Wytwarzanie olefin i węglowodorów aromatycznych 311[31].Z4.02

Transkrypt

1 MINISTERSTWO EDUKACJI NARODOWEJ Urszula Wulkiewicz Wytwarzanie olefin i węglowodorów aromatycznych 311[31].Z4.02 Poradnik dla nauczyciela Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji Państwowy Instytut Badawczy Radom 2006

2 Recenzenci: dr Maciej Mikina mgr inż. Roman Poturalski Opracowanie redakcyjne: mgr inż. Małgorzata Urbanowicz Konsultacja: dr inż. Bożena Zając Korekta: Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 311[31].Z4.02 Wytwarzanie olefin i węglowodorów aromatycznych zawartego w modułowym programie nauczania dla zawodu technik technologii chemicznej 311[31]. Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji Państwowy Instytut Badawczy, Radom

3 SPIS TREŚCI 1. Wprowadzenie 2. Wymagania wstępne 3. Cele kształcenia 4. Przykładowe scenariusze zajęć 5. Ćwiczenia 5.1. Istota pirolizy olefinowej. Różnice pomiędzy pirolizą olefinową i acetylenową. Powiązania technologiczne wytwórni olefin z instalacjami Drw, FKK, hydrokrakingu i syntez petrochemicznych Ćwiczenia 5.2. Reakcje termicznego rozkładu alkanów. Reakcje wtórne w procesie pirolizy olefinowej Ćwiczenia 5.3. Węglowodorowe surowce pirolizy olefinowej. stosunku Wskaźnik BMCI w ocenie ciekłych surowców węglowodorowych jako potencjalnych surowców pirolizy Ćwiczenia 5.4. Dobór parametrów pirolizy. Ostrość procesu Ćwiczenia 5.5. Budowa i zasady działania pieców Ćwiczenia 5.6. Instalacje rozdzielania i oczyszczania gazów pirolitycznych. Ideowy i uproszczony schemat technologiczny wytwórni olefin Ćwiczenia 5.7. Zastosowanie olefin C 2 C 4 jako surowców instalacji przemysłu syntez organicznych. Zastosowanie benzyny pirolitycznej Ćwiczenia 6. Ewaluacja osiągnięć uczniów 7. Literatura

4 1. WPROWADZENIE Przekazujemy Państwu Poradnik dla nauczyciela, który będzie pomocny w prowadzeniu zajęć dydaktycznych w szkole kształcącej w zawodzie technik technologii chemicznej 311[31]. W poradniku zamieszczono: wymagania wstępne, cele kształcenia, przykładowe scenariusze zajęć, propozycje ćwiczeń, które mają na celu wykształcenie u uczniów umiejętności praktycznych, wykaz literatury, z jakiej uczniowie mogą korzystać podczas nauki. Wskazane jest, aby zajęcia dydaktyczne były prowadzone różnymi metodami ze szczególnym uwzględnieniem aktywizujących metod nauczania, np. samokształcenia kierowanego, tekstu przewodniego, metody projektów, ćwiczeń praktycznych. Formy organizacyjne pracy uczniów mogą być zróżnicowane, począwszy od samodzielnej pracy uczniów do pracy zespołowej. W celu sprawdzenia wiadomości i umiejętności ucznia, nauczyciel może posłużyć się zamieszczonym w rozdziale 6 zestawem zadań testowych dwustopniowych oraz przeprowadzić zadanie praktyczne wysoko symulowane. W tym rozdziale podano do testu dwustopniowego: plan testu w formie tabelarycznej, punktacje zadań, instrukcję dla nauczyciela, instrukcję dla ucznia, kartę odpowiedzi, zestaw zadań testowych. Zadanie praktyczne zawiera: instrukcję dla nauczyciela, instrukcję dla ucznia, kartę pracy, kartę oceny, załącznik z wykresami, schematem pieca pirolitycznego. 3

5 311[31].Z4 Technologia wytwarzania półproduktów i produktów organicznych 311[31].Z4.01 Wytwarzanie produktów naftowych i surowców petrochemicznych 311[31].Z4.02 Wytwarzanie olefin i węglowodorów aromatycznych 311[31].Z4.03 Wytwarzanie i oczyszczanie surowego gazu syntezowego 311[31].Z4.04 Wytwarzanie metanolu i kwasu octowego 311[31].Z4.05 Wytwarzanie produktów alkilowania 311[31].Z4.06 Wytwarzanie chlorku winylu i rozpuszczalników chloroorganicznych 311[31].Z4.08 Wytwarzanie polimerów 311[31].Z4.10 Komponowanie wysokooktanowych benzyn bezołowiowych 311[31].Z4.09 Wytwarzanie fenolu i acetonu z kumenu 311[31].Z4.07 Wytwarzanie styrenu z etylobenzenu Schemat układu jednostek modułowych 4

