В роботі надається розробка уроку " Нафтопереробне виробництво" з використанням рольової гри як способа реалізації політехнізму, профорієнтації, економічної освіти учнів.
Тема: Нафтопереробне виробництво. Ціль: Ознайомлення учнів з складом і властивостями нафти, з найважливішими способами промислової переробки нафти, напрямами її використовування як палива і хімічної сировини, ознайомлення учнів з економічною і екологічною характеристикою нафтопереробного виробництва, розвитком економічних взаємин між підприємствами в сучасних умовах, ознайомлення учнів з соціальними проблемами в нафтопереробній промисловості на Україні. Обладнання: Карта України з позначеннями родовищ нафти і нафтопроводів, колекція «Нафта і продукти її переробки», діаграма «Склад нафти», схема нафтоперегінного заводу. Тип уроку: Рольова гра.
Ролі і функціональні обов'язки: Директор. Загальна характеристика підприємства (розташування, характеристика продукції, сировини, проблеми). Головний інженер (будова всіх апаратів, принцип їх роботи, проблеми). Технолог (технологія виробництва, характеристика продукції, проблеми)Головний економіст, бухгалтер (економічна характеристика підприємства, рентабельність, ціни на сировину і продукцію, виплата зарплати, перспективи розвитку підприємства, проблеми).Інженер з постачання (характеристика сировини, види транспорту, що використовуються для доставки сировини, основні постачальники, проблеми, ціни на сировину).Інженер із збуту готової продукції (характеристика продукції, пошуки ринку збуту, ціни на готову продукцію, проблеми).Інженер з охорони навколишнього середовища (характеристика заходів щодо охорони навколишнього середовища, проблеми, вимоги до адміністрації).Інженер з Техніки безпеки (характеристика виробництва з погляду техніки безпеки, вимоги до адміністрації забезпечити дотримання техніки безпеки, проблеми). Голова профкому (характеристика роботи профспілки: пільгові їдальні, санаторно-курортне лікування (де, скільки чоловік оздоровляються), виплата зарплати, проблеми). Суміжник: ф. «Свіжість» («Fresh Air») - виробництво повітроочисних фільтрів.Інвестори: «банк «Рута», General Motors». Покупець продукції: авіакомпанія «Українські авіалінії» («Ukrainian Аіrways»)Транспортники (пропонують свої послуги, можна вибирати, торгуватися, пропонувати бартер).
Директор: Здрастуйте! Я вітаю вас на планерці презентації нафтопереробної фірми «Корпорація чорне золото України» («Black Gold Ukraine Corporation») з наданням інформації про нашу фірму і з розкриттям актуальних проблем. На нашому заході присутні головні інженери, що відповідають за окремі функції підприємства, а також представник суміжної фірми, по виробництву повітроочисних фільтрів «Свіжість» («Fresh Air»), представник споживацької фірми, що забезпечує авіа перевезення по Україні і за рубежем, «Українські авіалінії» («Ukrainian Airways»), а також інвестори. Отже, почнемо. Наша фірма складається з одного підприємства, яке розташоване недалеко від м. Одеси. В ньому знаходиться 5 великих систем, що переробляють нафту. Вони виробляють різні нафтові фракції. Розташування обумовлено виходом до Чорного моря, яке пре- доставляє нам зв'язок з багато якими країнами світу. Окрім цього, на наше розміщення вплинула перспектива здобичі нафти, що все більш розвивається на шельфі моря, а також широкий споживацький ринок. Все це забезпечує наше гідне існування і незаплямованість репутації фірми. На наших системах використовуються одні з сучасних способів переробки нафти, над удосконаленням яких працюють в спеціальних лабораторіях. Для надання інформації про наявне устаткування і для звіту про його стан я пропоную заслухати головного інженера підприємства.
