационный момент.

II. Актуализация знаний, умений и навыков.

   Устный опрос.

  1. Какими химическими свойствами обладает бензол?
  2. Расскажите о применении бензола и его гомологов.

Письменный опрос.

Проверка выполнения упражнений заданных на дом.

III. Формирование новых знаний, умений и навыков.

     Углеводороды имеют большое народнохозяйственное значение, так как служат важнейшим видом сырья для получения почти всей продукции современной промышленности органического синтеза и широко используются в энергетических целях.

    Наиболее важными источниками углеводородов являются:

  1. природные и попутные нефтяные газы;
  2. нефть;
  3. каменный уголь

Природный газ – смесь газов, основным компонентом которой является метан (от 75 до 98% в зависимости от месторождения), остальное приходится  на долю этана, пропана, бутана и небольшого количества примесей – азота, оксида углерода (IV), сероводорода и паров воды. Обычно чем выше молекулярная масса углеводорода, тем меньше его содержится в природном газе. Состав природного газа различных месторождений неодинаков. Средний состав его в процентах по объему следующий:

СН4

С2Н6

С3Н8

С4Н10

N2 и другие газы

75-98

0,5 - 4

0,2 – 1,5

0,1 – 1

1-12

   Природный газ образует самостоятельные месторождения.

   В качестве горючего природный газ имеет большие преимущества перед твердым и жидким топливом. Теплота сгорания его значительно выше, при сжигании он не оставляет золы, продукты сгорания значительно более чистые в экологическом отношении.

   При сгорании природного газа выделяется большое количество теплоты, поэтому 90% его расходуется в качестве топлива (на теплоэлектростанциях, промышленных предприятиях, в быту). Остальные 10% используют как сырье для химической промышленности: для получения водорода, ацетилена, сажи, различных пластмасс, медикаментов.

Попутный нефтяной газ  по своему происхождению тоже является природным газом. Особое название он получил потому, что находится в залежах вместе с нефтью – он растворен в ней и находится над нефтью, образуя газовую «шапку». При извлечении нефти на поверхность давление падает, и растворимость газа уменьшается, в результате этого он выделяется из нефти.

     Раньше попутный газ не находил применение и тут же на промысле сжигался. В настоящее время его все в большей степени улавливают, так как он, как и природный газ, представляет собой хорошее топливо и ценное химическое сырье.

   В попутных газах содержится меньше метана, чем в природном газе, но в них значительно больше гомологов.

   Для практических целей попутные газы разделяют на смеси более узкого состава. Иногда их подвергают более тщательному разделению и извлекают из них индивидуальные углеводороды (этан, пропан), из которых затем получают непредельные углеводороды.

                Характеристика попутных нефтяных газов

Название

Состав

Применение

Газовый бензин

Смесь пентана, гексана и других углеводородов

Добавляют к бензину для улучшения запуска двигателя

Пропан – бутановая фракция

Смесь пропана и бутана

В виде сжиженного газа применяется как топливо

Сухой газ

По составу сходен с природным газом

Используется для получения С2Н2 и Н2, других веществ, а также как топливо

Нахождение в природе.

      Залежи нефти находятся в недрах Земли на разной глубине, где нефть заполняет свободное пространство между некоторыми породами. Если она находится под давлением газов, то поднимается по скважине на поверхность Земли.

   По запасам и добыче нефти наша страна занимает одно из ведущих мест в мире.

Свойства и состав нефти

    Нефть – маслянистая жидкость от желтого или светло – бурого до черного цвета с характерным запахом. Легче воды, в воде не растворима. Нефть – смесь различных углеводородов, поэтому  у нее нет определенной температуры кипения.

    В зависимости от месторождения нефть имеет различный состав. Например, Бакинская нефть богата циклическими углеводородами (до 90%), в грозненской нефти преобладают предельные углеводороды, а в уральской нефти – ароматические. Наиболее часто встречаются нефти смешанного состава. По плотности различают легкую и тяжелую нефть.

Месторождения нефти

С

Н

О

S

N

Охотинское (Сахалин)

Саравак (Индонезия)

Кенкияк (Казахстан)

Грозненское

Шаимское (Западная сибирь)

Пенсильвания (США)

Бостонское (Узбекистан)

Сураханское (Азербайджан)

Ромашкинское (Татарстан)

Коробсковское (Волгоградская обл.)

Белозерское (Самарская обл.)

Могутовское (Оренбургская обл.)

Первомайская (Татарстан)

Радаевская (Самарская обл.)

87,15

86,5

86,19

85,9

85,8

85,8

85,69

85,3

85,34

85,1

84,66

83,85

83,73

82,78

11,85

12,44

12,51

13

12,28

14

14,14

14,1

12,65

13,72

13,41

12,02

13,33

11,72

0,27

0,68

0,55

0,8

0,36

0,07

0,54

0,21

0,02

0,02

0,85

0,5

2,14

0,3

0,35

0,63

0,13

0,46

0,1

0,01

0,03

1,62

1,07

1,81

3

2,2

3,05

0,43

0,13

0,12

0,07

0,1

1,1

0,09

0,03

0,18

0,09

0,1

0,28

0,24

0,31

      Большая часть нефти используют для производства  (90%) используется  для производства различных видов топлива и смазочных материалов. Нефть – ценное сырье для химической промышленности. Из веществ, добываемых из нефти получают:

- синтетические каучуки;

- пластмассы;

- взрывчатые вещества;

- лекарственные препараты;

- синтетические волокна;

- жиры.

    Нефть, добываемую из земных недр, называют сырой. В сыром виде нефть не применяют, ее подвергают переработке.

   Нефть – это смесь углеводородов различной молекулярной массы, имеющих различные температуры кипения, поэтому перегонкой ее разделяют на отдельные фракции.

    Перегонка (ректификация) – процесс разделения смесей на отдельные компоненты, или фракции, на основании различия их температур кипения.

Нефтепродукты

                Светлые                                                               Черные

Бензин    керосин    лигроин     газойль                                  мазут

                                                                     соляровые        смазочные    вазелин

                                                                         масла                 масла     парафин

         На нефтеперерабатывающих заводах выделяют несколько фракций нефтепродуктов:

  1. Газовая (температура кипения до 400С) содержит нормальные  и разветвленные алканы СН4 – С4Н10.
  2. Бензиновая фракция (температура кипения 40 – 2000С) содержит углеводороды С5 Н12 – С11Н24.  при повторной перегонке выделяют авиационный и автомобильный бензин.
  3. Лигроиновая фракция (тяжелый бензин, температура кипения 150 – 2500С) содержит углеводороды состава С8Н18 – С14Н30, его применяют в качестве горючего для тракторов, тепловозов, грузовых автомобилей.
  4. Керосиновая фракция (температура кипения 180 – 3000С) включает углеводороды состава С12 – Н26 – С18Н38. Ее используют в качестве горючего для реактивных самолетов, ракет.
  5. Газойль (температура кипения 270 – 3500С) используют как дизельное топливо.

после отгонки светлых нефтепродуктов, остается темная вязкая жидкость – мазут. Его используют как топливо в котельных установках, но основную массу подвергают перегонке при низком давлении. При этом из мазута выделяют:

  1. Соляровые масла – дизельное топливо;
  2. Смазочные масла – автотракторные, авиационные, индустриальные;
  3. Вазелин  - основа для косметических средств и лекарств;
  4. Парафин – применяют для производства свечей и в медицине.

        После отгонки остается гудрон, его применяют в дорожном строительстве.

Детонационная стойкость бензинов.

         Одной из важнейших характеристик всякого  бензина как жидкого горючего является его детонационная стойкость. Детонация – взрывное сгорание бензина.

При работе двигателя 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. Но не все сорта бензина 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, падает мощность двигателя.

   Бензин должен обладать достаточно высокой детонационной стойкостью, которая зависит от строения молекул углеводородов, входящих в его состав.

   Наименьшей стойкостью к детонации обладают предельные углеводороды неразветвленного строения. Предельные углеводороды с разветвленной цепью, а также непредельные и ароматические более устойчивы к детонации.

   Количественно детонационную стойкость бензина характеризуют октановым числом. Чем больше это число, тем выше стойкость бензина к детонации. Детонационная стойкость гептана – С7Н16, который легко детонирует, условно принято за 0, а устойчивого к детонации изооктана  - за 100 (2.2,4 триметилпентан). для определения октанового числа бензин сравнивают с эталонными смесями, состоящими из гептана и изооктана.

     Бензин получаемы фракционной перегонкой, содержит много углеводородов неразветвленного строения, поэтому имеет низкое октановое число. По мере развития автомобильного и авиационного транспорта возникла необходимость в дополнительном производстве бензина, с более высоким октановым числом. для увеличения выхода высококачественных бензиновых фракций были разработаны химические способы переработки нефтепродуктов. Вторичная переработка нефти основана на химических процессах.

    Исходным сырьем при вторичной переработке являются высококипящие нефтяные фракции: керосин, газойль. мазут.

   Одним из первых способов химической переработки является крекинг.

   Крекинг – процесс расщепления углеводородов, содержащихся в нефти, в результате которого образуются углеводороды с меньшим числом атомов углерода в молекуле. Промышленный крекинг предложен в 1891 году русским инженером В.Г. Шуховым. Различают каталитический и термический крекинг.

   С16Н34 ------   С8Н18 + С8Н16

  С8Н18 ----- С4Н10 + С4Н8

  С4Н10 ---- С2Н6 + С2Н4

Термический крекинг

Каталитический крекинг

 Расщепление молекул углеводородов протекает при сравнительно высокой температуре (470 – 5500С). Процесс протекает медленно, образуя углеводороды с неразветвленной цепью атомов.

 В бензине, полученном в процессе термического крекинга, наряду с предельными углеводородами содержится много непредельных углеводородов. Поэтому этот бензин обладает большей детонационной стойкостью, чем бензин прямой перегонки.

 В бензине термического крекинга содержится много непредельных углеводородов, которые легко окисляются и полимеризуются. Поэтому этот бензин менее устойчив при хранении. При его сгорании могут засориться различные части двигателя. Для устранения этого вредного воздействия  к такому бензину добавляют антиокислители.

