Конкурсы для педагогов и детей

Конспект урока для студентов колледжа. Бензин

Конспект урока. Тема урока «Бензин»
Цели и задачи урока:
• Познакомить учеников с понятиями «Октановое число», «Шандорин», «Солнцелин», « Керосин», «Ацетон».
• Углубить и расширить представления учащихся о методах получения топлива.
• Формировать умения: анализировать, систематизировать, классифицировать, отбирать требуемую информацию.
• Развивать творческие способности учащихся, умение аргументировать собственное мнение.
• Воспитывать познавательный интерес к предмету.
Оборудование: Компьютер, телевизор, схемы перегонки нефти, макет с топливом лицензионный.
Методы и методические приемы:
Словесный: рассказ, беседа, обмен мнениями.
Работа с учебником, плакатами, макетом.
Наблюдение, прогнозирование результатов.
Тип урока: урок усвоения новых знаний.
Продолжительность: 45 минут
ХОД УРОКА
I. Подведение к теме
Добрый день ! Тема нашего урока «Бензин». Со словом бензин мы знакомы и знаем, это прозрачная жидкость и сырьем для него является нефть.
В ходе нашего урока мы узнаем:
-Что такое бензин.
-Получение бензина.
-Методы получения
-Применение бензина.
-Октановое число-что это…

II. Бензин история создания
Бензин – это продукт нефтепереработки, который состоит из смеси разных легких углеродов. Опыты с нефтью проводили ученые на протяжении многих веков. Одним из первых нефтеперерабатывающих и очистных предприятий был завод, построенный в 1745 году в городе Ухте на Ухтинском нефтяном промысле. Принцип очистки нефти был очень прост и представлял собой простую дистилляцию (выпаривание). Процесс схож с работой самогонного аппарата. Полученный керосин использовали для примусов и лампад.
Фото Майкл Фарадей
В 1825 году самый первый и настоящий бензин получил Майкл Фарадей. Этот английский физик-испытатель опытным путем и методом химических процессов выделил углеводородную смесь, которая требовала минимальных условий для возгорания. Это и был бензин. Название арабское и буквально переводится как «благовонное вещество». Свой продукт назвал так потому, что сырье для опытов он получил из ближнего востока.
Фото ШуховВ.Г.
Интересный тот факт, что в 1981 году ученый В. Г. Шухов изобретает крекинг (расщепление). Благодаря этому процессу удается разложить углеводороды нефти на более летучие вещества. Следствием этого является больший выход бензина из нефти. Владимир Григорьевич внес большой вклад в развитие нефтеперерабатывающей промышленности и трубопроводного транспорта.