Головний інженер: З нафти виділяють різноманітні продукти, що мають велике практичне значення. Спочатку з неї видаляють розчинені газоподібні вуглеводні (переважно метан). Після відгонки летючих вуглеводнів нафту нагрівають. Першими переходять в пароподібний стан і відгонять вуглеводні з невеликим числом атомів вуглецю в молекулі, що мають відносно низьку температуру кипіння. З підвищенням температури суміші перегоняться вуглеводні з більш високою температурою кипіння. Таким чином, можна зібрати окремі суміші (фракції) нафти. Частіше всього при такій перегонці одержують три основні фракції, які за тим піддаються подальшому розділенню. Основні фракції нафти наступні: Фракція, збирана від 40 до 200°С, - фракція бензинів газоліну – містить вуглеводні від С5 H12 до С11 H24 При подальшій перегонці виділеної фракції одержують: газолін (від 40 до 70°С), бензин (від 70 до 120°С) — авіаційний, автомобільний і т.д. Лігроїнова фракція, збирана в межах від 150 до 250°С, вміщає вуглеводні С8 H18 до С14 H30. Лігроїн застосовується як пальне для тракторів. Гасова фракція включає вуглеводні від С12 H26 до С18 H38 з температурою кипіння від 180 до З00°С, гас після очищення використовується як пальне для тракторів, реактивних літаків і ракет. В наступній фракції одержують газойль (вище 275°С) – дизельне паливо. Залишок після перегонки нафти – мазут – містить вуглеводні з великим числом атомів вуглецю (до багато яких десятків) в молекулі. Мазут так само розділяють на фракції: солярові масла – дизельне паливо, змащувальні масла (автотракторні, авіаційні, індустріальні і ін.), вазелін (основа для косметичних засобів і ліків). З деяких сортів нафти напівпарафін (для виробництва сірників, свічок і ін.). Після отгонки залишається гудрон. Його широко застосовують в дорожньому будівництві.
Перегонка нафти здійснюється в установці, яка складається з трубчастої печі, колони ректифікації і холодильника. В печі знаходиться змійовик (трубопровід). По трубопроводу безперервно подається нафта, де вона нагрівається до 320-350°С і у вигляді суміші рідини і парів поступає в колону ректифікації (сталевий циліндровий апарат висотою близько 40 м). Всередині вона має горизонтальні перегородки з отворами, так звані тарілки. Пари нафти подаються в колону і через отвори подаються вгору, при цьому вони поступово охолоджуються і зріджуються. Менш летючі вуглеводні конденсуються вже на перших тарілках, утворюючи газойлеву фракцію. Вище збирається гас, а потім – лігроїн. Найбільш летючі вуглеводні виходять у вигляді парів з колони і зріджуються, утворюючи бензин, частина бензину подається назад. У нас є одна проблема. Вона полягає в тому, що в двох наших системах необхідно замінити холодильні системи, оскільки вони застаріли і вимагають більшої витрати часу на конденсацію парів бензину, що гальмує виробництво і негативно впливає на доходи.
Головний технолог: Вихід бензину з нафти можна значно збільшити (до 65 - 70%) шляхом розщеплювання вуглеводнів з довгим ланцюгом, що містяться, наприклад, в мазуті, на вуглеводні з меншою відносною молекулярною масою. Такий процес називається крекінгом (від англ. crack - розщеплювати). Крекінгом називається процес розщеплювання вуглеводнів, що містяться в нафті, в результаті якого утворюються вуглеводні з меншим числом атомів карбону в молекулі.
Процес крекінгу відбувається з розривом вуглеводневих ланцюгів і утворенням більш простих насичених і ненасичених вуглеводнів, наприклад: Речовини, що утворилися, можуть розкладатися далі: Етилен, що виділився в процесі крекінгу, широко використовується для виробництва поліетилену і етилового спирту. Розщеплювання молекул вуглеводнів протікає по радикальному механізму. Спочатку утворюються вільні радикали: Як відомо, вільні радикали хімічно дуже активні і можуть брати участь в різних реакціях. В процесі крекінгу один з радикалів відщеплює атом гідрогену (а), а інший — приєднує (б):а) б)
Розрізняють два основні види крекінгу, порівняльна характеристика яких дана в таблиці 1. З цієї таблиці видно, що бензин каталітичного крекінгу володіє більш високою якістю. Процес його отримання протікає значно швидше, з меншою витратою теплової енергії. До того ж, при каталітичному крекінгу утворюється щодо багатьох вуглеводнів з розгалуженим ланцюгом (ізоз'єднань), що представляють велику цінність для органічного синтезу. Про застосування продуктів, отриманих в результаті крекінгу нафти, можна судити розглянувши таблицю 2. При температурі 700°С і вище проходить піроліз. Піролізом називається розкладання органічних речовин без доступу повітря при високій температурі. При піролізі нафти основними продуктами реакції є ненасичені газоподібні вуглеводні (етилен, ацетилен) і ароматичні – бензол, толуол і ін. Оскільки піроліз нафти – один з найважливіших шляхів отримання ароматичних вуглеводнів, то цей процес часто називають ароматизацією нафти. Загальновідома крилата фраза Д.І. Менделєєва про нафту, що топити можна і асигнаціями. Він вважав, що нафта є цінною сировиною для виробництва багато яких органічних продуктів.