Расщепление молекул углеводородов протекает в присутствии катализаторов и при более низкой температуре (450 – 5000С). По сравнению с термическим крекингом процесс протекает значительно быстрее, при эотм происходит не только расщепление молекул углеводородов, но и их изомеризация, т.е. образуются  углеводороды с разветвленной цепью атомов углерода.

Бензин каталитического крекинга по сравнению с бензином термического крекинга обладает еще большей детонационной стойкостью, потому что в нем содержатся углеводороды с разветвленной цепью углеродных атомов.

В бензине каталитического крекинга непредельных углеводородов содержится меньше, и поэтому процессы окисления и полимеризации в нем не протекают. такой бензин более устойчив при хранении

Пиролиз нефтепродуктов.

Пиролиз – это разложение органических веществ без доступа воздуха при высокой температуре. Этот процесс протекает при температуре 650 – 8000С. в этих условиях основными продуктами реакции являются непредельные газообразные (этилен, ацетилен) и ароматические (бензол, толуол) углеводороды.

Д.И.Менделеев считал, что нефть является ценным сырьем для производства многих органических продуктов.

IV. Применение знаний, умений и навыков.

1. Составьте уравнения некоторых реакций, протекающих при крекинге углеводорода С12Н26.

2. Составьте уравнение реакции динонилсульфида C9 h29 – S – C9h29 с водородом, идущей с образованием нонана и сероводорода, и уравнения реакций получения серной кислоты  из серводорода.

V. Д/З s 14, упр.1-3

Состав природного газа различных месторождений неодинаков. Средний состав его в процентах по объему следующий:

СН4

С2Н6

С3Н8

С4Н10

N2 и другие газы

75-98

0,5 - 4

0,2 – 1,5

0,1 – 1

1-12

Характеристика попутных нефтяных газов

Название

Состав

Применение

Газовый бензин

Смесь пентана, гексана и других углеводородов

Добавляют к бензину для улучшения запуска двигателя

Пропан – бутановая фракция

Смесь пропана и бутана

В виде сжиженного газа применяется как топливо

Сухой газ

По составу сходен с природным газом

Используется для получения С2Н2 и Н2, других веществ, а также как топливо

В зависимости от месторождения нефть имеет различный состав.

Месторождения нефти

С

Н

О

S

N

Охотинское (Сахалин)

Саравак (Индонезия)

Кенкияк (Казахстан)

Грозненское

Шаимское (Западная сибирь)

Пенсильвания (США)

Бостонское (Узбекистан)

Сураханское (Азербайджан)

Ромашкинское (Татарстан)

Коробсковское (Волгоградская обл.)

Белозерское (Самарская обл.)

Могутовское (Оренбургская обл.)

Первомайская (Татарстан)

Радаевская (Самарская обл.)

87,15

86,5

86,19

85,9

85,8

85,8

85,69

85,3

85,34

85,1

84,66

83,85

83,73

82,78

11,85

12,44

12,51

13

12,28

14

14,14

14,1

12,65

13,72

13,41

12,02

13,33

11,72

0,27

0,68

0,55

0,8

0,36

0,07

0,54

0,21

0,02

0,02

0,85

0,5

2,14

0,3

0,35

0,63

0,13

0,46

0,1

0,01

0,03

1,62

1,07

1,81

3

2,2

3,05

0,43

0,13

0,12

0,07

0,1

1,1

0,09

0,03

0,18

0,09

0,1

0,28

0,24

0,31

         На нефтеперерабатывающих заводах выделяют несколько фракций нефтепродуктов:

  1. Газовая (температура кипения до 400С) содержит нормальные  и разветвленные алканы СН4 – С4Н10.
  2. Бензиновая фракция (температура кипения 40 – 2000С) содержит углеводороды С5 Н12 – С11Н24.  при повторной перегонке выделяют авиационный и автомобильный бензин.
  3. Лигроиновая фракция (тяжелый бензин, температура кипения 150 – 2500С) содержит углеводороды состава С8Н18 – С14Н30, его применяют в качестве горючего для тракторов, тепловозов, грузовых автомобилей.
  4. Керосиновая фракция (температура кипения 180 – 3000С) включает углеводороды состава С12 – Н26 – С18Н38. Ее используют в качестве горючего для реактивных самолетов, ракет.
  5. Газойль (температура кипения 270 – 3500С) используют как дизельное топливо.

после отгонки светлых нефтепродуктов, остается темная вязкая жидкость – мазут. Его используют как топливо в котельных установках, но основную массу подвергают перегонке при низком давлении. При этом из мазута выделяют:

  1. Соляровые масла – дизельное топливо;
  2. Смазочные масла – автотракторные, авиационные, индустриальные;
  3. Вазелин  - основа для косметических средств и лекарств;
  4. Парафин – применяют для производства свечей и в медицине.

        После отгонки остается гудрон, его применяют в дорожном строительстве.

nsportal.ru

Проект по химии "Природные источники углеводородов" (10 класс)

ПРОЕКТ

ПРИРОДНЫЕ

ИСТОЧНИКИ УГЛЕВОДОРОДОВ

hello_html_m3b54853f.png

Красноперекопск - 2015

Руководитель проекта: учитель химии МБОУ «СОШ № 1»

г. Красноперекопска

Салидинова Замира Аметовна

Участники проекта: учащиеся 10 класса

Количество участников: 13

Тип проекта:

По методу деятельности: информационно - творческий

По виду деятельности: учебный

Межпредметные связи: химия, история, география,

информатика, основы здоровья

Сроки исполнения: 3 месяца

Актуальность проекта

Углеводороды – это и природный газ (метан), и бытовой горючий газ, которым наполняют баллоны (пропан), и нефть, и бензин, и керосин. А ещё – органический растворитель (бензол), парафин, из которого сделаны новогодние свечи, лекарственные препараты, даже полиэтиленовый пакет для упаковки продуктов…

Без них трудно представить жизнь современного человека.

Проблема:

  1. Где их (углеводороды) взять?

  2. Как они образуются?

  3. Как добываются и перерабатываются?

  4. Где используются?

  5. Что их ожидает в будущем?

Важнейшими природными источниками углеводородов являются полезные ископаемые – каменный уголь, нефть, газ.

План действий

  1. Подготовительный этап – определить цель проекта, выявить проблему,

обозначить ключевые вопросы.

  1. Планирование

  • Выбор источников информации – библиотека, Интернет;

  • Способы сбора информации: работа с научно-популярной литературой, электронные способы информации;

  • Работа над презентацией.

  1. Результаты

  1. Оформление отчета

  • Обобщение материала;

  • Изготовление иллюстрированного материала;

  • Мультимедийная презентация проекта.

  1. Презентация проекта:

  • Эксперты по природному и попутному нефтяному газам: Шевчук В., Трубий А., Романов Н., Абдураимова Л., Король Ю.;

  • Эксперты по нефти: Монахова И., Терешко В., Федорченко А., Хан В.;

  • Эксперты по каменному углю: Цуцин В., Бондаренко В.;

  • Экологи: Суржок Т., Коваль А.

  1. Оценивание проектной деятельности и ее результатов.

Тема: Природные источники углеводородов

Цель проекта: сформировать представление о природных источниках углеводородов, об их происхождении, способах переработки, важности их применения как топлива и источника сырья, а также выяснить влияния на окружающую среду.

Задачи:

  • Выяснить природные источники углеводородов, их состав, получение, применение и влияние природных источников на окружающую среду;

  • Показать умение школьников анализировать, обобщать, сравнивать, делать выводы, прогнозировать, обосновывать свою точку зрения, работать в группе;

  • Способствовать развитию навыка по поиску необходимой информации с использованием различных источников;

  • Воспитывать экологическую культуру учащихся.

Оборудование: портрет Д.И. Менделеева, ноутбук, мультимедийный проектор.

Подготовка к проекту

Создание групп экспертов:

  1. Эксперты по природному и попутному нефтяному газам: Шевчук В., Трубий А., Романов Н., Абдураимова Л.;

  2. Эксперты по нефти: Монахова И., Терешко В., Федорченко А., Хан В. Король Ю.;

  3. Эксперты по каменному углю: Цуцин В., Бондаренко В.;

  4. Экологи: Суржок Т., Коваль А.

Вопросы для групп:

  1. «Природный и попутный нефтяной газ» (§17 учебника)

  1. Запасы природного газа и месторождения.

  2. Чем отличается по составу природный горючий газ от попутного нефтяного?

  3. Где применяется природный газ?

  4. Памятка о правильном обращении с бытовым газом.

  1. «Нефть. Перегонка нефти» (§17, 18 учебника)

  1. Что такое нефть? Какими свойствами обладает нефть?

  2. Гипотезы ее происхождения.

  3. Запасы нефти и месторождения.

  4. Что называется перегонкой? Основные продукты перегонки нефти и их применение.

  5. Что такое крекинг? Чем отличается бензин каталитического крекинга от термического? Что такое детонационная стойкость бензина?

  1. «Каменный уголь»

  1. Как образуется каменный уголь?

  2. Какие виды угля известны?

  3. Запасы и месторождения.

  4. Переработка каменного угля.

  1. Экологи

  1. Крупные экологические катастрофы, связанные с нефтепродуктами.

  2. Меры по охране окружающей среды.

Защита

  1. Вводное слово учителя:

Мы с вами изучали углеводороды. Разбирали их состав, химические свойства, получение, области применения и генетические связи. Углеводороды – это и природный газ (метан), и бытовой горючий газ, которым наполняют баллоны (пропан), и нефть, и бензин, и керосин. А ещё – органический растворитель (бензол), парафин, из которого сделаны новогодние свечи, лекарственные препараты, даже полиэтиленовый пакет для упаковки продуктов…

Без них трудно представить жизнь современного человека.

Тема сегодняшнего урока «Природные источники углеводородов» (Слайд 1).