6 2. WYMAGANIA WSTĘPNE Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej, uczeń powinien umieć: korzystać z różnych źródeł informacji, wykonywać podstawowe działania arytmetyczne, czytać tekst ze zrozumieniem, stosować podstawowe pojęcia fizyczne, dokonać selekcji i analizy informacji podanych w formie: wykresów, tabel, zapisywać równania reakcji, wykonywać obliczenia stechiometryczne, sporządzać schematy ideowe. 5

7 3. CELE KSZTAŁCENIA W wyniku realizacji ćwiczeń podanych w poradniku uczeń powinien umieć: scharakteryzować pirolizę olefinową w piecach rurowych jako niskociśnieniowy proces krakingu termicznego surowców węglowodorowych wskazać węglowodorowe surowce pirolizy olefinowej: etan, gaz płynny, benzyna niskooktanowa z DRW, lekkie frakcje olejowe, ciężki hydrogenizat z hydrokrakingu, obliczyć wartość wskaźnika BMCI z wykorzystaniem podanego wzoru empirycznego, rozróżnić procesy pirolizy olefinowej i acetylenowej, przedstawić w uproszczeniu mechanizm reakcji krakingu termicznego oraz reakcje wtórne przebiegające w trakcie pirolizy olefinowej, określić zależność przebiegu pirolizy i składu uzyskiwanych produktów od rodzaju surowca i parametrów procesu, określić podstawowe znaczenie technologiczne dodawania przegrzanej pary wodnej do surowca pirolizy, określić zróżnicowanie wartości stosunku masowego para/surowiec, zależnie od rodzaju surowca, wskazać różnice w budowie i zasadzie działania pieców pirolitycznych i pieców rurowych stosowanych w procesach rafineryjnych, scharakteryzować przebieg procesu pirolizy, określić na podstawie uproszczonego schematu, powiązania technologiczne w układzie: rurowy piec pirolityczny wymiennik gwałtownego chłodzenia zbiornik para/kondensat, wyjaśnić pojęcie ostrości procesu oraz wskazać jej wpływ na intensywność reakcji koksotwórczych oraz strukturę wydajności produktów, rozróżnić pojęcia: instalacja pirolizy olefinowej, wytwórnia olefin, sporządzić uproszczony schemat ideowy wytwórni olefin, scharakteryzować przebieg przygotowania gazu pirolitycznego do jego niskotemperaturowego rozdzielania, określić najważniejsze produkty węglowodorowe wydzielane z gazu pirolitycznego, określić powiązania technologiczne integrujące wytwórnie olefin z instalacjami DRW, FKK, hydrokrakingu oraz z instalacjami alkilowania i innych syntez petrochemicznych, sporządzić schematy ideowe syntez organicznych z etylenu, propylenu i izobutylenu oraz benzenu, określić zasadniczą rolę procesu pirolizy olefinowej w wytwarzaniu monomerów, podać przykłady zastosowania benzyny pirolitycznej: jako źródła benzenu, etylobenzenu i ksylenów lub jako komponentu wysokooktanowych benzyn silnikowych, zastosować zasady bhp, ochrony ppoż. oraz ochrony środowiska obowiązujące na stanowiskach pracy. 6

8 4. PRZYKŁADOWE SCENARIUSZE ZAJĘĆ Scenariusz zajęć 1 Osoba prowadząca... Modułowy program nauczania: technik technologii chemicznej 311[31] Moduł: Technologia wytwarzania półproduktów i produktów organicznych 311[31].Z4 Jednostka modułowa: Wytwarzanie olefin i węglowodorów aromatycznych 311[31].Z4.02 Temat: Opracowanie schematu ideowego wytwarzania i rozdzielania gazu pirolitycznego. Cel ogólny: kształtowanie umiejętności planowania kolejności procesów i operacji w technologii wytwarzania i rozdzielania gazu pirolitycznego. Po zakończeniu zajęć edukacyjnych uczeń potrafi: podać surowiec do wytwarzania gazu pirolitycznego, ustalić operacje i procesy w technologii wytwarzania i rozdzielania gazu pirolitycznego, zaplanować kolejność procesów i operacji w technologii wytwarzania i rozdzielania gazu pirolitycznego, narysować schemat ideowy wytwarzania i rozdzielania gazu pirolitycznego. Metody nauczania uczenia się: metoda projektów. Formy organizacyjne pracy uczniów: grupowa zróżnicowana, Czas: 45 minut na wprowadzenie do projektu, 45 minut na prezentację projektu. Projekt będzie wykonywany przez uczniów w czasie pozalekcyjnym w ciągu 2 tygodni. Środki dydaktyczne: materiał nauczania (rozdział 4.6), Grzywa E., Molenda J.: Technologia podstawowych syntez organicznych. Tom 1 i 2. WNT, Warszawa 2000, czasopisma specjalistyczne, stanowisko komputerowe z dostępem do Internetu. Przebieg zajęć: Lp. Fazy przygotowania projektu 1 Wprowadzenie do tematu i zasugerowanie problemu do rozwiązania Czynności nauczyciela podaje informacje niezbędne do zapoznania uczniów z problematyką wytwarzania, rozdzielania i oczyszczania gazu pirolitycznego. Czynności uczniów tworzą zespoły zadaniowe. 7