{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}Термічний крекінг. Каталітичний крекінг Розщеплювання молекул вуглеводня протікає при порівняно високій температурі (470 – 550°С). Процес протікає поволі, утворюються вуглеводні з нерозгалуженим ланцюгом атомів вуглецю. Розщеплювання молекул вуглеводня протікає у присутності каталізаторів і при більш низькій температурі (450 — 500°С). В порівнянні з термічним крекінгом процес протікає значно швидше, при цьому відбувається не тільки розщеплювання молекул вуглеводнів, але і їх ізометрія, тобто утворюються вуглеводні з розгалуженим ланцюгом атомів карбону. В бензині, отриманому в процесі термічного крекінгу, разом з граничними вуглеводнями, міститься багато ненасичених вуглеводнів. Тому цей бензин володіє великою детонаційною стійкістю, ніж бензин прямої перегонки. Бензин каталітичного крекінгу в порівнянні з бензином термічного крекінгу володіє ще більшою детонаційною стійкістю, бо в ньому містяться вуглеводні з розгалуженим ланцюгом карбонових атомів. В бензині термічного крекінгу міститься багато ненасичених вуглеводнів, які легко окислюються і полімеризуються. Тому цей бензин менш стійкий при зберіганні. При його згоранні можуть засмітитися різні частини двигуна. Для усунення цієї шкідливої дії до бензину додають антиокислювачі. В бензині каталітичного крекінгу неграничних вуглеводнів міститься менше, і тому процеси окислення і полімеризації в ньому не протікають. Такий бензин більш стійкий при зберіганні. Таблиця 1. Термічний і каталітичний крекінг
Таблиця 2. Застосування продуктів, отриманих в процесі крекінгу нафти:1 – отримання вибухових речовин;2 – антифризів;З – лікарських мазей;4 – мазей для приготування парфюмерних виробів;5 – волокон лавсану;6 – розчинників;7 – бутадієнового каучуку;8 – бутадієн-стиролового каучуку;9 – пального для двигунів внутрішнього згорання.
Інженер з техніки безпеки: Я, як головний інженер з техніки безпеки, хочу заявити, що застарілі холодильні системи – це порушення техніки безпеки, тому що це може привести до серйозних наслідків. Так дія систем заснована на аміаку, то можливий викид аміачних мас в атмосферу, що дуже небезпечно для населення, що знаходиться в радіусі 1-2 км, адже дана хімічна речовина легша повітря і його маси можуть переноситися повітрям на дальню відстань. Крім того, зупинка роботи холодильних систем може привести до припинення діяльності всього підприємства.
Економіст: Нафтова компанія має в своєму складі нафтопереробний завод, розгалужену сіть АЗС. Нафтопереробний завод переробляє 2,3 млн. тонн нафти. Персонал компанії складає 8268 чоловік: з них 7614 чіл – персонал нафтопереробного заводу і персонал АЗС – 654 люди. Завод виробляє 168 тис. тонн бензину А-95, 223 тис. тонн – А-93, 242 тис. тонн – А-82, 257 тис. тонн – А-76, 626 тис. тонн – ДТ, 582 тис. тонн – мазуту топочного і 148 тис. тонн бітуму. Технологічні втрати складають 54 тис. тонн. Об'єм продукції складає 2588, 4 млн. грн.