Важнейшими природными источниками углеводородов являются полезные ископаемые – каменный уголь, нефть, газ.

Проблема:

  1. Где их (углеводороды) взять?

  2. Как они образуются?

  3. Как добываются и перерабатываются?

  4. Где используются?

  5. Что их ожидает в будущем?

Девиз урока: Если ты будешь любознательным, то будешь много знающим. Сократ

Любознательность ваших одноклассников даст возможность вам узнать много интересного на этом уроке.

Углеводороды имеют большое народно-хозяйственное значение. Они служат важнейшим видом сырья для получения почти всей продукции современной промышленности органического синтеза, используются в энергетических целях.

Но запасы природных источников углеводородов не безграничны. По оценкам ученых, при современных темпах добычи и потребления их хватит: нефти – на 30-90 лет, газа – на 50 лет, угля – на 300 лет (Слайд2).

Важнейшими природными источниками углеводородов являются полезные ископаемые – каменный уголь, нефть, газ (Слайд3).

Сегодня на уроке мы должны разобрать следующие вопросы:

Где взять углеводороды?

Как они образуются?

Как добываются и перерабатываются?

Где используются?

Что их ожидает в будущем?

Все эти вопросы должны нам раскрыть ученики, которые подготовили свои проекты по данной теме. Ваша задача внимательно слушать и конспектировать основные моменты данной темы.

  1. Защита проектов учащимися.

О природном и попутном нефтяном газе нам расскажут эксперты.

(Презентация)

О нефти расскажут эксперты по нефти.

(Презентация)

Каменный уголь представят следующие эксперты. (Презентация).

Дадим слово экологам.

  1. Заключительное слово учителя.

Все чаще мы слышим об экологических катастрофах, в которых «повинны» природные источники углеводородов.

Возникают вопросы:

Нужны ли человеку природные источники углеводородов?

Можно ли без них обойтись?

Нефть, газ, каменный уголь – это ценное сырье для химической промышленности. В недалёком будущем им будет найдена замена. Ученые ведут поиск путей использования энергии солнца и ветра, ядерного горючего с целью полной замены нефти.

Сокращение использования нефти в теплоэнергетике – путь не только к более рациональному её применению, но и к сохранению этого сырья для будущих поколений. Углеводородное сырьё должно использоваться только в перерабатывающей промышленности для получения разнообразной продукции. К сожалению, ситуация пока не меняется, и до 94% добываемой нефти служит топливом.

Д. И. Менделеев мудро говорил: «Сжигать нефть – это то же, что топить печь ассигнациями».

  1. Итоги урока:

А теперь подведем итоги. Что мы узнали на уроке? (Слайд 6)

  • Какие природные ископаемые являются источниками получения органических веществ? (газ, нефть, уголь)

  • Как называется процесс переработки нефти? (перегонка и ректификация)

  • Какой процесс необходим, чтобы увеличить выход бензина из нефти? (крекинг и риформинг)

  • Какой газ (попутный или природный) содержит больше метана? (природный)

  • А из какого газа можно получить больше различных веществ? (попутного нефтяного газа)

  • Какие продукты получаются при пиролизе угля (кокс, каменноугольная смола, коксовый газ)

Рефлексия.

И в заключении:

«Удовольствие – пролетит, оно себе, труд оставит след долгой радости – он другим. Учение – себе, плод учения – другим. Другого смысла нет в ученье, иначе его не надо было. Сами, трудясь, вы сделаете все и для близких и для себя, а если при труде успеха не будет, будет неудача – не беда, попробуйте еще, сохраните спокойствие, то внутреннее обладание, которое делает людей с волей, ясных и нужных другим. Иного завета, лучшего, дать не могу. С ним живите, его завещайте» (Д.И. Менделеев).

infourok.ru

План-конспект урока по химии (10 класс) по теме: урок в 10 классе по теме: Нефть. Природные источники углеводородов.

                                Нефть. Природные источники углеводородов

Цели урока:

 Образовательные: актуализация знаний об основных источниках углеводородов; формирование представлений об исчерпаемых ресурсах (природном газе, угле, нефти) и рациональных путях их использования; формирование умения работы с учебным материалом, с источником дополнительной информации.

Развивающие: формирование умения видеть перспективы развития и подходы к решению проблем современности; осознание учащимися значения коллективных действий человечества в условиях обострения глобальных проблем.

Воспитательные: развитие экологической культуры; выработка у учащихся собственного отношения к изученному материалу; формирование гуманного отношения к биосфере; формирование активной жизненной позиции учащихся при оценки глобальных проблем человечества.

План урока:

I. Организационный момент

Вступительное слово учителя.

II. Актуализация знаний

– На прошлом занятии мы приступили к изучению природных источников углеводородов.
– Назовите источники углеводородов? (Нефть, природный и попутные нефтяные газы, каменный уголь.)
– Перечислите основные продукты, получаемые из попутного и нефтяного газов? (Растворители, синтетический каучук, пластмассы, этиловый спирт.)
– Природные и попутные нефтяные газы являются ценным химическим сырьем, нефть более ценное сырье. По количеству добываемой нефти судят об экономической мощи страны.

III. Изучение новой темы ( слайды 1,2,3)

– Цель нашего урока: познакомиться с составом, свойствами и переработкой нефти

1. Состав нефти

– Рассмотрите таблицу «Содержание углеводородов в нефти в разных месторождениях» и сделайте вывод о содержание углеводородов в нефти (слайды 4,5)

Учащиеся делают вывод о составе нефти и записывают в тетрадь.

Ответ: нефть-смесь углеводородов, в разных месторождениях состав нефти различный  

– Почему нефть разных месторождений имеет разный количественный состав углеводород

2. Теории происхождения нефти  (слайд 6)

– Существует три основные теории происхождения нефти:

  1. Карбидная;
  2. Биологическая;
  3. Космическая.

                           Происхождение нефти

    Первоначальное предложение о неорганическом происхождении нефти было высказано в конце прошлого столетия Д. И. Менделеевым, который рассматривал образование нефтяных углеводородов как результат взаимодействия воды с карбидами металлов, и указал на космическое происхождение нефти.

2FeC+3h3O→Fe2O3+C2H6

Образование карбида железа могло произойти на отдельном этапе охлаждения Земли в интервале 1800-1900 . При температуре 1000-1500 , взаимодействует с парами воды, что приводит к образованию углеводородов.

Н.Д. Зелинский полагал, что водород выделяется при действии излучения на воду. СО+Зh3→Ch5+h3O

6СО+4Н2 →C3H8 +ЗСО2

      Таким образом, неорганическое происхождение нефти объясняется исходным материалом, которым глубинные слои Земли должны располагать в избытке. Ими могут быть глубинные разломы. Космическое неорганическое происхождение нефти раскрывается в работах В. Д. Соколова, что углеводороды нефти образовались из неорганических компонентов в космическом пространстве и попали в состав земного вещества на нашей планете. Преобразование органического вещества при его погружении может быть представлено следующими этапами:

1. Бактериологический гидролиз клетчатки, белков, жиров.

2. Термокаталические преобразования жирных кислот, спиртов.

 Была предложена последовательных преобразований органического вещества осадочных пород в углеводороды нефти:

1. Исходное органическое вещество данных осадков - сапропель C12h28O6 - теряет воду и оксид углерода, переходя в соединение, обеднённое кислородом.

2. Полная потеря кислорода в результате декарбоксилирование приводит к образованию углеводорода.

3. Физические свойства нефти (слайд 7)

Лабораторный опыт: изучение физических свойств нефти.

– нефть в пробирке, описать внешний вид: цвет, запах, агрегатное состояние.
– в пробирку с водой добавить 2–3 капли нефти и встряхнуть; сделать вывод о плотности нефти и растворимости (слайд 6 – физические свойства нефти).

– Нефть различных месторождений имеет различный состав, следовательно, различные свойства (переход количественных изменений в качественные).

4. Переработка нефти (слайд 8)

Вопрос учащимся: какой способ можно предложить для разделения углеводородов входящих в состав нефти?

Ответ: разные углеводороды имеют разную молекулярную массу, следовательно, разную температуру кипения. Вывод: разделение нефти основано на основе нагревания.

Разделение нефти на углеводороды – перегонка, крекинг, риформинг (слайд 7).

А) Перегонка-ректификация (слайд 9)

Строение ректификационной колонны

Вопрос учащимся: расскажите о ректификации нефти.

Вывод: ректификация (перегонка) – физический способ.

Продукты, получаемые из нефти, делятся на две группы: светлые и темные (слайд 10).
Бензин получаемый в результате первичной переработки – риформинга получают низкого качества.

Б) Крекинг (слайд 11)

Разработали вторичную переработку нефти (Шухов, Гаврилов 1891 год) – крекинг термический и каталитический.
В результате крекинга происходит расщепление углеводородов.
Задание учащимся: составьте уравнения крекинга гексадекана, октана.

C16h44 ––> C8h28 + C8h26
   гексадекан   октан    октен

C8h26 ––> C4h20 + C4H8
                  бутан        бутен

Каталитический бензин содержит изомеры углеводородов, возросло октановое число.

В) Понятия: детонация и октановое число (слайд 12.13,14).

Детонация – чрезмерно быстрое сгорание топливной смеси в карбюраторных двигателях. Способность к детонации определяется октановым числом (содержание изооктана и н-гептана детонация изооктана равна 100, гептана 0).
Например, бензин 76 марки содержит 76% изооктана и 24% н-гептана.

Задание учащимся: какой состав будет иметь бензин 95 марки?

Ответ: 95% изооктана и 5% н-гептана.

Полученные бензиновые и лигроиновые фракции нефти, обладают низким октановым числом, подвергают переработки.

Г) Риформинг – ароматизация (слайд 15) 

5.Сравнение свойств бензина. Далее идет презентация исследовательского проекта о свойствах бензина. (слайды 16-20)

 К сожалению, в наше время не все продавцы отличаются честностью. Разбавленный бензин, топливо низкого качества продается на большинстве заправок. Чтобы не стать источником наживы для недобросовестных продавцов, необходимо уметь опреде5лять качество бензина самостоятельно. Конечно, определить качество бензина опытному водителю не составит труда и без всяких тестов – ему достаточно проанализировать работу машины. Менее искушенные в автомобильных делах могут провести несложные опыты в домашних условиях.

