Электронное учебно- методическое пособие по теме: «Производство органических веществ. Переработка нефти»

• 1 слайд

  Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение
  «Саткинский медицинский колледж»
  ЭЛЕКТРОННОЕ УЧЕБНО- МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
  
  для обучающихся медицинских техникумов и колледжей
  
  По теме: «Производство органических веществ. Переработка нефти»
  ООД 11 Химия
  
  специальности:
  31.02.01«Лечебное дело»,
  34.02.01 «Сестринское дело»
  
  
  Сатка, 2025
  

• 2 слайд

• 3 слайд

  Пояснительная записка
  
  Данный материал предлагается студентам отделений «Cестринского дела» , «Лечебного дела» для самостоятельной подготовки к практическим занятиям по теме: «Производство органических веществ. Переработка нефти»
  Функционирование мировой нефтеперерабатывающей промышленности происходит в постоянно меняющихся условиях. Повышаются требования к качеству продуктов нефтепереработки, уменьшается потребность в тяжелых топливах, снижается качество сырья. Все это сдерживает развитие мировой нефтепереработки, и особое значение приобретает глубокая переработка нефтяного сырья с использованием вторичных процессов. Ключевым фактором глобальной конкурентоспособности становится технологическая оснащенность, в то время как старые мощности сокращаются или переводятся на обслуживание внутренних рынков. Вместе с тем, увеличивающаяся конкуренция в области горюче-смазочных материалов и современные стандарты создают потребность в увеличении глубины нефтепереработки, повышении качества выпускаемых топлив, масел, пеков и кокса.
  Целесообразность выпуска данного пособия обусловлена изложением в доступной для Вас форме ряда вопросов, не нашедших соответствующего отражения на теоретическом занятии.
  

• 4 слайд

  Методические указания
  Уважаемые студенты, Вам предлагается поэтапное изучение темы «Производство органических веществ. Переработка нефти»
  
  До начала изучения темы, Вам рекомендуется вспомнить данную тему из школьного курса химии .
  
  После изучения каждого раздела, Вам рекомендуется ответить на вопросы для самоконтроля. Если вы затрудняетесь с ответом на данные вопросы, следует вернуться повторно к изучению материала.
  
  При повторном изучении постарайтесь найти в изложенном материале ответы на вопросы.
  
  В конце методического пособия представлены задания для самоконтроля по всей теме. Если Вы испытываете трудности при выполнении задания, то вернитесь к изучению материала.
  

• 5 слайд

  Компетенции, формируемые в результате освоения темы:
  
  

• 6 слайд

  В соответствии с Государственным образовательным стандартом в области химии после изучения темы:
  
   
  
  Студент должен знать:
  Состав и свойства нефти, природного и попутного газа
  Основные способы получения органических веществ
  
  -Студент должен уметь:
  Применять полученные знания на практике
  

• 7 слайд

  Содержание
  Вопросы вводного контроля
  Эталоны ответов
  Производство органических веществ
  Состав природного газа
  Попутный нефтяной газ
  Состав нефти
  Месторождения нефти
  Переработка нефти
  Первичная переработка нефти
  Крекинг
  Нефтепродукты
  Риформинг
  Коксохимическое производство
  Задания для самоконтроля
  Словарь терминов
  Список используемой литературы
  
  
  

• 8 слайд

  Вопросы для вводного контроля:
  Уважаемый студент, перед изучением темы «Основы лабораторной практики» проверьте свои знания из курса химии, ответив на предложенные вопросы и сравнив с эталонами ответов:
  Выберите правильное суждение:
  
  
  
  
  Содержание
  Цвет нефти- желтый
  2.В состав природного газа входит угарный газ
  3. При первичной переработке выход бензина 20%
  4. Процесс ароматизации бензинов- это риформинг
  5. Процесс разложения углеводородов на более летучие вещества- крекинг
  
  
  
  

• 9 слайд

  Эталоны ответов вводного контроля
  
  
  
  Содержание
  Нет
  Нет
  Да
  Да
  Да
  
  