9 Lp. Fazy przygotowania projektu 2 Sformułowanie tematów i ustalenie zakresu projektów Czynności nauczyciela wyjaśnia zasadę metody projektów, ustala formę projektów, czas prezentacji i kryteria ocen. 3 Realizacja projektów odpowiada na pytania uczniów związane z realizacją projektów, czuwa nad zaplanowanym przebiegiem ich realizacji. 4 Prezentacja projektów ustala kolejność prezentacji przez poszczególne zespoły uczniowskie, prowadzi dyskusję po przedstawieniu projektu, ocenia projekty, uwzględniając opinie wypowiedziane podczas dyskusji, dokonuje podsumowania wykonanych projektów, zadaje prace domowe. Czynności uczniów wybierają tematy, zbierają informacje na temat swoich projektów, opracowują plan działania. korzystają z literatury, uczestniczą w konsultacjach, piszą sprawozdanie, opracowują zebrany materiał oraz formę prezentacji. prezentują swoje projekty, po prezentacji odpowiadają na pytania kolegów, pozostali uczniowie sporządzają notatki z ważniejszych treści zawartych w projekcie, oceniają projekt kolegów. Czas prezentacji projektów każda grupa 10 minut. Forma projektów plakat lub prezentacja komputerowa. Kryteria oceny: sposób prezentacji: poprawność językowa, technika prezentacji, komunikatywność, wykorzystanie czasu prezentacji, estetyka wykonania projektu, stopień uzyskania zamierzonych celów, prawidłowość treści, pracowitość i zaangażowanie. Tematy projektów: 1. Opracowanie schematu ideowego wytwarzania i przygotowanie gazu pirolitycznego do rozdzielania. 2. Opracowanie schematu ideowego rozdzielania pirogazu. Zakończenie zajęć Praca domowa Podczas pirolizy propanu w celu otrzymania propylenu utrzymywano zbyt wysoką temperaturę (około 950 o C). Jaki to miało wpływ na końcowe wyniki procesu? Czy od takich przypadków, częściej spotykanych w praktyce, zależą ekonomiczne rezultaty zakładu? Sposób uzyskania informacji zwrotnej od ucznia po zakończonych zajęciach: sprawdzenie przygotowanych sprawozdań. 8

10 INSTRUKCJA DO WYKONANIA PROJEKTU Celem projektu jest opracowanie schematu ideowego wytwarzania i rozdzielania gazu pirolitycznego. 1. Podzielcie się na grupy i wybierzcie lidera, który będzie czuwał nad prawidłowym przebiegiem pracy. 2. Wybierzcie jeden z poniższych tematów: Opracowanie schematu ideowego wytwarzania i przygotowanie gazu pirolitycznego do rozdzielania. Opracowanie schematu ideowego rozdzielania pirogazu. 3. Wszyscy powinniście uwzględnić następujące informacje: właściwości niebezpieczne substancji występujących w produkcji i wynikające z nich zagrożenia, lokalizacji instalacji wytwarzania pirogazu. 4. Opracujcie dokładny plan działania. 5. Zaplanujcie, w jakiej formie zaprezentujecie zebrany materiał. 6. Przedstawcie sprawozdanie z realizacji projektu. 7. Każda grupa otrzyma 10 minut na prezentację projektu. 8. Projekt będzie oceniany według następujących kryteriów: sposób prezentacji: poprawność językowa, technika prezentacji, komunikatywność, wykorzystanie czasu prezentacji, estetyka wykonania projektu, stopień uzyskania zamierzonych celów, prawidłowość treści, pracowitość i zaangażowanie. 9. Ostateczna ocena uwzględnia opinię uczniów podczas dyskusji nad projektem. 9