Сообщение ученика ( темы сообщений раздавались заранее)
История создания бензинового двигателя
Использование светильного газа в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания существенно ограничивало область их применения, поэтому активные поиски доступной альтернативы не прекращались. В 1872 году американцем Брайтоном был предложен «испарительный» карбюратор, в котором в качестве топлива применялся керосин. Но конструкция его была слишком несовершенна.
По настоящему работоспособный бензиновый двигатель появился только спустя 10 лет. Его разработал Готлиб Даймлер, бывший членом правления фирмы Отто. Он представил проект бензиновой силовой установки, применимой на транспорте, но идея была отвергнута его патроном. Поэтому в 1882 году Даймлер и Майбах уходят из фирмы «Отто и компания» и создают собственную мастерскую. Их цель была амбициозна: создать легкий, компактный и мощный двигатель, способный перемещать экипаж.
Первое детище Даймлера и Майбаха было стационарным. Процесс испарения бензина и система зажигания в нем были далеки от совершенства.
Простую и надежную систему предложил конструктор Д. Банки в 1893 году. Изобретенный им карбюратор стал прообразом современных. После этого прогресс в развитии ДВС начал стремительно набирать обороты. Увеличивались объем цилиндров и их количество. Широкое распространение получили 4-цилиндровые силовые установки, обеспечивающие равномерность вращения коленчатого вала.
В первый раз бензиновый двигатель был использован на велоколяске Карла Бенца. Немецкий автоконструктор построил ее в 1885 году. Трехколесная машина развивала скорость до 16 км/ч. А через 13 лет Карл Бенц создал уже четырехколесную велоколяску, мощностью 3 лошадиные силы, которая могла «мчаться» со скоростью 30 км/ч!
Первый - в привычном нам понимании - автомобиль с бензиновым двигателем увидел свет в 1895 году. Его создали французские инженеры Р. Панар и Э. Левассор. Машина имела кузов типа седан и оснащалась силовой установкой Даймлера, которая располагалась впереди и закрывалась крышкой капота. Крутящийся момент передавался на задние колеса с помощью корданового вала. Автомобиль имел стенки кузова, лобовое стекло, крышу, резиновые шины, коробку передач и рычаг переключения скоростей. Так началась эпоха автомобилей с бензиновыми двигателями. Среди пионеров построения таких самоходных экипажей были З. Маркус, А. Пежо, Братья Рено, Ф. У. Ленчестер, Г. Остин и Г. Форд.
III. Методы получения бензина
Автомобильные топлива получают из нефти прямой перегонкой (первичный процесс) и деструктивными методами (вторичные процессы) ее переработки. Прямая перегонка всегда предшествует деструктивным методам переработки.
При деструктивных (химических) способах происходит изменение структуры и химического состава углеводородов, образующих нефть, а при прямой перегонке (физическом способе) нефть лишь разделяется на фракции (с определенными температурами кипения) без протекания химических реакций
Прямая перегонка нефти осуществляется в установке, представляющей собой комплекс сложных устройств, основными элементами которых являются трубчатая печь и ректификационная колонна.
В результате нагрева нефти до 330—350 °С образуется смесь паров нефти и неиспарившегося жидкого остатка, которая направляется в ректификационную колонну. В ректификационной колонне происходит разделение нефтяных паров на фракции-, составляющие тот или иной нефтепродукт; причем можно отобрать в одну группу фракции, у которых температура кипения отличается всего лишь на 5-8 °С.
Тяжелые фракции нефти, поступая в колонну в жидкой фазе,, Уже в нижней ее части отделяются от паров и отводятся из нее в в аде мазута, а пары конденсируются на тарелках колонны. Чем в иже температура кипения фракций, тем выше в колонне они конденсируются.
Прямая перегонка нефти позволяет получить лишь 10—15% бензина, и только отдельные сорта нефти дают выход бензина до 20—25%, т. е. столько, сколько составляют ее фракции, выкипающие в пределах от 35 до 195 °С. Поэтому, для того чтобы обеспечить, например, Работу одного грузового автомобиля на прямогонно.м бензине в течение года, нужно переработать около 75—100 тыс. л. нефти. Для Увеличения выхода бензина и других светлых нефтепродуктов применяют деструктивные (химические) методы переработки нефти, при помощи которых можно также улучшить качество нефтепродуктов, в частности детонационную стойкость бензина.

Рис. 1. Схема нефтеперегонной установки: 1 — трубчатая печь; 2 — испарительная колонна; 3 — ректификационная колонна; 4 — до. полнительная колонна; 5 — насос; в — теплообменник; 7 — нодогрлзеотделитель