Таблиця № 1: характеризує об'єм реалізації по видах продукції.{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}Види продукціїОб'єм виробництва (млн. тонн)Ціна реалізації(грн. за 1 тонну)Виручка від реалізації (млн. грн.)Бензин (всього)89014001246 ДТ6261240776,2 Мазут топочний582800465,6 Бітум248680100,6 Всього по заводу224611522588,4
Компанією реалізується 83% продукції основним покупцем і 17% продукції (382 тис. тонн) реалізується через 68 АЗС (бензин, ДТ). Компанія працює з прибутком. За 2003 рік прибуток склав 148,1 млн. грн. До бюджету було перераховано 44,4 млн. гривень, податки на прибуток – 30%. У розпорядженні компанії залишилося 103,7 млн. грн, які будуть використані на виплату девидентів, реконструкцію нафтопереробного заводу і розширення сіті АЗС. Метою будь-якої виробничої діяльності є отримання прибутку. Найбільш повно характеризує економічну ефективність роботи будь-якого підприємства показник рентабельності. Рентабельність роботи розраховується як процентне відношення прибутку до витрат підприємства. В 2003 році витрати підприємства склали 2440,3 млн. грн. (витрати на сировину, електроенергію, водопостачання, заробітну платню і соціальні податки, аренду землі і інші витрати). Отже, рентабельність до 2003 року склала:148 млн. грн. * 100% /2440,3 = 6,1%Рентабельність показує, скільки копійок прибутку одержує підприємство на одну гривню витрат. В нашому випадку компанія на 1 грн. витрат одержує 6 копійок прибутку. Основним сировинним компонентом нафтопереробного заводу є нафта, яку компанія закуповує по 742 гривні за тонну. Витрати на закупівлю нафти в 2003 році склали 1706, 6 млн. гривень (2,3 млн. тонн * 742 грн.= 1706,6 млн. грн.). Оптові ціни на продукцію відображені в таблиці № 1. Нафтова компанія добилася порівняно високого рівня оплати своїх працівників.
Загальний фонд заробітної платні компанії характеризується таблицею №2.{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}Персонал виробничих підрозділів. Чисельністьз чол. Середньомісячна зарплата. Річний фонд оплати праціНафтопереробнийзавод761479475,5 АЗС6545824,6 Всього по компанії826877777,1
Заробітна платня виплачується своєчасно, заборгованості по зарплаті компанія не має. Модернізація виробництва в перспективі дозволить збільшити об'єми виробництва на 20%, що дасть приріст об'єму реалізації на 517, 7 млн. грн. Компанія планує розширити сіть АЗС до 110 штук. Це дозволить додатково заробити 94,4 млн. гривень за рахунок різних цін на автозаправних станціях. Приріст об'єму реалізації в 2006 році після закінчення реконструкції заводу і розширення сіті АЗС складе 612,1 млн. грн (517,7 +94,4 = 612,1). Це дасть додатково при збереженні існуючого рівня рентабельності (61% в 2003 році) 37, 3 млн. грн. прибутку. Збільшення прибутку дасть можливість, будувати житло для своїх працівників, оплачувати в учбових закладах підготовку кадрів для компанії) вирішувати інші виробничі і соціальні питання. Найбільш гострою проблемою компанії є кількість оборотних коштів, що приводить до необхідності привертати кредити банків для закупівлі сировини, а це додаткові витрати, оскільки банківські кредити становлять17% в рік від суми кредиту. Гостро стоїть і проблема невчасних розрахунків за відвантажену продукцію, оптові покупці розраховуються за нафтопродукти несвоєчасно. Однією з хворобливих проблем є високий рівень зносу основних засобів, який на січень 2004 року складає 70,6%, тому першочерговою задачею компанії є реконструкція і модернізація заводу. А зараз відповідь на ваше питання: ураховуючи деякі інші проблеми, пов'язані з екологічною ситуацією і з постачанням підприємства, я можу сказати, що фінансів нам досить на закупівлю лише однієї холодильної системи вартістю в 1 млн у.о.
Інвестор: Я представник банку «Рута». «Корпорація чорне золото України» («Вlасk Gоld Ukraine Corporation») користується нашим довір'ям вже протягом 10 років. Ваше підприємство є постійним клієнтом нашого банку. Ви не один раз брали кредити і у всіх випадках повертали гроші з відсотками в призначений термін, тим самим не підриваючи нашого довір'я. Ураховуючи все це, я, як голова банку вирішив інвестувати вам необхідну суму під 0.3% на закупівлю холодильної системи. Чи згодні ви з поставленою умовою?