Для первого опыта понадобится листок белой бумаги, на который нужно капнуть немного бензина. Затем подуйте на смоченное топливом место, до тех пор, пока бензин не испарится. Внимательно осмотрите листок бумаги – он должен сохранить свой первоначальный цвет – белый. Если оттенок изменился, остались следы от испарившегося бензина, то топливо имеет плохое качество.

Немаловажный момент – это степень содержания смол в бензине. Если они присутствуют в избыточном количестве, то двигатель 1zz-fe или любой другой в процессе эксплуатации будут повреждаться. Капельку бензина нанесите на выпуклое стекло, например, от часов, и подожгите. На стекле появятся сферические окружности, цвет которых нужно внимательно изучить. Если они обладают коричневатым, желтоватым оттенком – в бензине слишком много смол, если беловатым – все в порядке. На стекле после сгорания бензина остались маленькие капельки? Это означает, что в топливо на заправке разбавили дизелем или маслом.

Для следующего теста, позволяющего определить качество бензина в домашних условиях, понадобится прозрачный сосуд и несколько реактивов, найти которые не составит особого труда – марганцевокислый калий или кусочек грифеля химического карандаша. Налейте бензин в емкость, рассмотрите его на свету – жидкость должна иметь бледно-желтый цвет. Добавьте в нее немного одного из реактивов, изучите на свету произошедшие изменения. Если цвет поменялся, стал розоватым или фиолетовым, то это свидетельствует о том, что проверяемом бензине присутствуют примеси воды.

Для самого просто теста, провести который можно непосредственно на стоянке, потребуется лишь сам бензин. Капельку топлива нужно нанести на руку. Если бензин начнет растекаться, превращаясь в жирное пятно, то в этом топливе имеется немаленькое количество примесей. Если бензин сразу начнет подсыхать, то в его качестве сомневаться не приходится.

Физкультминутка!!!!!!!

6. Применение нефтепродуктов (слайды 21,22)

Продукты, получаемые из нефти и их использование
Нефти продукты в жизни людей имеют огромное значение, так как это ценное химическое сырье. Любое химическое производство требует соблюдение техники безопасности.

Показывается коллекция нефтепродуктов.

7. Экологические проблемы использования нефтепродуктов

Существует ряд экологических проблем использования нефтепродуктов (слайд 23-24).

Сообщение учащихся: «Экологические проблемы использования нефтепродуктов»

1.Опасности, связанные с интенсивной добычей нефти.

Проседание грунта сопровождается сильными землетрясениями.

2 .Загрязнение атмосферы. Гораздо большую опасность таит в себе  использование  нефти  и  газа  в

качестве топлива. При сгорании  этих  продуктов  в  атмосферу  выделяются  в

больших количествах углекислый газ, различные  сернистые  соединения,  оксид

азота и т.д. От сжигания всех видов топлива, в том числе и  каменного  угля,

за последние полвека содержание диоксида углерода  в  атмосфере  увеличилось

почти на 288 млрд.т

3.Нефтяное загрязнение Мирового океана.

     Безрассудно загрязнет человек и водные  бассейны  планеты.  Ежегодно  в

Мировой океан по тем или иным причинам сбрасывается от 2 до 10 млн.т нефти.

Аэрофотосъемкой со спутников зафиксировано, что уже почти  30%  поверхности

океана покрыто нефтяной  пленкой.  Особенно  загрязнены  воды  Средиземного

моря. Атлантического океана и их берега.

     Литр нефти лишает кислорода, столь необходимого рыбам, 40 тыс.л морской

воды. Тонна нефти загрязняет 12 км2 поверхности океана. Икринки многих  рыб

развиваются в приповерхностном слое, где опасность встречи с нефтью  весьма

велика. При концентрации ее в  морской  воде  в  количестве  0,1-0,01  мл/л

икринки погибают за несколько суток. На  1  га  морской  поверхности  может

погибнуть более 100 млн. личинок рыб, если имеется нефтяная  пленка.  Чтобы

ее получить, достаточно вылить 1 л нефти.

     Источников поступления нефти в моря и океаны довольно много. Это аварии

танкеров и буровых  платформ,  сброс  балластных  и  очистных  вод,  принос

загрязняющих компонентов реками.

4. Загрязнение почвенного покрова.

 Общая особенность всех нефтезагрязненных почв  -  изменение  численности  и

ограничение видового разнообразия педобионтов

Загрязнение влияет не только на окружающую нас среду,  но  и  на  наше

здоровье. С такими быстрыми «разрушительными» темпами ,  вскоре  все  вокруг

нас ,будет непригодно для  использования :  грязная  вода  будет  сильнейшим

ядом,  воздух  насыщен  тяжелыми   металлами,   а   овощи   и   вообще   вся

растительность будет исчезать   из-за  разрушения  структуры  почвы.  Именно

такое будущее ожидает нас по прогнозам ученых примерно  через  столетие,  но

тогда будет поздно что-либо предпринимать.

8. Добыча нефти.(слайды 25-28)

 Нефть- невозобновляемый ресурс…..Или возобновляемый??????

Россия – на 7 месте по разведанным ресурсам а по добыче – на первом месте.

Расположено в Ханты-Мансийском автономном округе, вблизи Нижневартовска, в районе озера Самотлор. В переводе с хантыйского Самотлор означает «мёртвое озеро», «худая вода».

Вопросы учащимся: 

  1. Что собой представляет нефть по составу?
  2. Перечислите основные свойства нефти.
  3. Какие способы переработки нефти вы узнали на уроке?
  4. Почему транспорта используют разные виды топлива? А в разных автомобилях – разные марки бензина. Что нужно знать? Ответ: в состав входят различные углеводороды, следовательно, при горении будет выделять разное количество теплоты. Разные марки зависят от детонационной стойкости.

Выставление оценок.

Задача. Найти объем бутана, который может быть получен  при крекинге 245 гр. Октана, если практический выход его равен 60%.

В конце урока – рефлексия. Что понравилось, что нет. Что запомнилось?

nsportal.ru

Урок химии в 10 классе "Природные источники углеводородов"

Урок по теме "Природные источники углеводородов"

Цели урока.

  • На основе межпредметных связей химии, географии, экологии познакомить обучающихся с такими важными источниками углеводородов, как природный газ, нефть, с их составом и способами переработки;

  • Изучить основные месторождения этих минеральных ресурсов в мировом масштабе и в России;

  • Показать значения их в народном хозяйстве;

  • Рассмотреть проблемы защиты окружающей среды.

Оборудование. Коллекции “Нефть и главнейшие продукты её переработки”, “Полезные ископаемые”, сырая нефть, стакан с водой, горелка, политическая карта мира, компьютер, проектор, фрагменты видеофильмов “Почему человек разрушает природу”, “Образцы продуктов нефтепереработки”,

Ход урока.

Углеводороды все такие разные-
Жидкие и твёрдые, и газообразные.
Почему так много их в природе?
Дело в ненасытном углероде.

Действительно, этот элемент, как никакой другой, “ненасытен”: он так и стремится образовывать то цепи, прямые и разветвлённые, то кольца, то сетки из множества своих атомов. Отсюда множество соединений из атомов углерода и водорода.

Углеводороды – это и природный газ – метан, и другой бытовой горючий газ, которым наполняют баллоны – пропан С3Н8. Углеводороды – это и нефть, и бензин, и керосин. А ещё – органический растворитель С6Н6, парафин, из которого сделаны новогодние свечи, вазелин из аптеки и даже полиэтиленовый пакет для упаковки продуктов…

Важнейшими природными источниками углеводородов являются полезные ископаемые – каменный уголь, нефть, газ.

Нефть известна человечеству с древних времён. На берегу Евфрата она добывалась

6-7 тыс. лет до н. э. Использовалась она для освещения жилищ, для приготовления строительных растворов, в качестве лекарств и мазей, при бальзамировании. Нефть в древнем мире была грозным оружием: огненные реки лились на головы штурмующих крепостные стены, горящие стрелы, смоченные в нефти, летели в осаждённые города. Нефть являлась составной частью зажигательного средства, вошедшего в историю под названием “греческого огня”. В средние века она использовалась главным образом для освещения улиц.

Нефтегазоносных бассейнов разведано больше 600, разрабатывается 450, а общее число нефтяных месторождений достигает 50 тысяч

Различают легкую и тяжелую нефть. Легкую нефть извлекают из недр насосами или фонтанным способом. Из такой нефти делают в основном бензин и керосин. Тяжелые сорта нефти иногда добывают даже шахтным способом (в Республике Коми), и готовят из нее битум, мазут, различные масла.

Нефть наиболее универсальное топливо, высококалорийное. Её добыча отличается относительной простотой и дешевизной, ведь при добыче нефти нет необходимости опускать под землю людей. Транспортировка нефти по трубопроводам не представляет большой проблемы. Главный недостаток этого вида топлива – невысокая ресурсообеспеченность (около 50 лет). Общегеологические запасы равны 500 млрд. тонн, в том числе разведанные 140 млрд. тонн.

В этом, 2007 году российские учёные доказали мировому сообществу, что подводные хребты Ломоносова и Менделеева, которые находятся в Северном Ледовитом океане являются шельфовой зоной материка, а следовательно принадлежат Российской Федерации. О составе нефти, её свойствах расскажет учитель химии.

Нефть – это “сгусток энергии”. С помощью лишь 1мл. её можно нагреть на один градус целое ведро воды, а для того чтобы вскипятить ведёрный самовар, нужно менее половины стакана нефти. По концентрации энергии в единице объёма нефть занимает первое место среди природных веществ. Даже радиоактивные руды не могут конкурировать с ней в этом отношении, так как содержание в них радиоактивных веществ настолько малы, что для извлечения 1мг. ядерного топлива надо переработать тонны горных пород.