11 Scenariusz zajęć 2 Osoba prowadząca... Modułowy program nauczania: technik technologii chemicznej 311[31] Moduł: Technologia wytwarzania półproduktów i produktów organicznych 311[31].Z4 Jednostka modułowa: Wytwarzanie olefin i węglowodorów aromatycznych 311[31].Z4.02 Temat: Wykorzystanie produktów rozdziału pirogazu jako surowców w przemysłowych syntezach organicznych. Cel ogólny: kształtowanie umiejętności planowania zastosowania produktów rozdziału pirogazu jako surowców w syntezach organicznych. Po zakończeniu zajęć edukacyjnych uczeń potrafi: określić właściwości produktów rozdziału pirogazu, wskazać kierunki wykorzystania pirogazu, wskazać syntezy organiczne, w których jako surowce wykorzystano produkty rozdziału pirogazu. Metody nauczania uczenia się: mapa myśli. Formy organizacyjne pracy uczniów: grupowa, jednolita Czas: 45 minut. Środki dydaktyczne: duże arkusze papieru, mazaki, tablica. Przebieg zajęć: 1. Przypomnienie wiadomości z poprzednich lekcji: uczniowie odpowiadają na pytania. Jakie są produkty rozdziału pirogazu? Jakie właściwości charakteryzują produkty pirogazu? 2. Przedstawienie celów zajęć. 3. Zapoznanie uczniów z zasadami tworzenia mapy myśli: w centrum arkusza zapisuje się problem (temat) w formie słownej lub graficznej, poszczególne hasła, stwierdzenia, rysunki umieszcza się na całym arkuszu, porządkując i łącząc liniami według występujących pomiędzy nimi związków, hasła zapisuje się wzdłuż linii wyraźnie, drukowanymi literami lub umieszcza w połączonych liniami kołach, linie powinny wychodzić ze środka arkusza (od zapisanego problemu tematu), a następnie się rozgałęziać, na każdej linii (w kole) zapisuje się jedno słowo (hasło) lub umieszcza jeden symbol, do tworzenia mapy myśli warto używać kolorów, należy zapisywać wszystko, co przychodzi do głowy, starając się umieszczać hasła (symbole) w logiczny sposób według łączących je związków. 4. Podział uczniów na zespoły i wybór liderów zespołów. 5. Przedstawienie zadania do wykonania: Wykorzystanie produktów rozdziału pirogazu jako surowców w przemysłowych syntezach organicznych. 6. Rozdanie dużych arkuszy papieru i mazaków. 10

12 7. Wykonanie zadania przez grupy uczniów. 8. Uporządkowanie informacji. 9. Przedstawienie wykonanego zadania przez liderów zespołów. 10. Dyskusja dotycząca prawidłowego wykorzystania produktów rozdziału pirogazu w syntezach organicznych (weryfikowanie wniosków). 11. Podsumowanie zajęć formułowanie wniosków dotyczących wykorzystania poszczególnych produktów pirogazu. 12. Ocena pracy zespołów przez uczniów. Zakończenie zajęć Praca domowa Na podstawie karty charakterystyki propylenu i literatury ustal zasady bhp, ochrony ppoż. oraz ochrony środowiska obowiązujące na stanowisku pracy. Sposób uzyskania informacji zwrotnej od ucznia po zakończonych zajęciach: anonimowa ankieta dotycząca trudności podczas realizacji zadania. 11

13 5. ĆWICZENIA 5.1. Istota pirolizy olefinowej. Powiązania technologiczne wytwórni olefin z instalacjami DRW, FKK, hydrokrakingu i syntez petrochemicznych Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Porównaj proces pirolizy olefinowej i acetylenowej. Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić zakres i technikę wykonania ćwiczenia oraz zasady bezpiecznej pracy. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) zdefiniować proces pirolizy, 2) podać rodzaje pirolizy, 3) dobrać temperatury do przebiegu procesów pirolizy, 4) uzasadnić dobór temperatury do procesu pirolizy olefinowej, 5) wskazać różnicę w procesie pirolizy olefinowej i acetylenowej Zalecane metody nauczaniauczenia się: dyskusja. Środki dydaktyczne: materiał nauczania Poradnik dla ucznia (4.1.1). Ćwiczenie 2 Na podstawie rysunku 1 (Poradnik dla ucznia) określ powiązania technologiczne integrujące wytwórnie olefin z innymi instalacjami Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić zakres i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy. Przygotować rysunek przedstawiający kierunki dalszej przeróbki destylatów z DRW. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) wskazać surowiec instalacji DRW, 2) podać produkty instalacji DRW, 3) wskazać surowce stosowane do procesu pirolizy, 4) podać produkty pirolizy, 5) określić kierunki zastosowania produktów pirolizy do syntez petrochemicznych. 12

14 Zalecane metody nauczaniauczenia się: metoda projektów. Środki dydaktyczne: materiał nauczania Poradnik dla ucznia (4.1.1), rysunek 1 Poradnik dla ucznia (4.1.1). 13