• 10 слайд

  В производстве органических веществ существуют два направления:
  основной органический синтез;
  тонкий органический синтез.
  Основным или тяжелым органическим синтезом называется совокупность производств органических веществ относительно простого строения, получаемых в очень больших количествах и используемых как в качестве целевых продуктов, так и полупродуктов в других отраслях органической технологии.
  Тонкий органический синтез объединяет производства органических веществ сложного строения, которые производятся в небольших количествах как целевой продукт. К таким органическим веществам относятся красители, фото- и кинореактивы, фармацевтические препараты, взрывчатые вещества, парфюмерные средства и т.п.
  Основной органический синтез объединяет производства продуктов, которые составляют основу сырьевой базы остальной промышленной органической химии. В большинстве случаев основной органический синтез отождествляется с нефтехимическим синтезом. Это связано с изменением структуры сырьевого баланса производств органической технологии в последние десятилетия и переориентацией на нефтяное сырье. Продукция основного органического синтеза исчисляется многими сотнями тысяч и миллионами тонн в год.
  Производство органических веществ
  

• 11 слайд

  Реакции, лежащие в основе получения органических веществ, можно условно разделить на следующие типы:
  Реакции, направленные на удлинение цепи (конструктивные реакции), например алкилирование, полимеризация, конденсация, поликонденсация.
  Реакции, направленные на укорочение углеродной цепи (реакции расщепления).
  Реакции введения, удаления или взаимопревращения функциональных групп
  Реакции образования кратных связей
  Реакции циклизации и ароматизации
  

• 12 слайд

  Получение алканов
  

• 13 слайд

  Получение алкенов
  

• 14 слайд

• 15 слайд

  Получение алкенов
  

• 16 слайд

  Получение диеновых углеводородов
  

• 17 слайд

• 18 слайд

  Получение аренов
  

• 19 слайд

• 20 слайд

  Получение одноатомных спиртов
  

• 21 слайд

  Производство многоатомных спиртов
  

• 22 слайд

• 23 слайд

  Получение альдегидов
  

• 24 слайд

• 25 слайд

  Получение карбоновых кислот
  

• 26 слайд

• 27 слайд

  Получение аминов
  

• 28 слайд

  Состав природного газа
  
  Природный газ содержит:
  метан,
  этан,
  пропан,
  бутан,
  пентан,
  азот
  углекислый газ.
  Чем выше молекулярная масса углеводорода, тем меньше его содержится. Природный газ имеет большую теплоту сгорания, продукты сгорания экологически чистые.
  
  
  Применение:
  источник дешевого топлива
  источник для химического производства( водород, ацетилен, сажа)
  в автотранспорте – экономия бензина и сохранение воздушного бассейна.
  

• 29 слайд

  Области применения
  

• 30 слайд

  Попутный нефтяной газ находится в залежах вместе с нефтью, образуя газовую шапку.
  Состав аналогичен природному газу, но не содержит углекислый газ.
  Попутный нефтяной газ подразделяют:
  газовый бензин (смесь пентана и гексана)
  пропан - бутановая смесь
  сухой газ (метан и этан)
  
  Применение:
  топливо
  сырьё для органического синтеза
  газовый бензин- добавка к бензину для лучшего воспламенения при запуске двигателя
  сухой газ- получение С2Н2, Н2, топлива
  Попутный нефтяной газ
  

• 31 слайд

  Попутный газ
  

• 32 слайд

  Области применения
  

• 33 слайд

  Нефть- это жидкость светло- коричневого цвета , не растворима в воде, хорошо горит.
  
  
  Состав:
  парафины нормального строения,
  циклопарафины,
  арены,
  органические соединения, содержащие О2,S, N2.
  Состав нефти
  

• 34 слайд

• 35 слайд

  Месторождения нефти
  Добыча нефти является одной из важнейших отраслей мировой экономики. Это полезное ископаемое используется в различных сферах: от производства топлива до химической промышленности.
  На представленной карте отмечены страны, которые производят не менее 50 тысяч баррелей нефти в сутки по состоянию на август 2024 года. Суммарная добыча в мире — 81,724 млн барр./сут.
  

• 36 слайд

  Промышленные процессы переработки нефти можно условно подразделить на три основные стадии:
  подготовка нефти - обессоливание, дегазация и обезвоживание
  
  первичная переработка  - прямая (атмосферная) перегонка;
  
  вторичная переработка -  термические процессы (термический крекинг, коксование, пиролиз) и каталитические процессы (каталитический крекинг, риформинг, в том числе платформинг, гидрокрекинг)
  Переработка нефти
  

• 37 слайд

• 38 слайд

  Прямая ( первичная) перегонка
  
  Это самый старый и простой способ переработки нефти в бензин. Процесс можно повторить даже в домашних условиях: нефть нужно медленно нагревать. Тогда под воздействием температуры из нее будут испаряться разные летучие составы.
  