Крекинг является основным методом деструктивной переработки нефти. При крекинге происходит расщепление высокомолекулярных углеводородов и превращение их в низкомолекулярные легкокипя-щие углеводороды, пз которых состоят бензин и другие светлые нефтепродукты.
Крекинг может происходить под действием повышенных температур (470 — 540 °С) и давлении (20—70 кгс/см2)— термический крекинг или же под действием повышенной температуры (450— 500 °С), незначительного давления (до 1,5 кгс/см2), но в присутствии катализатора — каталитический крекинг. В обоих случаях пары сырья направляются в ректификационную колонну для разделения на фракции, как и при прямой перегонке. При термическом крекинге они поступают из нагревательной печи, пройдя испаритель, а при каталитическом — еще н реактор.
Проект первой в мире промышленной установки для крекинга нефти был разработан в 1891 г. русским инженером В. Г. Шуховым.
Легко расщепляются молекулы нефти, содержащие серу и кислород. По этой причине в бензинах термического крекинга находятся нежелательные сернистые и кислородные соединения. У бензинов, получаемых термическим крекингом, недостаточно высокие оюано-е число (не более 66—74)— основной показатель качества бензина п большое содержание непредельных углеводородов (до 30—40%). Из-за непредельных углеводородов бензин термического крекинга обладает плохой стабильностью и при хранении интенсивно окисляется и осмоляется. Поэтому на современных нефтеперегонных заводах термический крекинг не применяют. Каталитический крекинг является основным деструктивным методом получения бензинов.
Катализатор, направляя процесс в нужную сторону, способствует образованию изомерных предельных углеводородов (парафинов, ароматических), а также превращению части образовавшихся непредельных углеводородов в предельные.
Каталитический крекинг позволяет получнть бензин с октановым числом до 95. Сырьем для каталитическго крекинга обычно служат керосиновые, соляровые и газойлевые фракции прямой перегонки нефти.
Качество прямогонных бензинов (особенно полученных из сернистых нефтей) улучшается при их последующем каталитическом риформинге, являющемся одним из основных процессов современного нефтеперерабатывающего завода. Каталитический риформинг протекает в атмосфере водорода при температуре 480— 520 °С, давлении примерно 30 кгс/см2 и в присутствии алюмомолибденового катализатора (гидроформинг-процесс) или алюмоплатинового катализатора (платформинг-процесс),
Бензиновые фракции получают также из углеводородных газов методами полимеризации и алкилирования. Полимерные бензины, получаемые из газов, богатых олефиновыми углеводородами, имеют высокое октановое число, но обладают недостаточной химической стабильностью
Автомобильные топлива, полученные одним из указанных способов, должны быть очищены от органических (нафтеновых) кислот, непредельных углеводородов, смолисто-асфальтеновых веществ, сернистых соединений, а также подвергнуты стабилизации для повышения их химической и физической стойкости во время транспортирования, хранения и потребления.
Применяемые для очистки продукты обладают способностью взаимодействовать с нежелательными примесями (соединениями) и образовывать вещества удаляемне из топлива путем отстаивания или Другим способом.