15 5.2. Reakcje termicznego rozkladu alkanów. Reakcje wtórne w procesie pirolizy olefinowej Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Przedstaw mechanizm reakcji pierwotnych krakingu propanu. Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić zakres i technikę wykonania ćwiczenia oraz zasady bezpiecznej pracy. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) wymienić etapy pierwotnego termicznego rozkładu węglowodorów, 2) zapisać równania przedstawiające mechanizm poszczególnych etapów, 3) określić produkty termicznego rozkładu propanu. Zalecane metody nauczaniauczenia się: dyskusja. Środki dydaktyczne: materiał nauczania Poradnik dla ucznia (4.2.1). Ćwiczenie 2 Przedstaw mechanizm reakcji wtórnych termicznego rozkładu propanu. Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić zakres i technikę wykonania ćwiczenia oraz zasady bezpiecznej pracy. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) podać etapy wtórnego termicznego rozkładu propanu, 2) zapisać równania przedstawiające mechanizm poszczególnych etapów, 3) określić produkty. Zalecane metody nauczaniauczenia się: dyskusja. Środki dydaktyczne: materiał nauczania Poradnik dla ucznia (4.2.1). 14

16 5.3. Węglowodorowe surowce pirolizy olefinowej. Wskaźnik BMC w ocenie ciekłych surowców węglowodorowych jako potencjalnych surowców pirolizy Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Oblicz wartość wskaźnika BMCI dla n-pentanu. Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić zakres i technikę wykonania ćwiczenia oraz zasady bezpiecznej pracy. Przygotować tabelę przedstawiającą zestawienie zakresu wartości BMCI dla różnych rodzajów węglowodorów. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) zapoznać się z materiałem nauczania Poradnik dla ucznia (4.3.1), 2) wyszukać dane wyjściowe, 3) obliczyć wartość wskaźnika, 4) porównać uzyskaną wartość wskaźnika z zakresem BMCI dla tych węglowodorów (tabela 2). Zalecane metody nauczaniauczenia się: dyskusja. Środki dydaktyczne: materiał nauczania Poradnik dla ucznia (4.3.1), Kalendarz chemiczny, tabela 2 Poradnik dla ucznia (4.3.1). Ćwiczenie 2 Na podstawie tabeli 1 (Poradnik dla ucznia), dokonaj analizy wydajności poszczególnych produktów pirolizy w zależności od rodzaju surowca Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić zakres i technikę wykonania ćwiczenia oraz zasady bezpiecznej pracy. Przygotować tablicę przedstawiającą typowe wydajności produktów pirolizy w zależności od rodzaju przerobionego surowca. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) zapoznać się z materiałem nauczania Poradnik dla ucznia (4.3.1), 2) zapoznać się z informacjami zawartymi w tabeli 1 Poradnik dla ucznia, 3) wskazać surowiec, z którego można otrzymać największą i najmniejszą ilość etylenu, 4) wskazać surowiec, z którego można otrzymać największą ilość propylenu, 5) porównać wydajność produktów pirolizy etanu, propanu i benzyny ciężkiej. 15

17 Zalecane metody nauczaniauczenia się: dyskusja. Środki dydaktyczne: materiał nauczania Poradnik dla ucznia (4.3.1), tabela 1 Poradnik dla ucznia (4.3.1). Ćwiczenie 3 Na podstawie rysunku 2 (Poradnik dla ucznia), oblicz ile kilogramów pary wodnej należy dodać do 5 kg etanu oraz do 5 kg benzyny ciężkiej, aby uzyskać w procesie pirolizy ciśnienie cząstkowe 0,2 MPa i ciśnienie całkowite 0,3 MPa. Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić zakres i technikę wykonania ćwiczenia oraz zasady bezpiecznej pracy. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) zapoznać się z materiałem nauczania Poradnik dla ucznia (4.3.1), 2) odczytać z rysunku wartość R dla procesu pirolizy etanu i dla procesu pirolizy benzyny ciężkiej, 3) obliczyć masę pary wodnej potrzebnej dla obu procesów, 4) porównać uzyskane wyniki i wyciągać wnioski. Zalecane metody nauczaniauczenia się: ćwiczenia. Środki dydaktyczne: materiał nauczania Poradnik dla ucznia (4.3.1), rysunek 2 Poradnik dla ucznia (4.3.1). 16

