Тема: Переработка газа, нефти и угля. Экологические аспекты добычи, переработки в Казахстане. Происхождение природных источников углеводородов, экологические аспекты добычи, переработки и применения полезных ископаемых, развитие нефтегазовой и угольной промышленности в Казахстане
Класс: 11 «Б»
Дата:
Цель урока: показать значение природных источников углеводородов и продуктов их переработки как источников энергии и химического сырья.
Задачи урока:
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: формирование активной жизненной позиции учащихся при оценке экологических и социальных проблем, связанных с использованием природных источников углеводородов.
Тип урока: изучение нового материала.
Форма проведения: урок-конференция
Содержание урока
1. Организационный момент
2. Вступительное слово учителя
Ребята! Мы с вами закончили изучение класса углеводородов. Это наиболее простые органические соединения, состоящие всего лишь из двух элементов — углерода и водорода, но их значение огромно. Их источники вам известны — это газ, нефть и уголь. Они занимают особое положение среди множества полезных ископаемых, и во многом влияют на экономику и политику государств. Сегодня мы должны познакомиться с природными источниками углеводородов и выяснить из чего они состоят, каково их происхождение, значение, экологические последствия.
Общий обзор природных источников.
Газообразные, жидкие и твёрдые углеводороды широко распространены в природе. Однако они встречаются не в чистом виде, а как смеси сложного состава.
Углеводороды в больших количествах извлекают из веществ природного происхождения: нефти, каменного угля, природного и попутного нефтяных газов. Именно они обеспечивают энергетические потребности человечества. На долю углеводородов приходится 89% всей используемой энергии в мире. При сгорании 1 кг нефти выделяется 46 тыс кДж, при сгорании 1м3 газа — около 38 тыс. кДж, в то время как 1 кг угля дает в лучшем случае только 29 тыс. кДж. Нефть — это «сгусток энергии»; при сжигании всего лишь 1 мл «черного золота» можно нагреть на 10°С ведро воды.
Кроме того, нефть, каменный уголь и природный газ служат сырьем для химической промышленности.
Нефть, её физические свойства и состав.
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.
(демонстрация физических свойств нефти).
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.
Итак: 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.
История нефтедобычи.
Слово «нефть» известно с глубокой древности. Еще древние греческие летописцы Геродот и Плиний это горючее вещество, использовавшееся, и как цемент, называли «нафта». За 6-4 тысяч лет до нашей эры на берегу реки Евфрат (Ирак) велась добыча нефти. В III тысячелетии до н. э. в Египте, асфальт, как связующие и водонепроницаемое вещество, вместе с песком и известью, использовался для изготовления мастики, применяемой при сооружении строений из кирпича и камня, дамб, причалов и дорог. Древние египтяне применяли ее также для бальзамирования трупов, древние греки находили применение горящей нефти в военных целях, как воспламеняющегося вещества вместе с селитрой, серой и смолой для изготовления «огненных стрел» и «огненных горшков». В военных действиях нефть — «греческий огонь» — использовался более 2 тысяч лет назад.
Многие народы использовали нефть в медицине, а также для защиты садов и виноградников от вредителей. Еще в XIII веке Марко Поло, описывая иракскую нефть, указывал, что она применялась для освещения и в качестве лекарства от кожных болезней. Ее применяли в медицине, живописи и в качестве растворителя для красок, а также в военном деле. Нефть была довольно дорогим товаром. Согласно историческим документам, в 16 −17 веках ведро нефти стоило 3-4 раза дороже, чем ведро вина.
Почти до начала XX века нефть употреблялась преимущественно для освещения помещений, смазки колес телег и в немногочисленных механизмах. Постепенно усиливалось ее значение, как топлива. Нефть — «кровь» земли, Нефть — «черное золото». Так ныне называют нефть. И в этом нет никакого преувеличения. Нефть самое ценное топливо в мире!
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.
Нефтепродукты
Если от сырой нефти отделить воду и примеси, то получим товарную нефть. Однако ее нельзя использовать ни в качестве топлива, ни в качестве сырья для химических процессов.
Она должна быть переработана. В результате переработки нефти получают:
1. Бензин — используется как топливо для автомобилей.
2. Лигроин — его используют для изготовления пластмасс, получения автомобильного топлива и другое.
3. Керосин — идёт на авиационное топливо.
4. Газойль — идёт на дизельное топливо. Смесь керосина и газойля называют дизельным топливом.
5. Мазут — применяется для получения смазочных масел, парафина.
6. Гудрон — твердый остаток после переработки нефти — в качестве асфальта используется для покрытия дорог.
7. Фракции нефти используются не только как топливо, но и как ценное сырьё нефтехимической промышленности.
В какой степени промышленно-развитые страны зависят от нефти? Они просто не смогут обойтись без неё! Только подумайте о топливе, смазочных маслах, парафине, битуме, а также о том, что делается из нефтепродуктов: самолётах, автомобилях, кораблях, пластмассах, моющих средствах, красках, кроссовках, одежде, аспирине, косметике, дисках, компьютерах, телефонах и многих других вещах. Ежедневно люди используют около 5 тысяч продуктов, сделанных из нефтепродуктов. Не все знают, что от нефти зависят продовольственные запасы всего мира, начиная с производства удобрений и заканчивая перевозкой урожая.
(демонстрация образцов нефтепродуктов)
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 (C5H12, C6H14) — используется в качестве добавок к бензину;
2. пропан-бутановая смесь (C3H8, C4H10) — 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.
Учитель: Как вы думаете, что выгоднее использовать как топливо— нефть или газ и почему?
Преимущества газообразного топлива перед твердым:
1. энергетически выгодное топливо;
2. легкость воспламенения;
3. отсутствие золы и шлака при нагревании;
4. отсутствие дыма, малое содержание оксида серы (IV), что улучшает экологию;
5. удобство и дешевизна транспортировки.
Именно поэтому газ становится постепенно энергоносителем номер один для коммунально-бытовых нужд и промышленных энергетических установок.
Учитель: По запасам углеводородных источников энергии первое место справедливо отдать углю.
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.
Домашнее задание.
