Gymnázium a Střední odborná škola, Rokycany, Mládežníků 1115 Číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/34.0410 Číslo šablony: III/2 Inovace a zkvalitněni výuky prostřednictvím ICT. Název materiálu: Zpracování ropy Ročník: Kvarta Identifikace materiálu: KOH_32_16_zpracování ropy - pracovní list Jméno autora: Mgr. Daniel Kohout Předmět: Chemie Tematický celek: Organická chemie zdroje uhlovodíků Anotace: Žáci si dle shlédnutého videa zopakují postupy při zpracování ropy a úpravě některých jejích produktů. Žáci by měli být schopni vysvětlit atmosférickou a vakuovou destilaci ropy a vyjmenovat její produkty. Měli by být schopni vysvětlit a na rovnici ukázat princip krakování a reformování, vysvětlit posuzování kvality benzinu a popsat zpracování olejů. Datum: 7. 10. 2013
Jméno: Téma: Zpracování ropy Laboratorní cvičení č.2 Datum: Úkoly: 1) Dle shlédnutého filmu odpovězte na následující otázky a splňte uvedené úkoly. Zapište, z jakých hlavních skupin uhlovodíků se skládá ropa? Jak probíhá atmosférická destilace ropy, jaké má produkty? Jaké má výhody vakuová destilace oproti atmosférické? Jaké produkty se získávají vakuovou destilací? Vysvětlete princip krakování a doplňte, jak by mohlo probíhat krakování dekanu (nazvěte produkty). Zapište rovnici odsiřování. H 3 C CH 2 SH + Vysvětli princip zušlechťování benzinu a na příkladech ukažte dva typy chemických reakcí, které se při něm hlavně používají. H 3 C CH 2 Vysvětlete princip posuzování kvality benzínu tzv. Oktanovým číslem. (zapište vzorce a názvy látek důležitých pro tuto problematiku) Vysvětli princip výroby mazacích olejů.
Jméno: Téma: Zpracování ropy Laboratorní cvičení č.2 - řešení Datum: Úkoly: 1) Dle shlédnutého filmu odpovězte na následující otázky a splňte uvedené úkoly. Zapište, z jakých hlavních skupin uhlovodíků se skládá ropa? Ropa je směsí uhlovodíků. Obsaženy jsou hlavně: alkany, cykloalkany, areny, nafteny Jak probíhá atmosférická destilace ropy, jaké má produkty? Jednotlivé složky ropy se oddělují ve frakční věži dle rozdílné teploty varu. Celá směs se nejdříve zahřeje na 350 O C ve spodku frakční věže. Uhlovodíky s teplotou varu pod 350 O C přejdou do plynného skupenství a stoupají vzhůru frakční věží. Směrem vzhůru ve věži postupně klesá teplota a v jednotlivých patrech tedy dochází ke zkapalnění látek, jejichž teplota varu je vyšší než teplota v dané části věže. Látky se stejnou nebo velmi podobnou teplotou varu se oddělí společně a tvoří tak jednu frakci. Proto se celý proces nazývá frakční destilací. Produkty jsou dle rostoucí teploty varu: - surový benzin - lehký topný olej - petrolej - plynný olej (lehký a těžký) Jaké má výhody vakuová destilace oproti atmosférické? Při vakuové destilaci dochází ke snížení tlaku v destilační věži. Toto snížení tlaku má za následek snížení teploty varu zbývajících složek směsi, které jinak vřou při teplotě nad 350 O C a mohlo by u nich při vyšších teplotách dojít i k destrukci. Za sníženého tlaku je možné tyto výše-vroucí frakce oddělit, aniž bychom je zničili. Jaké produkty se získávají vakuovou destilací? Vakuovou destilací se získává další plynové oleje, různé druhy mazacích olejů, dehet a asfalt. Vysvětlete princip krakování a doplňte, jak by mohlo probíhat krakování dekanu (nazvěte produkty). Při krakování dochází pomocí vysokých teplot k rozštěpení dlouhých uhlovodíky na nižší alkany a alkeny. Z látek těžko zapalitelných a tedy nevhodných do spalovacích motorů (plynové oleje) tak připravujeme látky lépe zapalitelné a tedy vhodné do spalovacích motorů (benziny). H 3 C CH 2 pentan + H 2 C CH pent-1-en H 3 C hexan + H 2 C CH CH 2 but-1-en
Zapište rovnici odsiřování. H 3 C CH 2 SH + H 2 H 3 C + H 2 S Vysvětli princip zušlechťování benzinu a na příkladech ukažte dva typy chemických reakcí, které se při něm hlavně používají. Při zušlechťování benzinů dochází k přeměně složek benzinu s menší antidetonační stálostí (většinou uhlovodíky s delším lineárním řetězcem) na látky s vysokou antidetonační stálostí (látky s rozvětveným, cyklickým či aromatickým řetězcem). izomerizace katalyzator (Pt, Ru) H 3 C C CH 2 HC oktan H 3 C isooktan 2,2,4-trimethylpentan H 3 C CH 2 heptan cyklizace - H 2 dehydrogenace -3H 2 methylcyklohexan toluen (methylbenzen) Vysvětlete princip posuzování kvality benzínu tzv. Oktanovým číslem. (zapište vzorce a názvy látek důležitých pro tuto problematiku). Kvalitu benzinu vyjadřuje antidetonační stálost tohoto benzinu (čím vyšší antidetonační stálost tím menší klepání motoru a méně ztrát energie). Benzin se porovnává se směsí n-heptanu a izooktanu. N-heptan totiž při testech vykazoval nejnižší antidetonační stálost a bylo mu přiřazeno oktanové číslo 0. Isooktan naopak při testech vykazoval nejvyšší antidetonační stálost a bylo mu přiřazeno oktanové číslo 100. Pokud má benzín oktanové číslo například 90, znamená to, že tento benzin vykazoval při testech antidetonační stálosti stejné výsledky jako směs složená z devadesáti objemových procent izooktanu a deseti objemových procent n-heptanu. H 3 C CH 2 H 3 C C CH 2 HC n-heptan H 3 C isooktan 2,2,4-trimethylpentan Vysvětlete princip výroby mazacích olejů. Mazací oleje vyrobené vakuovou destilací obsahují aromáty, které snižují oxidační stálost olejů, a parafíny, které způsobují tuhnutí olejů, proto je nutné tyto látky odstranit. Obě skupiny látek je možné odstranit extrakcí, to znamená rozpuštěním ve vhodném rozpouštědle, ze kterého je možné tyto látky následně oddělit a dále využít.
ZDROJE: obrázky a rovnice vlastní vytvořené v programu ACD/ChemSketch (Freeware) VIDEO Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht gemeinnützige GmbH (1993) Zpracování ropy