Нефть – это не только основа топливно-энергетического комплекса любого государства.

Здесь к месту знаменитые слова Д. И. Менделеева “сжигать нефть – это то же, что топить печь ассигнациями”. В каждой капле нефти содержится более 900 различных химических соединений, более половины химических элементов Периодической системы. Это действительно чудо природы, основа нефтехимической промышленности. Примерно 90% всей добываемой нефти используется в качестве топлива. Несмотря на свои 10%”, нефтехимический синтез обеспечивает получение многих тысяч органических соединений, которые удовлетворяют насущные потребности современного общества. Недаром люди уважительно называют нефть “чёрным золотом”, “кровью Земли”.

Нефть – маслянистая темно-коричневая жидкость с красноватым или зеленоватым оттенком, иногда чёрная, красная, синяя или светлая и даже прозрачная с характерным резким запахом. Бывает нефть белая или бесцветная, как вода (например, в Суруханском месторождении в Азербайджане, в некоторых месторождениях в Алжире).

Состав нефти неодинаков. Но все они обычно содержат углеводороды трёх видов – алканы (преимущественно нормального строения), циклоалканы и ароматические углеводороды. Соотношение этих углеводородов в нефти различных месторождений бывает разное: например, нефть Мангышлака богата алканами, а нефть в районе Баку – циклоалканами.

Основные запасы нефти находятся в северном полушарии. Всего 75 стран мира добывают нефть, но 90% её добычи приходится на долю всего 10 стран. Около ? мировых запасов нефти приходится на развивающиеся страны. (Учитель называет и показывает на карте).

Саудовская Аравия, США, Россия, Иран, Мексика.

В то же время больше 4/5 потребления нефти приходится на долю экономически развитых стран, которые являются главными страны-импортеры:

Япония, Зарубежная Европа, США.

Нефть в сыром виде нигде не используется, а находят применение продукты нефтепереработки.

Современная установка состоит из печи для нагревания нефти и ректификационной колонны, где нефть разделяется на фракции – отдельные смеси углеводородов в соответствии с их температурами кипения: бензин, лигроин, керосин. В печи имеется свернутая в змеевик длинная труба. Печь обогревается продуктами сгорания мазута или газа. В змеевик непрерывно подается нефть: там она нагревается до 320 - 350 0С и в виде смеси жидкости и паров поступает в ректификационную колонну. Ректификационная колонна – это стальной цилиндрический аппарат высотой около 40 м. Она имеет внутри несколько десятков горизонтальных перегородок с отверстиями – так называемые тарелками. Пары нефти, поступая в колонну, поднимаются вверх и проходят через отверстия в тарелках. Постепенно охлаждаясь при своем движении вверх, они частично сжижаются. Углеводороды менее летучие сжижаются уже на первых тарелках, образуя газойлевую фракцию; более летучие углеводороды собираются выше и образуют керосиновую фракцию; ещё выше – лигроиновую фракцию. Наиболее летучие углеводороды выходят в виде паров из колонны и после конденсации, образуют бензин. Часть бензина подаётся обратно в колону для “орошения”, что способствуют лучшему режиму работы. (Запись в тетради). Бензин – содержит углеводороды С5 – С11, кипящие в интервале от400С до 2000 С; лигроин – содержит углеводороды С8 - С14 с температурой кипения от 1200С до 2400С; керосин- содержит углеводороды С12 – С18, кипящие при температуре от1800С до 3000С; газойль - содержит углеводороды С13 – С15, отгоняют при температуре от 2300С до 3600 С; смазочные масла- С16 – С28, кипят при температуре 3500 С и выше.

После отгонки из нефти светлых продуктов остаётся вязкая чёрная жидкость – мазут. Он представляет собой ценную смесь углеводородов. Из мазута путём дополнительной перегонки получают смазочные масла. Неперегоняющуюся часть мазута называют гудроном, который используется в строительстве и при асфальтировании дорог.(Демонстрация фрагмента видеофильма). Наиболее ценной фракцией прямой перегонки нефти является бензин. Однако выход этой фракции не превышает 17-20% от массы сырой нефти. Возникает проблема: как удовлетворить все возрастающие потребности общества в автомобильном и авиационном топливе? Решение было найдено в конце 19 века русским инженером Владимиром Григорьевичем Шуховым. В 1891 году он впервые осуществил промышленный крекинг керосиновой фракции нефти, что позволило увеличить выход бензина до 65-70% (в расчёте на сырую нефть). Только за разработку процесса термического крекинга нефтепродуктов благодарное человечество золотыми буквами вписало имя этого уникального человека в историю цивилизации.

Полученные в результате ректификации нефти продукты подвергают химической переработке, включающей ряд сложных процессов, Один из них – крекинг нефтепродуктов (от английского “Сracking”-расщепление). Различают несколько видов крекинга: термический, каталитический, крекинг высокого давления, восстановительный. Термический крекинг заключается в расщеплении молекул углеводородов с длинной цепью на более короткие под действием высокой температуры (470-5500C). В процессе этого расщепления наряду с алканами образуются алкены:

hello_html_m58e6a668.png

В настоящее время наиболее распространён каталитический крекинг. Он проводится при температуре 450-500 0С, но с большей скоростью и позволяет получать бензин более высокого качества. В условиях каталитического крекинга наряду с реакциями расщепления идут реакции изомеризации, то есть превращения углеводородов нормального строения в углеводороды разветвлённые, например:

hello_html_69d9b732.png

Изомеризация влияет на качество бензина, так как наличие разветвленных углеводородов сильно повышает его октановое число. Крекинг относят к так называемым вторичным процессам нефтепереработки. К вторичным относят и ряд других каталитических процессов, например риформинг. Риформинг – это ароматизация бензинов, путём нагревания их в присутствии катализатора, например, платины. В этих условиях алканы и циклоалканы превращаются в ароматические углеводороды, в следствии чего октановое число бензинов также существенно повышается.

Для нефтехимического производства особенно актуальна проблема окружающей среды. Добыча нефти связана с затратами энергии и загрязнением окружающей среды. Опасным источником загрязнения Мирового океана является морская нефтедобыча,также Мировой океан загрязняется при транспортировке нефти. Каждый из нас видел по телевизору последствия аварий нефтеналивного танкера. Чёрные, покрытые слоем мазута берега, чёрный прибой, задыхающиеся дельфины, Птицы, крылья которых в вязком мазуте, люди в защитных костюмах, собирающие нефть лопатами и вёдрами. Хочу привести данные серьёзной экологической катастрофы, которая произошла в Керченском проливе в ноябре 2007 года. В воду попали 2 тысячи тонн нефтепродуктов и около 7 тысяч тонн серы. Больше всего из-за катастрофы пострадали коса Тузла, которая находится на стыке Чёрного и Азовского морей, и коса Чушка. После аварии мазут осел на дно из - за чего погибла мелкая ракушка-сердцевидка-основная еда обитателей моря. На восстановление экосистемы уйдет 10 лет. Погибло более 15 тысяч птиц. Литр нефти, попав в воду, растекается по её поверхности пятнами площадью 100 кв.м. Нефтяная пленка, хотя и очень тонкая, образует непреодолимую преграду на пути кислорода из атмосферы в водную толщу. (По ходу рассказа учитель проводит опыт). В результате нарушается кислородный режим и океан “задыхается”. Гибнет планктон, являющийся основой пищевой цепи океана. В настоящее время нефтяными пятнами покрыто уже около 20% площади Мирового океана, и площадь, пораженная нефтяным загрязнением растет. Кроме того, что нефтяной пленкой покрыт Мировой океан, мы можем её наблюдать и на суше. Например, на нефтяных месторождениях Западной Сибири в год проливается нефти больше, чем вмещает танкер - до 20 млн. тонн. Около половины этой нефти попадает на землю в результате аварий, остальное – “плановые” фонтаны и утечки при запуске скважин, разведочном бурении, ремонте трубопроводов. Наибольшая площадь нефтезагрязнённых земель, по данным Комитета по окружающей среде Ямало-Ненецкого автономного округа, приходится на Пуровский район. (Демонстрируется сюжет фильма).

В природном газе содержатся углеводороды с низкой молекулярной массой, основными компонентами является метан. Его содержание в газе различных месторождений колеблется от 80% до 97%. Кроме метана – этан, пропан, бутан. Неорганические: азот– 2%; СО2; Н2О; Н2S, благородные газы. При сгорании природного газа выделяется много тепла.

По своим свойствам природный газ как топливо превосходит даже нефть, он более каллориней. Это самая молодая отрасль топливной промышленности. Газ ещё проще добывают и транспортируют. Это самое экономичное из всех видов топлива. Есть, правда, и недостатки: сложная межконтинентальная транспортировка газа. Танкеры – метанавозы, перевозящие газ в сжиженном состоянии представляют собой исключительно сложные дорогие конструкции.

Применяется в качестве: эффективного топлива, сырья в химической промышленности, в производстве ацетилена, этилена, водорода, сажи, пластмассы, уксусной кислоты, красителей, медикаментов и др. Попутные (нефтяные газы) – природные газы, которые растворяются в нефти и выделяются при её добыче. В нефтяном газе содержится меньше метана, но больше пропана, бутана и других высших углеводородов. А где газ добывается?

Более 70 стран мира обладают промышленными запасами газа. Причём, как и в случае с нефтью, очень крупными запасами располагают развивающиеся страны. Но добычу газа ведут в основном развитые страны. Они имеют возможности для его использования или способ продавать газ другим странам, находящимися с ними на одном материке. Международная торговля газом менее активна, чем торговля нефтью. На международном рынок поступает около 15% добываемого в мире газа. Почти 2/3 мировой добычи газа дают Россия и США. Бесспорно ведущим регионом газодобычи не только нашей страны, но и в мире является Ямало-Ненецкий автономный округ, где эта отрасль развивается уже 30 лет. Наш город Новый Уренгой по праву признан газовой столицей. К крупнейшим месторождениям относятся Уренгойское, Ямбургское, Медвежье, Заполярное. Уренгойское месторождение включено в “Книгу рекордов Гиннеса”. Запасы и добыча месторождения уникальны. Разведанные запасы превышают 10 трлн. м3, с момента эксплуатации уже добыто 6 трлн. м3. В 2008 году ОАО “Газпром” планирует добыть на Уренгойском месторождении 598 млрд. м3 “голубого золота”.