Сообщение ученика
Получение и применение жидкого топлива из альтернативных материалов
Деполимеризация органической матрицы древесины происходит под действием молекулярного водорода, синтез-газа, моноксида углерода и органических растворителей. При этом образуются жидкие продукты, которые могут использоваться в качестве ценного химического сырья и жидких топлив. Ожижение древесины интенсифицируют повышенные температуры, давления и катализаторы.
Основной компонент жидких топлив ? этанол. Именно его наличие и вызвало большой интерес исследователей (особенный всплеск наблюдался в конце 70-х годов, во время ?энергетического кризиса? из-за повышения цен на нефть). Основное количество производимого в Бразилии этанола используется как автомобильное горючее. С этой целью применяются либо чистый этанол, либо газохол 20. В крупных масштабах этанол/? смесь бензина и спирта в соотношении 80 производится ферментативными методами. Экологическая эффективность этанола из целлюлозосодержащего сырья во многом зависит от получения исходного субстрата: расщепления целлюлозосодержащего материала после предварительной активирующей обработки (механическое измельчение и воздействие паром).
Фирмами США разрабатывается непрерывный процесс гидролиза измельченного целлюлозосодержащего сырья в присутствии серной кислоты. Этанол, образующийся при ферментации получаемых сахаров, имеет равную с бензином стоимость.
Жидкое биотопливо может быть использовано как добавка к нефтяному топливу или частично заменять последнее. В регионах, располагающих необходимыми сырьевыми запасами, биотопливо способно обеспечить все потребности в жидком топливе.
Продукты, получаемые при ожижении древесины, распределяются между водной и органической фазами. Последняя представляет собой масло и может рассматриваться в качестве синтетического жидкого топлива. Она имеет низкое содержание азота и серы, но характеризуется повышенным, по сравнению с нефтяными топливами, содержанием кислорода. Древесные масла содержат до 30% фенольных производных, до 4% легких кислородосодержащих соединений, менее 1% С7-С8-алкенов и С1-С4-алкилбензолов. Другие тяжелые компоненты представлены нафтолами, метилированными нафтолами, дибензофураном и др. Состав продуктов зависит от условий процесса и типа исходной древесины, поскольку отношение древесных компонентов (лигнина, целлюлозы, гемицеллюлозы) не одинаково у разных пород.
По наблюдениям Дьяковой и Мелентьевой (1942 год), при нагревании С нерастворимый?целлюлозы, лигнина или древесины в среде тетралина при 400 остаток составляет 14?15%.
Козлов и Королева (1949 год) исследовали процесс растворения опилок сосны и ели в ряде растворителей. Ими установлено, что при С (конечное давление около 14 МПа) в?постепенном нагреве древесины до 300 сложной смеси, содержащей бензол (35%), этанол (35%), смоляные масла (10%) и жидкие продукты растворения древесины (20%), древесина растворяется полностью.
Термохимическое ожижение древесины в настоящее время рассматривается как реальный перспективный способ получения жидкого топлива ? заменителя нефтепродуктов. Многие ученые занимаются изучением данного вопроса, и можно попытаться как-то сгруппировать их.
Так, один коллектив исследователей (Eager, Elliiott, Ogi, Yokoyama) разрабатывает способы ожижения древесины и ее субстратов путем обработки их водными растворами карбонатов щелочных металлов и монооксидом углерода и (или) водорода. Число работ, посвященных ожижению древесины в водных суспензиях, при С), весьма значительно.?температурах чуть ниже критической температуры воды (375 Выбор воды обусловлен тем, что сложно и неэкономично полное осушение древесины, и она всегда будет присутствовать в реакционной массе, даже если не станет образовываться в процессе ожижения.
Другая группа разрабатывает способы каталитического гидрирования водных суспензий древесины с использованием металлических катализаторов (Boocock с соавторами).
Значительное число исследований направлено на поиск способов ожижения в среде различных масел и растворителей в присутствии катализаторов и восстановителей или без них, а также в среде органических растворителей ? доноров водорода. Из этих способов более всего известен так называемый ALBANY ? процесс (или СО-процесс), разрабатываемый Питтсбургским/PERC энергетическим исследовательским центром (США).
Наконец, обычный пиролиз также рассматривается как возможный путь получения жидкого топлива.
I V Октановое число
Что такое октановое число и что от него зависит ? Таким вопросом задавался любой автомобилист, заправляя на заправке свою машину с мыслью о выборе заправочного шланга с какими то условными цифрами над ним.
Октановое число — это фактически уровень детонации , при котором бензин воспламеняется и взрывается в камере сгорания вашего автомобиля . Если бензин загорится раньше чем нужно , в то время когда еще не закрыты полностью впускные клапана и цилиндр не находится в верхней точке то естественно двигатель , не только может не работать на полную мощность , а работать некорректно , и что еще хуже , фактически мы получим детонацию но об этом далее .
При таком низком октановом числе мы получим при длительной эксплуатации кучу проблем с частями двигателя — износ клапанов , седел под них, дополнительный нагар и т.д. Кроме того несоответствие октанового числа для двигателя влечет за собой ту же дополнительную детонацию , которую часто путают со стуком клапанов.