  Для производства нужны две емкости, соединенные специальной газоотводной трубкой. Также необходим термодатчик, который определит температуру внутри устройства. Это важно, потому что от этого зависит, какое вещество получится. Итак, нефть залита в один из резервуаров. При нагреве из нее испаряется газ, который по трубке идет во второй резервуар и конденсируется там: это вещество нам и нужно.
  Бензин получается в диапазоне от 35 до 105 градусов по Цельсию
  .
  В зависимости от состава нефти в промежутке от 150 до 305 градусов можно получить керосин, от 150 до 360 градусов — дизельное топливо.
  

• 39 слайд

• 40 слайд

  Первичная переработка (перегонка) в промышленности
  В промышленности переработка нефти осуществляется на непрерывно действующих трубчатых установках.
  Установка состоит из трубчатой печи для нагревания нефти и ректификационной колонны, где нефть разлагается на фракции.
  Для обогрева печи используют горящий мазут или газ.
  Нефть нагревают до 320-3500 и направляют в ректификационную колонну.
  Это стальной цилиндр высотой 40 м. Внутри имеет горизонтальные перегородки с отверстиями - тарелки . Пары нефти поднимаются по колонне и постепенно сжижаются, т.к. происходит охлаждение смеси. На первых тарелках сжижаются менее летучие: газойль, затем керосин, лигроин, бензин.
  Часть бензина поступает обратно в колонну для орошения и конденсации поднимающихся паров.
  Жидкая часть нефти стекает вниз, образуя мазут.
  Образующиеся фракции подвергают очистке с помощью щелочи и серной кислоты.
  Мазут подвергают дальнейшей переработке для получения смазочных масел.
  Процесс ведут в вакуумной установке и со дна колонны, отходит гудрон.
   
  

• 41 слайд

• 42 слайд

• 43 слайд

• 44 слайд

• 45 слайд

  Перегонка — способ очень простой, но сегодня им практически не пользуются, потому что у него есть серьезные недостатки.
  выход бензина очень маленький: около 150 мл с 1 литра.
  низкое октановое число — всего 50–60. Чтобы довести смесь хотя бы до привычного многим 92-го бензина, нужно добавлять большое количество присадок.
  
  Присадки — это специальные вещества, которые добавляют к топливу для улучшения его свойств. Причем речь идет не только об увеличении октанового числа. Они могут делать бензин более морозостойким, снижать окислительные процессы, подавлять коррозию (например, внутри бака) и т. д. Среди самых распространенных: нафталин, разные спирты, бензол, толуол и т. д.
  

• 46 слайд

  Октановое число — это показатель, который указывает степень детонационной стойкости бензина, то есть на его устойчивость к возгоранию внутри автомобиля.
  Чем этот параметр выше, тем меньше вероятность его воспламенения в камере сгорания.
  При этом октановое число никак не влияет на качество бензина, нельзя сказать, что 100-й лучше 92-го, у них просто разные свойства.
  

• 47 слайд

  Крекинг
  
  Английский химик Дерек Бартон в начале XX века разработал крекинг — метод извлечения из нефти и нефтепродуктов легких бензиновых фракций.
  Он запатентовал его в 1916 г., а уже к 1920 г. на заводах работало несколько сотен его установок.
  
  
  
  химик Дерек Бартон
  

• 48 слайд

  Суть идеи в том, чтобы не просто нагревать нефть, а делать это под давлением.
  Из-за этого температура кипения сдвигается выше, а само вещество под более длительным термическим воздействием раскладывается на большее количество фракций с меньшей молекулярной массой.
  Среди них не только бензин, но и моторное топливо, нефтяные масла и другие продукты нефтяной промышленности.
  
  Установка Бартона замкнута, а внутри происходят сложные химические процессы — полимеризация, циклизация, изомеризация, конденсация и синтез.
  

• 49 слайд

  Крекинг — это та же прямая перегонка, но в замкнутой системе и под давлением. Температура начинает повышаться, и первой, естественно, испаряется вода, которая по трубам уходит в резервуар для сборки, где охлаждается и направляется дальше.
  Параллельно из исходного вещества (нефти или нефтепродукта, типа мазута) испаряются воздух и другие газы, которые попадают в ту же трубу, что и вода. Температура при этом продолжает равномерно повышаться, а давление во всей установке поднимается..
  На третьем этапе испаряются углеводороды, которые также попадают в отдельные трубы. Они собираются там постепенно, все больше и больше с каждым витком.
  Когда показатели давления достигают 5 атмосфер, они конденсируются в испарителе, а получившаяся жидкость — и есть бензин.
  