Несовершенство технологии добычи нефти и газа, их транспортировки обуславливает постоянное сжигание объёма газа на тепло-агрегатах компрессорных станций и в факелах. На долю компрессорных станций приходится около 30% этих выбросов. На факельных установках ежегодно сжигается около 450 тыс. тонн природного и попутного газа, при этом в атмосферу поступает более 60 тыс. тонн загрязняющих веществ.

Заключительное слово.

Нефть, газ, каменный уголь – это ценное сырьё для химической промышленности. В недалёком будущем им будет найдена замена в топливно-энергетическом комплексе нашей страны. В настоящее время учёные ведут поиск путей использования энергии солнца и ветра, ядерного горючего с целью полной замены нефти. Наиболее перспективным видом топлива будущего является водород. Сокращение использования нефти в теплоэнергетике – путь не только к более рациональному её применению, но и к сохранению этого сырья для будущих поколений. Углеводородное сырьё должно использоваться только в перерабатывающей промышленности для получения разнообразной продукции. К сожалению, ситуация пока не меняется, и до 94% добываемой нефти служит топливом. Д. И. Менделеев мудро говорил: “Сжигать нефть – это то же, что топить печь ассигнациями”.

Список литературы:

  1. Л.Ю.Аликберова “Занимательная химия”.– М.: “АСТ-Пресс”, 1999.

  2. О.С.Габриелян, И.Г.Остроумов “Настольная книга учителя химии 10 класс”.– М.: “Блик и К”, 2001.

  3. О.С.Габриелян, Ф.Н.Маскаев, С.Ю.Пономарев, В.И.Теренин “Химия 10 класс”.– М.: “Дрофа”, 2003.

  4. Е.М.Домогацких, Н.И.Алексеевский География: экономическая и социальная география мира: ч.1. Общая характеристика мира: Учебник для 10-11 классов общеобразовательных учреждений. – М.: ООО “ТИД”, “Русское слово PC”, 2007.

  5. География Ямало-Ненецкого автономного округа: Учебное пособие. Тюмень: Издательство Тюменского госуниверситета, 2001.

  6. В.П.Максаковский “Экономическая и социальная география мира 10 класс”, М.: Просвещение, 2004.

  7. В.Н.Холина “География человеческой деятельности: экономика, культура, политика 10-11 класс”, М.: Просвещение, 1995.

  8. В.В.Климанов, О.А.Климанова “География в таблицах 6-10 класс”, М.: “Дрофа”, 1997.

  9. Справочник школьника. Химия / Сост. М. Кременчугская, С. Васильева; Под ред. И Пышнаградовой. – М.: Филолог.об-во “Слово”. Компания “Ключ-С”, 1996.

  10. Газета “Аргументы и факты” № 52, 2007 год.

infourok.ru

Природные источники углеводородов

Углеводороды являются сложными органическими веществами. В природе углеводороды получают из полезных ископаемых – нефти, каменного угля, газа. Составляющие компоненты углеводородов – это атомы углерода и водорода. Все прочие углеродсодержащие вещества представляют собой производные углеводородов.
Основные природные углеводороды это:

  • природный газ 
  • ископаемые угли
  • нефть.

Ископаемые угли

На нашей планете существует свыше 36 тысяч угольных бассейнов, а также месторождений. Все вместе они занимают 15% территории планеты Земля. Угольные бассейны простираются на тысячи километров. Существует три основных типа ископаемых углей:

  • антрацит – наиболее старый из ископаемых углей. Имеет высокую плотность и блеск. В нем содержится примерно 95% углерода
  • каменный уголь имеет в своем составе примерно 99% углерода. Этот вид ископаемого угля наиболее популярен в использовании 
  • бурый уголь имеет гораздо меньше углерода в составе – всего 72%. Поскольку он является наиболее молодым из ископаемых углей, то в нем часто встречаются следы древесной структуры. Он характеризуется высоким уровнем гигроскопичности, а также высокой зольностью (от 7% до 38 %), по этой причине его используют исключительно в качестве местного топлива и сырья для химической переработки. При помощи процесса гидрогенизации из него создают ценные типы жидкого топлива: бензин и керосин.
В каменном угле находится много разных органических веществ. Присутствуют, конечно же, и неорганические, к примеру, вода, аммиак, сероводород, углерод. Наиболее часто каменный уголь перерабатывается методом коксования, в условиях температуры 10000 С. Результатом такого процесса является получение:
  • коксового газа
  • каменноугольной смолы 
  • надсмольной или аммиачной воды
  • кокса – твёрдого остатка коксования. Его можно назвать чистым углеродом.
  • Кокс применяют во время создания чугуна и стали, аммиак – для изготовления азотных и комбинированных удобрений.
  • Выше мы уже рассмотрели, какие существуют природные источники углеводородов, уголь из них сложнее всего добывать. Он является крайне грязным топливом. В процессе его добычи часто случаются взрывы и возгорания метана, а также происходит загрязнение окружающей среды. 

Нефть

Следующий природный углеводород – нефть, известен людям с древних времён. На берегах реки Евфрат ее добывали еще 6-7 тыс. лет до н. э. Применяли нефть для освещения жилищ, готовили из нее строительные растворы, а также использовали как лекарства и мази в процессе бальзамирования. Кроме этого, нефть была главным компонентом зажигательного средства, называемого “греческим огнем”.
На сегодняшний день разведано свыше 600 нефтегазоносных бассейнов. Разработки ведутся в 450 из них. При этом ученые считают, что всего в мире около 50 тысяч нефтяных месторождений.
Бывает легкая и тяжелая нефть. Извлечение легкой нефти происходит при помощи насосов или фонтанным методом. Из такого продукта создают главным образом бензин и керосин. Тяжелые сорта нефти часто разрабатывают шахтным способом (к примеру, в Республике Коми). Из нее создают битум, мазут, разные масла.
Нефть можно назвать самым универсальным топливом. Добывать ее довольно легко, поскольку для этого не нужно опускать под землю людей. Основным недостатком такого топлива можно назвать невысокую ресурсообеспеченность (примерно 50 лет).
Каждая капля нефти содержит свыше 900 разных химических соединений, больше половины Периодической системы элементов. Примечательно, что в сыром виде нефть совершенно не используют, применяют исключительно продукты нефтепереработки.
Переработка природных углеводородов, а именно нефти дает возможность получить большое количество крайне ценных продуктов. Результатом отгонки из нефти светлых продуктов является получение мазута. Его подвергают второй перегонке с целью получения смазочных масел. Неперегоняемая часть мазута – гудрон. Его применяют в строительной отрасли, а также в процессе асфальтирования дорог. Объем бензина не превышал 17-20% от массы сырой нефти. Однако, Владимир Шухов в 1891 году предложил вариант промышленного крекинга керосиновой фракции нефти. Таким образом, удалось повысить выход бензина до 65-70% (в перерасчёте на сырую нефть).
Добыча нефти связана с загрязнением окружающей среды. В результате аварий нефтеналивных танкеров, которые периодически происходят, берега покрываются слоем мазута, задыхаются рыбы и млекопитающие, гибнут птицы, когда их крылья вымазываются в мазут. К примеру, в 2007 году в Керченском проливе в воду вылились 2 тысячи тонн нефтепродуктов и почти 7 тысяч тонн серы. Затронутая аварией экосистема сможет восстановиться не раньше, чем через 10 лет. В результате разлива нефти в проливе погибли свыше 15 тысяч птиц. Только представьте, что литр нефти, дающий воду, образует на ее поверхности пятно площадью 100 кв.м. Экологи заявили, что на сегодняшний день почти 20% площади мирового океана покрыты нефтяными пятнами.

Природный и попутный нефтяной газы

В природном газе находятся углеводороды, имеющие небольшую молекулярную массу, главным компонентом является метан. Его объем в газе из различных месторождений составляет от 80% до 97%. Помимо метана, в природном газе находятся:

  • этан 
  • пропан
  • бутан
  • азот– 2%
  • СО2
  • Н2О
  • Н2S
  • благородные газы. 

Интересно, что по своим качествам природный газ как топливо превосходит нефть, поскольку он более калорийный. Кроме этого, газ легче добывать и транспортировать. Он является самым экономичным из всех видов топлива.
Сферы использования природного газа:

  • эффективное топливо
  • сырье химической промышленности
  • производство ацетилена, этилена, водорода, сажи, пластмассы, уксусной кислоты, красителей
  • изготовление медикаментов.

Попутный нефтяной газ – это природная смесь углеводородов, растворенных в нефти и выделяющихся в процессе её добычи. Нефтяной газ содержит меньше метана, но больше пропана, бутана и прочих высших углеводородов.
Свыше 70 стран мира имеют промышленные запасы газа. Практически 2/3 мировой добычи газа приходится на Россию и США. Ведущим регионом газодобычи не только в России, но и в мире, можно назвать Ямало-Ненецкий автономный округ. Российский город Новый Уренгой давно признали газовой столицей.
Применение природных источников углеводородов играет огромную роль для химической промышленности. Ученые занимаются поиском альтернативы и замены такого топлива. К примеру, активно вводятся в эксплуатацию ветро- и гидро- электростанции, используется энергия солнца. Уменьшение объема используемой нефти путь не только к более рациональному её применению, но и к сохранению данного сырья для будущих поколений. Углеводородным сырьём стоит пользоваться исключительно с целью переработки и синтеза различных ценных соединений. Однако, на сегодняшний день, 94% добываемой нефти используется в качестве топлива. Еще Д. И. Менделеев сказал: “Сжигать нефть – это то же самое, что топить печь ассигнациями”.