18 5.4. Dobór parametrów pirolizy. Ostrość procesu Ćwiczenia Ćwiczenie 1 W wyniku pirolizy 120 m 3 etanu nastąpił rozkład według równania reakcji: C 2 H 6 C 2 H 4 + H 2 Oblicz, o ile m 3 wzrosła objętość gazów opuszczających instalację procesu pirolizy w tych samych warunkach ciśnienia i temperatury, jeżeli wydajność procesu wynosi 70%. Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić zakres i technikę wykonania ćwiczenia oraz zasady bezpiecznej pracy. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) zapoznać się z materiałem nauczania Poradnik dla ucznia (4.4.1), 2) określić wpływ parametrów na przebieg procesów, 3) obliczyć objętość produktów na podstawie równania reakcji, 4) obliczyć objętość produktów z uwzględnieniem wydajności, 5) obliczyć o ile wzrosła objętość produktów opuszczających instalację. Zalecane metody nauczaniauczenia się: ćwiczenia. Środki dydaktyczne: materiał nauczania Poradnik dla ucznia (4.4.1). Ćwiczenie 2 Na podstawie rysunku 5 (Poradnik dla ucznia) omów wpływ ostrości procesu na intensywność reakcji koksotwórczych i na strukturę wydajności produktów. Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić zakres i technikę wykonania ćwiczenia oraz zasady bezpiecznej pracy. Przygotować rysunek przedstawiający zależność wydajności produktów pirolizy frakcji benzynowych od ostrości procesu reprezentowanej przez wartość KFO. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) zapoznać się z materiałem nauczania Poradnik dla ucznia (4.4.1), 2) wskazać na rysunku strefy ostrości, 3) wskazać strefę w której rośnie wydajność olefin C 2 C 4, 4) wskazać strefę w której występuje maksimum wydajności etylenu i butadienu, 5) określić minimum wydajności produktów ciekłych C 5, 6) uzasadnić wpływ wartości KFO na powstawanie koksu. 17

19 Zalecane metody nauczaniauczenia się: dyskusja. Środki dydaktyczne: materiał nauczania Poradnik dla ucznia (4.4.1), rysunek 5 Poradnik dla ucznia (4.4.1). 18

20 5.5. Budowa i zasada działania pieców pirolitycznych Ćwiczenia Ćwiczenia 1 Na podstawie rysunku 6 (Poradnik dla ucznia) określ powiązania technologiczne pieca pirolitycznego z układem aparatów do gwałtownego chłodzenia produktów pirolizy i generowania pary wysokociśnieniowej. Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić zakres i technikę wykonania ćwiczenia oraz zasady bezpiecznej pracy. Przygotować rysunek przedstawiający schemat powiązań wielokomorowego pieca pirolitycznego z układem aparatów do gwałtownego chłodzenia produktów pirolizy i generowania pary wysokociśnieniowej. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) zapoznać się z materiałem nauczania (4.5.1) i rysunkiem 6 Poradnik dla ucznia, 2) rozpoznać elementy składowe pieca, 3) rozpoznać aparaty do gwałtownego chłodzenia i generowania pary, 4) wskazać surowiec i czynnik grzejny, 5) scharakteryzować przebieg procesu pirolizy, 6) opisać powiązania pieca pirolitycznego z układem gwałtownego chłodzenia i regenerowania pary. Zalecane metody nauczaniauczenia się: dyskusja. Środki dydaktyczne: materiał nauczania Poradnik dla ucznia (4.5.1), rysunek 6 Poradnik dla ucznia (4.5.1). Ćwiczenie 2 Porównaj budowę i zasadę działania pieca pirolitycznego firmy Lummus i pieca rurowego stosowanego w procesach rafineryjnych. Wskazówki do realizacji: Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić zakres i technikę wykonania ćwiczenia oraz zasady bezpiecznej pracy. Przygotować schemat pieca firmy Lummus oraz schemat pieca rurowego. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) zapoznać się z materiałem nauczania (4.5.1), 2) opisać budowę pieca firmy Lummus, 3) omówić zasadę działania pieca firmy Lummus, 4) wskazać różnicę w budowie i zasadzie działania pieca pirolitycznego firmy Lummus i pieca rurowego. 19

21 Zalecane metody nauczaniauczenia się: dyskusja. Środki dydaktyczne: materiał nauczania Poradnik dla ucznia (4.5.1), rysunek 7 Poradnik dla ucznia (4.5.1), rysunek pieca rurowego jednostka modułowa (Z4.01). 20