Інженер з охорони навколишнього середовища: Життя людини щодня пов'язано із спалюванням горючих речовин в побуті, на транспорті, в промисловості. Окрім користі застосування нафтопродуктів, вугілля і природного газу створює ряд проблем, негативних; для розвитку цивілізації і взагалі для виживання людства. Тепловий баланс нашої планети підтримується тому, що діоксид вуглецю і вода, що міститься в атмосфері, поглинають енергію сонячного випромінювання, а потім перевипромінюють її. Таким чином, на планеті зберігається тепло. Поглинання і випромінювання енергії діоксидом вуглецю і іншими речовинами викликає парниковий ефект. Можна сказати, що ми живемо в умовах парникового ефекту, і це відповідає нормальному стану атмосфери, комфортному для нас. Проте посилення цього ефекту може мати пагубні наслідки, а саме – глобальне підвищення температури і у зв'язку з цим зміна клімату. Наше підприємство виділяє в атмосферу такі шкідливі речовини як: СО (через неповне згорання пального в двигунах); SO2 (утворюється з сірки, що міститься в бензині); Н2 S (при перегонці нафти); NO і NO2 (при високому температурному тиску). Крім того, при згоранні пального утворюється дим, в якому містяться дрібні частинки вуглецю і твердих незгорілих вуглеводнів, а також з'єднання кадмія, свинцю, ртуті і ін. елементів, які шкідливі для здоров'я. На другій системі нашого підприємства були встановлені фільтри виробника «Свіжість» («Fresh Air»), які повністю виправдали наші очікування, тому я пропоную і на решті систем встановити фільтри саме цієї фірми.
Суміжник: Я — представник фірми «Свіжість» («Fresh Air»), яка займається виробництвом очисних фільтрів на підприємства, що забруднюють навколишнє середовище. Хочу вас ознайомити з нашою продукцією і методами її роботи. Наша фірма представляє широкий ряд фільтрів різних видів. Одними з даних фільтрів є атмосферні фільтри, які очищають повітря набагато ефективніше. Завдяки використовуванню нових матеріалів і технологій ціна цих фільтрів не зросла і складає 500 тис. у.о. Також ми представляємо фільтри, які перешкоджають випромінюванню енергії діоксидом вуглецю в навколишнє середовище і посиленню парникового ефекту. Ціна цих фільтрів – 700 тис. у.о. Однією з найновіших технологій є гидроциклічні фільтри. Як відомо, вода на заводах використовується багато разів. Завдяки цим фільтрам, після очищення вода знову поступає в систему. Ціна – 600 тис. у.о.
Директор: Я пропоную укласти контракт з даною фірмою, суть якого буде в тому, що ми будемо поставляти цій фірмі необхідну продукцію в такому розмірі, щоб окупити придбання нами фільтрів на всі системи. Питання до економіста: протягом якого часу ми повинні будемо співпрацювати з фірмою «Свіжість» («Fresh Air»), щоб задовольнити наші загальні потреби?
Інженер з постачання: У нас є 3 джерела постачання нафти:1) Катар з проміжною станцією в порту Янбу;2) Самара в Росії;З) Шельф Чорного моря. З Самари тягнеться нафтопровід в Комінтерновськ Одеській області. Минулого року цей нафтопровід був добудований від Ромн до Одеси, що зменшило наші витрати на транспортування нафти з Комінтерновська автомобільним транспортом. Проте в цій гілці нафтопроводу знайдені неполадки. Я пропоную продовжити нафтопровід з Комінтерновська до Одеси. Це буде нашим тимчасовим виходом в ситуації, що склалася, і запасним варіантом на майбутнє.
Інженер із збуту: Наша компанія досить відома в Україні і за її межами. В першу чергу ми забезпечуємо продукцією всю Одеську область, у тому числі і м. Одесу, а так само частину Миколаївської і Херсонської областей. Так само наші поставки здійснюються до Туреччини (м. Стамбул) і до Саудівської Аравії (м. Янбу).