• 50 слайд

  Вторичная переработка - крекинг нефтепродуктов
   
  Недостаток первичной переработки - выход бензина 20 %, поэтому разработан новый способ-крекинг.
  Крекинг- это процесс разложения углеводородов нефти на более летучие вещества. Выход бензина 70 %.
  
  С16Н34→С8Н18+ С8Н16
  
  С8Н18→ С4Н10+ С4Н8
  
  С4 Н10→ С2Н6+ С2Н4
  

• 51 слайд

• 52 слайд

  Виды крекинга:
  
  термический (температура 470-5500)
  бензин термического крекинга содержит непредельные углеводороды и обладает большой детонационной стойкостью.
  
  Он менее стоек при хранении, т.к непредельные соединения со временем осмоляются. Чтобы сделать более стойким добавляют антиокислители.
  
  Чем выше температура крекинга, тем сильнее дробятся молекулы и образуется больше газообразных непредельных соединений.
  
  Высокотемпературный крекинг называют пиролиз (t 650- 7500)
  

• 53 слайд

  каталитический – проводят в присутствии природных или синтетических алюмосиликатов при более низкой температуре
  
  Процесс ведут в установках, работающих по принципу циркуляции и кипящем слое.
  
  При этом образуется меньше непредельных углеводородов и возможны реакции изомеризации.
  
  

• 54 слайд

• 55 слайд

  Нефтепродукты –образуются при перегонке нефти
   
  

• 56 слайд

  Риформинг
  
  Это еще более сложный промышленный процесс производства бензина, который, как и крекинг, проходит в условиях повышенных температур и высокого давления.
  Основное различие: на одной из стадий риформинга образуется газообразный водород, который реагирует с другими испаряющимися фракциями и делает итоговое топливо более чистым и близким к «рецептуре» без присадок. Также увеличивается его количество на выходе.
  В результате сложных химических реакций не только с водородом, но и с каталитическими добавками на основе платины, галлия, олова, хлора или оксида алюминия, октановое число бензина значительно увеличивается.
  

• 57 слайд

• 58 слайд

• 59 слайд

  Коксохимическое производство
  Каменный уголь, содержащий органические вещества, при высокой температуре распадается на более мелкие летучие соединения и остаётся нелетучий продукт- кокс.
  При нагревании каменного угля без доступа воздуха образуется: каменноугольная смола, аммиачная вода, коксовый газ и кокс.
  В промышленности коксование осуществляют в камерах, обогреваемых газом, горящим мазутом в простенках между ними.
  Летучие продукты из камер собирают в общий газосборник и поступают на разделение. Процесс коксования длится 14 часов.
  Образующийся кокс выгружают из камеры в вагон, гасят водой и отправляют на металлургические заводы.
  Из несконденсированного газа выделяют аммиак и арены. Для выделения аммиака газ пропускают через раствор серной кислоты и получают сульфат аммония (удобрение).
  Из каменноугольной смолы получают гомологи бензола, фенол, нафталин.
  Коксовый газ применяют как топливо в промышленных печах.
   
  

• 60 слайд

• 61 слайд

• 62 слайд

• 63 слайд

  Задания для самоконтроля
  Содержание
  Ответы
  Цвет нефти:
  1.Желтый
  2. черный
  3. светло- коричневый
  4. Все перечисленное верно
  2.Всостав природного газа входит:
  Метан
  Этан
  Пропан
  Все перечисленное верно
  3. При первичной переработке выход бензина:
  10%
  20%
  30%
  40%
  4. Процесс ароматизации бензинов- это:
  Перегонка
  Крекинг
  Риформинг
  Пиролиз
  
  
  
  
  5. Сухой газ содержит:
  Метан и этан
  Пропан и бутан
  Пентан и октан
  Все перечисленное верно
  6. Гудрон и битум остаются после перегонки:
  Мазута
  Керосина
  Бензина
  Газойля
  7. Высокотемпературный крекинг:
  Перегонка
  Крекинг
  Риформинг
  Пиролиз
  8. Процесс разложения углеводородов на более летучие вещества:
  Перегонка
  Крекинг
  Риформинг
  Пиролиз
  1.3 2.4 3.3
  4.3 5.1 6.1
  7.4 8. 2
  