22 5.6. Instalacje rozdzielania i oczyszczania gazów pirolitycznych. Ideowy i uproszczony schemat technologiczny wytwórni olefin Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Scharakteryzuj przebieg przygotowania gazu pirolitycznego do jego niskotemperaturowego rozdzielania. Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić zakres i technikę wykonania ćwiczenia oraz zasady bezpiecznej pracy. Przygotować schemat technologiczny pirolizy. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) zapoznać się z materiałem nauczania Poradnik dla ucznia (4.6.1), 2) zapoznać się ze schematem technologicznym pirolizy, 3) wskazać stosowane aparaty, 4) opisać procesy zachodzące w poszczególnych aparatach. Zalecane metody nauczaniauczenia się: dyskusja. Środki dydaktyczne: materiał nauczania Poradnik dla ucznia (4.6.1), rysunek 9 Poradnik dla ucznia (4.6.1). Ćwiczenie 2 Propan poddano pirolizie i otrzymano produkty o następującym składzie wyrażonym w procentach objętościowych: H 2 9,4%, CH 4 21,9%, C 2 H 4 29,7%, C 2 H 6 0,6%, C 3 H 6 24,6%, C 3 H 8 0,62%, C 4 2,7%, C 5 i wyższe 10,5%. Oblicz, ile otrzymano m 3 /h frakcji C 2 oraz objętościowe przepływu (m 3 /h) frakcji C 3, gdy do rozdzielania przekazano m 3 /h mieszaniny gazowej. Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić zakres i technikę wykonania ćwiczenia oraz zasady bezpiecznej pracy. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) obliczyć sumę frakcji C 2, 2) obliczyć zawartość frakcji C 2 w mieszaninie gazowej, 3) obliczyć sumę frakcji C 3, 4) obliczyć objętościowe natężenie przepływu frakcji C 3. 21

23 Zalecane metody nauczaniauczenia się: ćwiczenia. Środki dydaktyczne: materiał nauczania Poradnik dla ucznia (4.6.1), kalkulator. Ćwiczenie 3 Zaprojektuj schemat ideowy procesu wytwarzania olefin. Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić zakres i technikę wykonania ćwiczenia oraz zasady bezpiecznej pracy. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) zapoznać się z materiałem nauczania, 2) wskazać surowiec, 3) wskazać etapy produkcji olefin, 4) dobrać procesy do poszczególnych etapów, 5) narysować schemat ideowy otrzymywania olefin. Zalecane metody nauczaniauczenia się: metoda projektów. Środki dydaktyczne: materiał nauczania Poradnik dla ucznia (4.6.1). 22

24 5.7. Zastosowanie olefin C 2 C 4 jako surowców instalacji przemysłu syntez organicznych. Zastosowanie benzyny pirolitycznej Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Zaprojektuj schemat ideowy wykorzystania etylenu do produkcji tlenku etylenu. Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić zakres i technikę wykonania ćwiczenia oraz zasady bezpiecznej pracy. Sposób wykonania ćwiczeń Uczeń powinien: 1) zapoznać się z materiałem nauczania Poradnik dla ucznia (4.7.1), 2) wskazać surowce, 3) wskazać procesy, 4) dobrać aparaty do procesów, 5) narysować schemat ideowy, 6) określić zasady bhp i ppoż. podczas obsługi aparatów. Zalecane metody nauczaniauczenia się: metoda projektów. Środki dydaktyczne: materiał nauczania Poradnik dla ucznia (4.7.1). Ćwiczenie 2 Na podstawie materiału informacyjnego i rysunków 14, 15 (Poradnik dla ucznia) przedstaw zastosowanie produktów pirolizy. Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić zakres i technikę wykonania ćwiczenia oraz zasady bezpiecznej pracy. Przygotować rysunek przedstawiający najważniejsze syntezy z propylenu oraz rysunek przedstawiający kierunki wykorzystania frakcji C 4. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) ustalić kierunki zastosowania produktów pirolizy, 2) podać zastosowanie etylenu, 3) podać zastosowanie propylenu, 4) podać zastosowanie benzyny pirolitycznej. 23

25 Zalecana metoda nauczaniauczenia się: rybi szkielet. Środki dydaktyczne: materiał nauczania Poradnik dla ucznia (4.7.1), rysunek 14 Poradnik dla ucznia (4.7.1), rysunek 15 Poradnik dla ucznia (4.7.1). Ćwiczenie 3 Na podstawie Kart charakterystyki substancji niebezpiecznej i preparatu niebezpiecznego oceń szkodliwość produktów procesu pirolizy. Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić zakres i technikę wykonania ćwiczenia oraz zasady bezpiecznej pracy. Przygotować Karty charakterystyki substancji niebezpiecznych. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) zapoznać się z Kartami charakterystyki, 2) zidentyfikować zagrożenia, 3) wskazać sposoby udzielania pierwszej pomocy, 4) określić sposób postępowania w przypadku pożaru, 5) określić sposób postępowania w przypadku niezamierzonego uwolnienia produktów pirolizy do środowiska, 6) podać zagrożenia toksykologiczne, 7) dobrać środki ochrony indywidualnej, 8) wskazać zagrożenia ekologiczne, 9) dobrać sposób neutralizacji i sposób niszczenia odpadów. Zalecane metody nauczaniauczenia się: ćwiczenia. Środki dydaktyczne: Karty charakterystyki substancji niebezpiecznej. 24