Природные источники углеводородов – переработка

Добытые из недр земли углеводороды имеют неоднородный состав, вследствие чего использование их в чистом виде связанно со многими трудностями. Необходимость переработки углеводородов связанна с желанием мировых компаний повышать объем добычи полезных компонентов из нефти и газа, а также создавать высокооктановые бензины для новейших ДВС и смазочные материалы высокого качества. Переработка осуществляется такими методами:

  • перегонка – самый первый этап переработки нефти, заключается в простом разделении на легкокипящие, средние и тяжелые фракции. Результатом этого процесса является получение бензинов, керосинов и мазута
  • крекинг – это переработка нефти в условиях высокой температуры. Результатом этого процесса является синтез моторного масла, топлива и другого сырья для химической и нефтяной отрасли
  • коксование – это получение кокса из тяжелых фракций, который впоследствии применяют для создания электродов и коррозионностойкой аппаратуры
  • риформинг является каталитическим облагораживанием синтезированных ранее видов бензина с низким октановым числом. Конечные продукты - высокооктановый бензин, ароматические углеводороды (бензол, толуол) 
  • гидроочистка. В процессе риформинга нефтяных производных наблюдается выделение водорода, который далее поступает на очистку нефтепродуктов от серы и азота.

Во время добычи нефти получают и природный газ, находящийся как в самой нефти, так и в виде газовой шапки внутри месторождения. Область его использования в последние годы существенно расширилась:

  • энергетика
  • тепловые электростанции
  • бытовое топливо
  • автомобилестроение.

По этой причине переработка метана в жидкие углеводороды находится под наблюдением. В процессе разработки месторождений, при отсутствии подготовленной инфраструктуры для сбора, перевозки и переработки попутного нефтяного газа и природного газа, их попросту сжигают в факеле. Однако, данный продукт является ценным топливом и бюджетным вариантом электро- и тепловой энергии.
Можно сделать вывод, что технологии добычи и переработки углеводородов имеют непосредственную взаимосвязь. Высокий уровень разработки месторождений в несколько раз повышает объем добываемого сырья для последующего синтеза очень важных для человечества химических веществ.
Ученые не сидят сложа руки, им нужны дешевое топливо и мощные двигатели. В связи с этим они находятся в постоянном поиске новых методов получения полезных веществ из природных ресурсов.

mining-prom.ru

Урок: Природные источники углеводородов

Поурочный план

Химия – 11 класс

Тема: Природные источники углеводородов

Тип урока: Изучение нового материала

Цели:

Образовательные: познакомить с природными источниками углеводородов, их составом и способами переработки; расширить знания о природных источниках углеводородов в Казахстане.

Развивающие: активизировать познавательную деятельность учащихся, умение работать с дополнительными источниками информации, навыки исследовательской работы; развитие умений выступать перед одноклассниками, т. е. коммуникационная компетентность

Воспитательные: формировать активную познавательность учащихся на уроке

Оборудование: презентация, раздаточный материал, ИКТ

Межпредменые связи: география

Ход урока

1. Организационный момент

2. Подготовка к восприятию темы

На кухне у мамы помощник отличный, он синим цветком расцветает от спичек (природный газ, табиғи газ, natural gas).

В глубокой древности славяне называли это вещество ропанкой, греки – петролеумом. Считается, что современное название родилось от арабского «нафта» – вытекать. Это вещество часто называют «черным золотом». О каком веществе идет речь? (Нефть, oil, мұнай).

Он черный и блестящий,

Людям – помощник настоящий.

Он несет в дома тепло,

От него в домах светло.

Помогает плавить стали,

Делать краски и эмали.

Ответ: Уголь, carbon, көмір

Тема нашего урока: «Природные источники углеводородов». (5 минут)

3. Изучение нового материала

Почему на протяжении веков люди стараются открыть месторождения нефти и газа, овладеть рынками их сбыта, нередко вступая в конфликты? (Запасы углеводородного сырья определяют экономический потенциал и мощь страны, а по уровню их переработки можно судить об уровне цивилизации общества).

Объем материала очень большой, поэтому давайте разделимся на мини группы и рассмотрим все аспекты по отдельности: разделение по группа, у каждого на парте лежит формула, а каждой команде название углеводородов: Алканы, Алкены, Алкины, Арены. Разделение на группы.

Каждая группа разбирает задания на А4, где указанно тема и критерии оценивания, работа.

1 группа: Нефть.

Критерии оценивания

Нефть и её физические свойства.

Нефть в природе.

Основные месторождения нефти в Казахстане.

Показать на карте месторождения нефти

Составить 3 вопроса для команд

2 группа: Газ.

Критерии оценивания

Состав природного и попутного нефтяного газа.

Месторождения газа в Казахстане

Газ как химическое сырьё.

Показать на карте месторождения газа

Составить 3 вопроса для команд

3 группа: Уголь.

Критерии оценивания

Запасы угля в мире и в Казахстане.

Состав угля и продукты переработки угля.

Показать на карте месторождения угля

Составить 3 вопроса для команд

4 группа: Переработка нефти

Критерии оценивания

Крекинг. Реформинг.

Их виды и суть.

Составить 3 вопроса для команд

(10 минут)

Выступление с пасторами, объяснение основных аспектов. Каждая команда должна назвать «+», «-» и «вопрос», после этого выступающая команда должна задать вопрос каждой команде

(15 минут)

4. Закрепление знаний

«Ложная альтернатива». (Да или Нет)

1. Основной компонент природного газа метан.

2. Сопровождающим нефть является конденсат

3. Основной тип переработки природного газа получение ацетилена.

4. Экономически и экологически выгодное топливо каменный уголь

5. Перегонка нефти основана на разных температурах кипения составляющих компонентов (5 минут)

5. Подведение итогов.

Рефлексия (Написать пожелание и приклеить на дерево)

Приложение 1

Нефть

Нефть представляет собой маслянистую вязкую жидкость, обычно, тёмного цвета со своеобразным запахом. Нефть не растворяется в воде, но может растворяться в органических растворителях. В воде нефть не тонет, потому что её плотность меньше, чем плотность воды. В зависимости от месторождения, она составляет 0,73 — 0,98 г/мл.
Нефть — сложная смесь веществ, основной частью которой являются углеводороды (алканы, циклоалканы и ароматические углеводороды). В состав нефти входит более 150 различных углеводородов. Она — смесь жидких углеводородов, поэтому нефть не имеет формулы. Кроме этого, она содержит неорганические вещества, воду.

Нефть состоит из:70% — углеводородов,30% — неуглеводородов (соли, песок, глина),1 % — вода. Нефть, добытую из земных недр, называют сырой нефтью. Её очищают от воды и примесей газов. Очищенную нефть называют товарной нефтью.

Нефть в природе. Происхождение нефти.

Вокруг проблемы происхождения нефти до сих пор идут жаркие споры. Какие же существуют теории о происхождении нефти? Загадка, которую по-прежнему не могут разгадать ученые. Из множества теорий в настоящее время выделяют две основных: неорганическая и органическая.

Согласно органической теории на дне морей скапливались останки погибших растений и микроорганизмов. Постепенно под действием тяжести и без доступа воздуха отложения начали изменяться и со временем превратились в нефть и газ.

Главный «строительный материал» по неорганической теории — это химические реакции, идущие в недрах земли. Нагретые горячей магмой углеводороды вступают в реакции и образуют нефть. Возможно, здесь и таится секрет огромной теплотворной способности нефти.

От того, какая теория победит, зависит то, где нам искать новые месторождения. Если нефть действительно образовалась из «мертвой рыбы», то искать ее надо на том месте, где когда-то давно был древний океан. Если же это «кровь земли», которая в некоторых местах поднимается близко к поверхности, то искать ее нужно в местах крупных разломов земной коры.

Основные месторождения нефти в мире и в Казахстане.

Залежи нефти обнаружены на каждом континенте и на дне мирового океана, но основные ее запасы сосредоточены в нескольких районах. Так, на Ближнем Востоке находится 65% мировых запасов нефти, причем львиная доля здесь принадлежит Саудовской Аравии.

Казахстан занимает 13-е место в мире по объёму разведанных запасов нефти, который составляет 2,8 млрд. тонн. В 1899 году, началась добыча нефти в Казахстане. Первый фонтан нефти забил из скважин Карашунгула на Эмбинском месторожде¬нии. В настоящее время На сегодняшний день в Казахстане действует более 160 месторождений нефти и ещё 60 находятся на стадии разработки. Основным нефтеносным районом является Западный Казахстан. В бассейне реки Эмбы расположен нефтеносный район с нефтепромыслами Макат, Доссор и другими. Мангыстау называют полуостровом сокровищ, здесь обнаружены огромные запасы нефти. Наиболее известные месторождения — Жетыбай, Узень, Тасболат, Теньге и другие. В Атырауской области — Каражамбас и Каламкас, Тенгиз. Немалая доля всех ныне известных нефтяных богатств Казахстана находится в Актюбинской области. Самое крупное на территории области нефтегазовое месторождение Жанажол занимает 4-е место в республике по количеству добываемой нефти. А знаете ли вы, что нефтеразведочные работы в нашей области были организованы ещё в конце 19-го века сыновьями известного шведского предпринимателя — иммигранта Эммануила Нобеля — Робертом и Людвигом Нобелями и в 1914 году в районе Эмбы были открыты месторождения Жуса и Мортык. Благодаря таким крупным месторождениям как Жанажол и Кенкияк, наша область занимает одно из ведущих мест в экономике Казахстана.

Газ

Геологический сосед нефти — природный газ — тоже непростое по своему составу вещество. Больше всего — до 95% по объему — в этой смеси метана. Также в нём присутствуют этан, пропан, бутан, изобутан, азот, углекислый газ. Более тщательный анализ позволил обнаружить в природном газе и небольшие количества гелия.

Попутный нефтяной газ тоже является природным, но получил особое название потому, что встречается в составе месторождений нефти и растворен в ней под давлением. Попутные газы содержат меньше метана (30-50%), но больше его гомологов: этана, пропана, бутана и других углеводородов.

Основные месторождения газа в мире и в Казахстане.