Транспортник (водний): Я є головним транспортником фірми «Корпорація чорне золото України» («Вlасk Gоld Ukraine Corporation») і відповідаю за перевезення нафти, здійснювані морським шляхом. Ми здійснюємо морські перевезення по трьох маршрутах:1) Найбільш віддаленими, але найважливішими є перевезення, які пов'язані з Аравійським півостровом і країнами Перської затоки.2) Через Туреччину.3) Через м. Севастополь. Найдорогоціннішим співробітником фірми є Катар – це одне з найбагатших джерел нафти. Але шлях до нього водним транспортом дуже великий, і, щоб заощадити час і засоби на перевезеннях, ми співпрацюємо з портом Янбу. Наші танкери, проходячи водними просторами Чорного і Середземного морів, через Суецький канал, заходять в Червоне море і в порту Янбу завантажуються нафтою, що поставляється в порт по нафтопроводах з Катару. Більш низькі ціни на нафту в Катарі дозволяють зменшити витрати на транспорті. Крім того, щоб наші танкери не заходили в порт Янбу, ми пропонуємо їм свою продукцію по вигідній для них і нас ціні, це бензин, масло і ін. З порту Янбу ми вивозимо більше 500 млн. т нафти в рік. В м. Стамбул ми поставляємо готову високоякісну продукцію у вигляді бензину, гасу, масла, а також мазуту. В м. Севастополь ми перевозимо бензин, ДТ, бензол і мазут. За останній квартал часу (3 міс.) проблем з транспортом і перевезенням не виникало.
Транспортник (трубопровідний): А я, у свою чергу, є головним транспортником фірми «Корпорація чорне золото України» («Вlасk Gоld Ukraine Corporation»), що відповідає за сухопутний транспорт нафти і нафтопродуктів трубопроводами, вантажним автотранспортом і залізницями. Переважно продукції ми забезпечуємо Одеську область і частину Миколаївської. Перевезення здійснюємо залізницями, співпрацюючи з «Укрзалізницею», і автотранспортом. Далі маршрути забезпечують експорт нафти: Перевезення з причорноморського джерела сировини, яке знаходиться недалеко від Одеси, автомобілі;Співпраця з Самарою – багатим джерелом нафти. Цей зв'язок забезпечується трубопроводами, які проходять через такі міста України, як: Северодонецьк, Славянськ, Кременчук, Кривий Ріг. Одна з його гілок закінчується в Комінтерновську, а друга, недавно побудована через Рясополь, закінчується прямо в Одесі. Але у зв'язку з проблемами, які виникли, варто добудувати гілку Комінтерновськ-Одеса, яка буде спочатку нашим «порятунком», а потім – «страховкою».
Інвестор: Я є представником «General Motors». Ми неоднократно співпрацювали з фірмою «Корпорація чорне золото України» («Вlасk Gоld Ukraine Corporation») і переконалися в тому, що це дійсно надійна фірма. По цьому я володію повноваженнями рішення питань про виділення інвестицій. Я вважаю необхідним видати вам грошову суму у розмірі 20 млн. $ на споруду нафтопроводу Комінтерновськ-Одеса під 0.02% прибутку в перебіг наступного кварталу. Це рішення я ухвалила тому, що вважаю пропозицію вашого головного транспортника дійсно дуже перспективною. Чи згодні ви співпрацювати з нами на таких умовах?
Директор: Значить, ми згодні. Сьогодні на планерці ми підвели підсумок діяльності нашого підприємства. Хочеться відзначити, що наше нафтопереробне підприємство працює в системі енергетики і хімічної промисловості України, спільно вирішуючи економічні проблеми країни. В роботі нашого підприємства ми використовуємо сучасні наукові технології: механізація і автоматизація виробничих процесів, створення оптимальних умов для протікання хімічних реакцій, створення замкнутих технологічних циклів, елементів безвідходного виробництва, використовування теплоти хімічних реакцій і т.п. На нашому заводі суворо дотримуються правила техніки безпеки праці. Велика увага надається охороні навколишнього середовища. Але ми добре усвідомлюємо, що надалі приріст енергетичних ресурсів буде забезпечуватися за рахунок залучення в енергетичний баланс нових джерел енергії і хімічної сировини. Тому перед нами постають великі задачі: дослідження найбільш ефективних методів отримання рідкого палива з нафти, розробка більш економічних і екологічно безпечних технологій.