• 64 слайд

  Словарь терминов
  Абсорбция – объемное поглощение газа или пара жидкостью (абсорбентом), приводящее к образованию раствора.
  Адсорбция – концентрирование вещества (адсорбата) из объема фаз на поверхности раздела между ними, например, из газа или раствора, на поверхности, или в объеме микропористого твердого тела (адсорбента), или на поверхности жидкости.
  Возгонка (сублимация) – переход вещества из твердого состояния непосредственно (без плавления) в газообразное.
  Восстановление – процесс принятия электронов окислителем  во время окислительно-восстановительной реакции или электролиза.
  Выпаривание – выделение растворимого вещества из водного раствора путем испарения воды
  Горение – окислительно-восстановительная химическая реакция, сопровождающаяся выделением большого количества тепла и пламенем.
  Граница раздела фаз – плоскость, проходящая по границе между двумя веществами, находящимися в разных агрегатных состояниях
  
  

• 65 слайд

  Десорбция – удаление из жидкости или твердых тел веществ, поглощенных при адсорбции (абсорбции).
  Ингибитор – вещество, замедляющее скорость химической реакции.
  Индикатор – химическое вещество, изменяющее окраску, люминесценцию или образующее осадок при изменении концентрации того или иного компонента в растворе. Наиболее часто окраска индикатора зависит от рН раствора — концентрации ионов водорода или гидроксид-ионов.
  Катализатор – вещества, ускоряющие химическую реакцию, но сами при этом не расходуются.
  Каталитические реакции – реакции, протекающие под воздействием катализатора.
  Коксовый газ – продукт коксования угля, состоящий из водорода (60%), метана (25%), угарного газа (5%), азота (4%) и др.
  Конденсация — физическая — переход вещества из газообразного состояния в жидкое или твердое; фазовый переход первого рода. Возможна только в результате охлаждения или сжатия пара. Химическая — образование более сложной молекулы из 2-х или более простых с выделением побочных продуктов. чаще всего воды.
  Крекинг — разделение нефти на составные части (фракции) по их температурам кипения для получения различных нефтепродуктов.
  Обжиг — нагрев материалов до определённой температуры, выдержка при этой температуре и охлаждение с заданной скоростью. Проводят в специальных печах.
  

• 66 слайд

  Октановое число — условная количественная характеристика качества топлива для двигателей внутреннего сгорания, основанная на его способности к детонации.
  Очистка — технологический процесс удаления загрязнений или вредных и нежелательных примесей.
  Пиролиз — разложение органического соединения при высокой температуре (несколько сот градусов).
  Пирометаллургия — способы получения металлов из руд с помощью реакций восстановления, проводимых при высоких температурах. В качестве восстановителей используют уголь, металлы, оксид углерода (??), водород, метан.
  Пропитка — Технологический процесс, предназначенный для заполнения взаимосвязанных пор пористого материала жидкими компонентами.
  Противоток — создание в химической технологии потоков, движущихся в противоположных направлениях навстречу друг другу внутри аппарата или устройства.
  Руды — природные металлосодержащие вещества (минералы), из которых экономически выгодно получать металлы или их соединения
  Токсичность — свойство веществ вызывать отравление организма.Характеризуется дозой вещества, вызывающей ту или иную степень отравления.
  

• 67 слайд

  Список используемых источников
  Содержание
  1 Анфиногенова, И. В. Химия: учебник и практикум для среднего профессионального образования / И. В. Анфиногенова, А. В. Бабков, В. А. Попков. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва: Издательство Юрайт, 2022. — 291 с.
   2 Химия. 10 класс. Углублённый уровень : учебник/ В.В. Еремин, Н.Е. Кузьменко, В.И. Теренин, А.А. Дроздов, В.В. Лунин; под ред. В.В. Лунина. – М.: Просвещение, 2022. – 446, [2] c.: ил. (Дата обращения 6.02. 2025)
  3 Химия. 11 класс. Углублённый уровень : учебник/ В.В. Еремин, Н.Е. Кузьменко, А.А. Дроздов, В.В. Лунин; под ред. В.В. Лунина. – М.: Просвещение, 2022. – 478, [2] c.: ил. 
  (Дата обращения 6.02. 2025)
  4 https://bcs-express.ru/novosti-i-analitika/kak-iz-nefti-delaiut-benzin
  5 https://foxford.ru/wiki/himiya/sposoby-polucheniya-organicheskih-veschestv?srsltid=AfmBOoq3paBApeQardfDjn4zu3eKSQtupdU5GFYsqlkSfb72csUgousI&utm_referrer=https%3A%2F%2Fwww.google.ru%2F