Первое место по доказанным запасам газа в мире продолжает удерживать Россия. На втором месте располагается Иран. Казахстан по общим запасам газа занимает 13-е место в мире. В Казахстане встречается природный газ (месторождения Тенге и Устютр на полуострове Мангышлак) и попутный газ (Атырау-Эмбенский и Мангистауский бассейны). К крупнейшим газовым месторождениям относятся Жанажол, Имаш, Тасболат, Узень и другие месторождения. Попутный нефтяной газ — это газ, существующий вместе с нефтью, он растворен в нефти и находится над ней, образуя «газовую шапку», под давлением. На выходе из скважины давление падает, и попутный газ отделяется от нефти. Этот газ в прошлые времена не использовался, а просто сжигался. В настоящее время его улавливают и используют как топливо и ценное химическое сырьё.

 Применение природного и попутного газа
Где находит применение природный газ? Природный газ является ценнейшим видом топлива. При сгорании газа выделяется много теплоты, поэтому он служит энергетически эффективным и дешёвым топливом в котельных установках, доменных, мартеновских и стекловаренных печах. А также он является источником сырья для химической промышленности: получение ацетилена, этилена, водорода, сажи, различных пластмасс, уксусной кислоты, красителей, медикаментов и других продуктов.
Долгое время попутный нефтяной газ не находил применения и его сжигали на месте. В настоящее время его улавливают и используют в качестве топлива или как химическое сырье. Для более рационального использования попутный нефтяной газ разделяют на фракции:

1. газовый бензин (C5h22, C6h24) — используется в качестве добавок к бензину;
2. пропан-бутановая смесь (C3H8, C4h20) — в качестве топлива и как бытовой газ;
3. «сухой газ» (СН4, С2Н6 )— как топливо. В то же время он является важным источником сырья для химической промышленности и применяется для получения пластмасс, растворителей, удобрений, красок, водорода и многого другого.

Уголь

Мировые запасы угля

Мировые запасы угля среди природных источников энергии составляют 80 % ( а нефть и газ только 8 5 %), Прогнозные запасы угля приближаются к 15 трлн. т, из которых 4 трлн, т можно извлечь современной техникой. Если к 2000 году его будут добывать ежегодно по 10 млрд. т, то упомянутых выше 4 трлн. т прогнозных запасов хватило бы на 400 лет. Большая часть залежей угля образовалась в каменноугольный период (286-360 млн. лет назад) в результате разложения древовидных папоротников и других растений первобытных тропических лесов, которые, вероятно, росли в болотистой местности. В процессе гниения вещества растительного происхождения превращались в торф (в отдельных районах это происходит и сегодня), затем постепенно затвердевали, образуя лигнит, бурый уголь, и, наконец, превращались в каменный уголь.

Казахстан занимает 8-е место в мире по запасам угля, на его территории сконцентрировано 3,3% мировых запасов угля.

Месторождения угля в Казахстане

На территории Казахстана (в урочище Караганды) уголь был открыт ещё в 1833 году. Именно поэтому наш город называют «шахтёрской столицей», что напрямую связано с добычей каменного угля.

Запасы каменного угля в Казахстане велики, разведано свыше 400 месторождений. Большая их часть расположена в Центральном Казахстане. Наиболее крупным является Карагандинский угольный бассейн — здесь уголь высоко качества (3 угольная база). Экибастузский угольный бассейн — угли здесь отличаются большой зольностью. Они доступны разработке открытым способом и поэтому дешевы. Наиболее крупным бассейном месторождения бурого угля является Тургайский на севере Казахстана.

Уголь — ценное химическое сырьё

Уголь — «чёрное золото» — ценнейшее химическое сырьё. Запасы каменного угля в природе значительно превышают запасы нефти. Поэтому каменный уголь — важнейший вид сырья для химической отрасли промышленности.

По химическому составу каменный уголь представляет собой смесь высокомолекулярных ароматических соединений с высокой массовой долей углерода, а также воды и летучих веществ с небольшими количествами минеральных
примесей. Основными продуктами переработки угля являются:

— кокс (используется в металлургии в производстве чугуна и стали),
— коксовый газ (используется в отоплении, содержит в своём составе водород, метан и другие ценные газы ),
— каменноугольная смола (используется для получения ароматических углеводородов,
— аммиачная вода (используется в производстве удобрений).

Способность угля давать при переработке самые различные продукты, совсем непохожие на исходные материалы, является почти безграничной. Многие люди, покупая в аптеках сульфидин, аспирин, салол, новокаин, стрептоцид, вряд ли догадываются, что все эти лечебные препараты созданы из угля.

Переработка нефти

Переработка нефти осуществляется физическими и химическими способами: физический – прямая перегонка; химический – термический крекинг; каталитический крекинг; гидрокрекинг; каталитический риформинг; пиролиз.

Крекинг.В процессе крекинга крупные молекулы высококипящих фракций сырой нефти расщепляются на меньшие молекулы, из которых состоят низкокипящие фракции.

В результате крекинга получают бензины, а также алкены, необходимые как сырье для химической промышленности. Крекинг, в свою, очередь подразделяется на три важнейших типа: гидрокрекинг, каталитический крекинг и термический крекинг.

Гидрокрекинг. Эта разновидность крекинга позволяет превращать высококипящие фракции нефти (воски и тяжелые масла) в низкокипящие фракции. Процесс гидрокрекинга заключается в том, что подвергаемую крекингу фракцию нагревают под очень высоким давлением в атмосфере водорода. Это приводит к разрыву крупных молекул и присоединению водорода к их фрагментам. В результате образуются насыщенные молекулы небольших размеров. Гидрокрекинг используется для получения газойля и бензинов из более тяжелых фракций.

Каталитический крекинг. Этот метод приводит к образованию смеси насыщенных и ненасыщенных продуктов. Каталитический крекинг проводится при сравнительно невысоких температурах, а в качестве катализатора используется смесь кремнезема и глинозема. Таким путем получают высококачественный бензин и ненасыщенные углеводороды из тяжелых фракций нефти.

Термический крекинг. Крупные молекулы углеводородов, содержащихся в тяжелых фракциях нефти, могут быть расщеплены на меньшие молекулы путем нагревания этих фракций до температур, превышающих их температуру кипения. Как и при каталитическом крекинге, в этом случае получают смесь насыщенных и ненасыщенных продуктов.

Термический крекинг имеет особенно важное значение для получения ненасыщенных углеводородов, например, этилена и пропена. Для термического крекинга используются паровые крекинг-установки, в которых углеводородное сырье нагревают в печи до 800°С и разбавляют паром. Это увеличивает выход алкенов. После того, как крупные молекулы исходных углеводородов расщепятся на более мелкие молекулы, горячие газы охлаждают водой, которая превращается в сжатый пар. Затем охлажденные газы поступают в ректификационную (фракционную) колонну, где они охлаждаются до 40°С. Конденсация более крупных молекул приводит к образованию бензина и газойля. Несконденсировавшиеся газы сжимают в компрессоре, который приводится в действие сжатым паром, полученным на стадии охлаждения газов. Окончательное разделение продуктов производится в колоннах фракционной перегонки.

Риформинг. В отличие от процессов крекинга, которые заключаются в расщеплении более крупных молекул на менее крупные, процессы риформинга приводят к изменению структуры молекул или к их объединению в более крупные молекулы. Риформинг используется в переработке сырой нефти для превращения низкокачественных бензиновых фракций в высококачественные фракции. Кроме того, он используется с целью получения сырья для нефтехимической промышленности. Процессы риформинга могут быть подразделены на три типа: изомеризация, алкилирование, а также циклизация и ароматизация.

Изомеризация. В этом процессе молекулы одного изомера подвергаются перегруппировке с образованием другого изомера. Процесс изомеризации имеет очень важное значение для повышения качества бензиновой фракции, получаемой после первичной перегонки сырой нефти. Процесс нагрева данной фракции до 500-600°С под давлением 20-50 атм носит название термического риформинга.

Для изомеризации неразветвленных алканов может также применяться каталитический риформинг. Например, бутан можно изомеризовать, превращая его в 2-метилпропан, с помощью катализатора из хлорида алюминия при температуре 100°С или выше.

Алкилирование. В этом процессе алканы и алкены, которые образовались в результате крекинга, воссоединяются с образованием высокосортных бензинов. Такие алканы и алкены обычно имеют от двух до четырех атомов углерода. Процесс проводится при низкой температуре с использованием сильнокислотного катализатора, например, серной кислоты.

Циклизация и ароматизация. При пропускании бензиновой и лигроиновой фракций, полученных в результате первичной перегонки сырой нефти, над поверхностью таких катализаторов, как платина или оксид молибдена(VI), на подложке из оксида алюминия, при температуре 500°С и под давлением 10-20 атм происходит циклизация с последующей ароматизацией гексана и других алканов с более длинными неразветвленными цепями.

Отщепление водорода от гексана, а затем от циклогексана, называется дегидрированием. Риформинг этого типа в сущности представляет собой один из процессов крекинга. Его называют платформингом, каталитическим риформингом или просто риформингом. В некоторых случаях в реакционную систему вводят водород, чтобы предотвратить полное разложение алкана до углерода и поддержать активность катализатора. В этом случае процесс называется гидроформингом.

Очистка от серы. Сырая нефть содержит сероводород и другие соединения, содержащие серу. Содержание серы в нефти зависит от месторождения. При перегонке сырой нефти органические соединения, содержащие серу, расщепляются, и в результате образуется дополнительное количество сероводорода. Сероводород попадает в нефтезаводской газ или во фракцию сжиженного нефтяного газа. Поскольку сероводород обладает свойствами слабой кислоты, его можно удалить, обрабатывая нефтепродукты каким-либо слабым основанием. Из полученного, таким образом, сероводорода можно извлекать серу, сжигая сероводород в воздухе и пропуская продукты сгорания над поверхностью катализатора из оксида алюминия при температуре 400°С.

infourok.ru

0 comments on “Природные источники углеводородов таблица 10 класс – Природные источники углеводородов – таблица к теме по химии

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *