№ 183

Екатерина КОСОВА,

учитель химии I квалификационной категории средней школы №137 г. Казани

В рамках раздела химии в X классе «Природные источники углеводородов и их переработка» особое место занимает тема «Нефть и продукты переработки нефти». Данная тема в РТ очень актуальна, т.к. нефть имеет исключительное значение для развития хозяйственного комплекса Татарстана. Она дает различные виды топлива, целый ряд химических продуктов, а также является источником валютных поступлений. Именно разработка месторождения и добыча нефти вывела Татарстан на один из ведущих промышленных регионов России.

При введении в тему обязательно указывается, что нефть находится в недрах земли, заполняя пространство между породами, где акцентируется внимание учащихся об открытии в 1946 г. Бавлинского месторождения, а также об уникальном по размерам и запасам Ромашкинском месторождении. Именно его открытие по праву считается исторической вехой в развитии нефтяной отрасли Татарстана. Позднее были открыты ряд месторождений нефти, положившее начало новому Нижнекамскому нефтеносному району.

Изучая состав нефти акцентируем внимание на том факте, что нефть – смесь углеводородов и состав часто зависит от климатического пояса места ее добычи. Бакинская нефть – черная, богата циклопарафинами, Пермская – содержит ароматические углеводороды, а наша богата предельными и непредельными соединениями. Одновременно приводятся формулы углеводородов состава нефти:

1. Предельные (алканы) С_nН_2n+2

2.Алкены С_nН_2n

3. Алкадиены С_nН_2n–2
4. Циклоалканы С_nН_2n

Учащиеся повторяют состав соединений, вид и число связей, свойства.

Из нефти выделяют целый ряд продуктов, имеющее большое практическое значение, т.к. нефть в чистом виде не используется. Выделение нефтепродуктов из нефти основано на различной температуре кипения углеводородов входящих в состав. Эта особенность ипользуется как при первичной переработке нефти (фракционной), так и при вторичной (крекинге).

Излагая тему о фракционной перегонке, используется наглядные пособия «Трубчатая печь и ректификационная колонна» и «Фракции нефти». Учащиеся выполняют графическую работу, указывая вид нефтепродуктов, выделяемые на данные фракции, а также температуры кипения и область их применения.

I фракция – газолин, бензин Тк 40 – 200°С

II фракция – лигроин  Тк 150 – 250°С (горючее тракторов).

III фракция – керосин Тк 180 – 300°С (горючее самолётов и ракет).

IV фракция – газойль ˃ 300°С (дизельное топливо).

V фракция – на последней фракции выделен мазут, разделяемый на смеси более узкого состава (соляровые масла, смазочные масла, парафин, вазелин, гудрон (дорожное строительство).

Данный способ практически безотходен, но недостатком является малый выход бензина – не более 20%, однако его можно увеличить, применяя метод расщепления углеводородов с длинной цепью на более короткие. Выход бензина возможен до 70%

В процессе дальнейшего обучения формируется метод вторичной переработки нефти. Крекинг – процесс расщепления углеводородов нефти на более короткие цепи. При этом на доске записывается реакция с разбором механизма процесса:

С₆ Н₃₄ →С₈ Н₁₈+С₈ Н₁₆

_{гексадекан    октан        октен}

С₈ Н₁₈→С₄ Н₁₀+С₄ Н₁₈

_{октан            бутан          бутен}

Одновременно указываем, что бутан – сырье производства бутадиена, используемого в промышленном масштабе при синтезе каучука.

С₄ Н₈→CH₂=CH – CH=CH₂ +H₂

                                   _{бутадиен 1,3}

На уроке различаем два вида крекинга:

1. Термический, протекающий при температурах 500 – 550°С, где при медленном протекании образуются углеводороды с неразветвленной цепью.
2. Каталитический, протекающий при температуре ˂500°С, но с катализатором, где при быстром процессе образуются изомерные цепи.

Учащиеся проводят самостоятельный анализ обоих видов крекинга и определяют особенности каждого.

У бензинов термокрекинга – высокая детонационная стойкость, но вследствие наличия непредельных углеводородов возможна полимеризация и окисление, что снижает устойчивость при хранении.

У бензинов каталитического крекинга самая высокая детонационная стойкость, т.к. в составе разветвленные углеводороды, что исключает полимеризацию и окисление и обуславливает большую устойчивость при хранении.

Далее учащиеся знакомятся с продуктами, полученными в процессе крекинга по имеющемуся наглядному пособию и фиксируют данные в тетрадях.

В качестве дополнительной информации по теме даются понятия:

– пиролиз – разложение органических веществ без доступа воздуха при температуре более 700°С

– ароматизация – процесс получения ароматических углеводородов нефти.

По окончании урока проговаривается информация о переработке нефти в ректификационной колонне и видах крекинга.

В качестве индивидуальных заданий предлагаются презентации, рефераты и сообщения по темам:

1. Нефтяная промышленность Татарстана.
2. Промышленность органического и нефтехимического синтеза РТ.
3. История развития нефтехимии в Татарстане.
4. Применение нефтепродуктов.

Таким образом, в рамках данной темы учащиеся приобретают знания не только по химии, но и получают информацию о нефтехимии в РТ, что дополнительно расширяет их кругозор.

Литература

1. Химия. Большой справочник для абитуриентов. – М.: Дрофа, 2018.
2. Лидин Р.А. и др. Химия для школьников, поступающих в вузы. – М.: Просвещение, 2017.
3. Нефтяная промышленность Татарстана (из книги Б.Е.Аболонина «Избранные главы химической технологии»). – Казань, 2000.