Октановое число получается путем смещения составляющих бензина. Изооктан — вещество, которое почти не взрывоопасно при повышении давления , и его детонационная стойкость была принята за 100 единиц . В то же время н-гептан абсолютно устойчив к детонации при повышении давления (можно сказать самодетонирующий ) , поэтому его детонационная стойкость принята за 0 . Именно смесь данных веществ позволяет регулировать октановое число в бензине. Кроме того в бензин добавлен триметилпентан, от которого октановое число мало зависит . Бывают бензины и с октановым числом более 100 единиц, для них используют изооктан с добавлением различных объемов присадок.
Сообщение ученика
Октановое число определяют не одним методом, потому что двигатели бывают разными, и условия их работы тоже разные. Одно – сгорания топлива в двигателе тяжелого грузовика, другое – детонация в двигателе форсированного легкового автомобиля, у которого стрелка тахометра не выходит из красной зоны.
В советские времена, октановое число автомобильных бензинов А-72 и А-76 измерялось по моторному методу, а бензины АИ-93, АИ-95, АИ-98 испытывались по исследовательскому, потому добавлена буква «И» в обозначении марки бензина. Сейчас выпускаются пять типов бензина – А-76, А-80, А-92, А-95, А-98. За исключением А-76, все определяются по исследовательскому методу.
Так как двигатели стали технологично совершеннее и имеют высокую степень сжатия, то нужен высокооктановый бензин. Чтобы получить такое топливо переработкой нефти, затраты будут больше и в продаже оно будет значительно дороже, поэтому используются различные присадки, повышающие октановое число.
Самым эффективным был тетраэтилсвинец. Он не только ядовит сам по себе, но и быстро выводит из строя каталитические нейтрализаторы и лямда-зонды, которые сейчас являются обязательными элементами конструкции автомобиля. Также применялись присадки на основе марганца, но сейчас они запрещены. Еще для повышения октанового числа иногда используют присадку - ферроцен. Плохо что она имеет в своем составе железо и создает трудноудалимый токопроводящий налет на свечах (красного оттенка цвет), который уменьшает срок их службы.
Безвредной для двигателя антидетонационной присадкой является метилтретбутиловый эфир. В наше время он наиболее широко применяется в Украине, России и Европе.
Приблизительно определить октановое число можно, воспользовавшись специальными приборами, потому что они дают погрешность в октановых числах на 5-10 единиц. Поэтому, проще говоря, проверить качество бензина нет возможности без лаборатории. И тут уже нужно внимательно прислушиваться к словам своего соседа или товарища, который заправился на одной из АЗС либо доверится бренду и самому проверять какой завоз углеводородов попался.
V. Интересные факты о бензине:
1. Это может показаться удивительным, но самый большой товарооборот в мире среди товаров народного потребления приходится на бензин. Именно этот продукт человечество потребляет с особой активностью. Не менее удивительным является тот факт, что на втором месте по количеству товарооборота в мире находится кофе и чай.
2. Жители США за 24 часа тратят на это топливо почти 1 миллиард долларов.
3. Самый дешевый бензин в мире в Венесуэле. Литр топлива в этой «горючей» стране обходится примерно 0,05 доллара.
4. Во время правления Муаммара Каддафи бензин в Ливии стоил дешевле воды: 14 центов за литр.
5. Самый первый автомобиль, с бензиновым двигателем внутреннего сгорания, был создан в 1885 году Карлом Бенцом. Он поставил бензиновый двигатель на трехколесную повозку, запатентовав его как «экипаж с газовым или керосиновым двигателем».
6. В конце XIX века бензин использовали исключительно как антисептическое средство, которое продавалось в аптеках, а также топливо для примусов. Часто из нефти отгоняли только керосин для ламп, (которые позже заменили лампы накаливания), а все остальное, включая бензин, либо сжигали, либо просто выбрасывали. С появлением двигателя внутреннего сгорания, бензин стал одним из главных продуктов нефтепереработки.
7. Бензин – дальний родственник бензойной кислоты, которая представляет собой твердые беловатые кристаллы. Это вещество было известно европейским алхимикам еще со времен Нострадамуса. Его получали, конденсируя пары весьма распространенного в то время благовония, которое называлось «бензой» или «росный ладан».
8. На первом месте по дороговизне бензина – Норвегия, на втором - Турция (по данным агентства Bloomberg).
9. В Израиле цена на 95-й бензин регулируется государством и устанавливается в последний рабочий день каждого месяца, в соответствии с ценами на топливо в течение последних пяти дней месяца в портах Италии и Южной Франции.
VI. Подведение итогов урока
VII Домашнее задание: страница, параграф
VIII Рефлексия
Как ваше настроение до урока и после?
Какие знания вам пригодятся в практической жизни?

Рекомендуем посмотреть:

Конспект урока для студентов колледжа. Отделка поверхности гипсовыми изделиями Конспект урока производственного обучения «Отделка поверхности гипсокартонными листами» Конспект урока для студентов колледжа. Нефть как сырье План-конспект открытого урока в колледже по дисциплине "Экономика"
Конспект урока для студентов колледжа. Нефть как сырье
Опубликовано: 17 дней назад (17 ноября 2016)
Просмотров: 74
Рубрика: Без рубрики
0
Голосов: 0
Жанна Валентиновна Бурыкина # 17 ноября 2016 в 09:48 0
Мне очень понравился Ваш блог