26 6. EWALUACJA OSIĄGNIĘĆ UCZNIA Przykłady narzędzi pomiaru dydaktycznego Test dwustopniowy do jednostki modułowej Wytwarzanie olefin i węglowodorów aromatycznych Test składa się z 20 zadań wielokrotnego wyboru, z których: zadania 1, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 14, 15, 17, 19, 20 są z poziomu podstawowego, zadania 2, 5, 12, 16, 18 są z poziomu ponadpodstawowego. Punktacja zadań: 0 lub 1 punkt Za każdą prawidłową odpowiedź uczeń otrzymuje 1 punkt. Za złą odpowiedź lub jej brak uczeń otrzymuje 0 punktów. Proponuje się następujące normy wymagań uczeń otrzyma następujące oceny szkolne: dopuszczający za rozwiązanie co najmniej 9 zadań z poziomu podstawowego, dostateczny za rozwiązanie co najmniej 13 zadań z poziomu podstawowego, dobry za rozwiązanie 17 zadań, w tym co najmniej 2 poziomu ponadpodstawowego, bardzo dobry za rozwiązanie 19 zadań, w tym co najmniej 4 z poziomu ponadpodstawowego. Klucz odpowiedzi: 1. a, 2. b, 3. c, 4. c, 5. b, 6. b, 7. a, 8. b, 9. b, 10. c, 11. a, 12. a, 13. c, 14. a, 15. a, 16. c, 17. d, 18. d, 19. c, 20. c Plan testu Nr Cel operacyjny Kategoria Poziom Poprawna zad. (mierzone osiągnięcia ucznia) celu wymagań odpowiedź 1 Wskazać temperaturę procesu pirolizy olefinowej B P a 2 Wskazać mechanizm reakcji krakingu termicznego C PP b 3 Wskazać surowce pirolizy olefinowej B P c 4 Określać zależność przebiegu pirolizy od jej parametrów B P c 5 Przewidywać skutki dodawania przegrzanej pary do surowca pirolizy C PP b 6 Wskazać wpływ ostrości procesu na intensywność tworzenia koksu B P b 7 Określać powiązania technologiczne integrujące wytwórnie olefin z instalacją B P a DRW 8 Podać przykłady zastosowania produktów pirolitycznych A P b 25

27 9 Ocenić szkodliwość benzenu B P b 10 Zastosować przepisy bhp, ochrony ppoż. obowiązujące na stanowiskach pracy B P c 11 Wskazać elementy budowy pieca pirolitycznego B P a 12 Przewidywać skutki gwałtownego ochłodzenia produktów pirolizy B PP a 13 Wskazać sposób przygotowania gazu pirolitycznego do jego niskotemperaturowego B P c rozdzielania 14 Wskazać metodę wydzielania frakcji C 2 z gazu pirolitycznego B P a 15 Określać sposób oczyszczania gazu pirolitycznego B P a 16 Dobrać rodzaj aparatu do procesu pirolizy C PP c 17 Określać rolę produktów pirolizy w wytwarzaniu monomerów B P d 18 Obliczać skład gazów pirolitycznych C PP d 19 Podać zastosowanie benzyny pirolitycznej A P c 20 Wskazać powiązania technologiczne aparatów w instalacji pirolitycznej B P c Przebieg testowania Instrukcja dla nauczyciela 1. Ustal z uczniami termin przeprowadzenia sprawdzianu z wyprzedzeniem co najmniej jednotygodniowym. 2. Ustal zakres materiału. 3. Zapewnij warunki do samodzielnej pracy. 4. Rozdaj zestawy zadań testowych, instrukcje dla ucznia i karty odpowiedzi. 5. Odczytaj uczniom przeznaczoną dla nich instrukcję oraz udziel odpowiedzi na pytania. 6. Kilka minut przed zakończeniem testu przypomnij uczniom o zbliżającym się czasie zakończenia zadania. 7. Pełnij rolę obserwatora. 8. Zbierz karty odpowiedzi oraz zestawy zadań testowych. 9. Sprawdź wyniki i przeprowadź analizę uzyskanych wyników sprawdzianu i wybierz te zadania, które sprawiły uczniom największe trudności. 10. Ustal przyczyny trudności uczniów w opanowaniu wiadomości i umiejętności. 11. Opracuj wnioski do dalszego postępowania, mającego na celu uniknięcie niepowodzeń dydaktycznych niskie wyniki przeprowadzonego sprawdzianu. Instrukcja dla ucznia 1. Przeczytaj uważnie instrukcję. 2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi. 3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych. 4. Test zawiera 20 zadań. Do każdego zadania dołączone są cztery możliwe odpowiedzi. Tylko jedna odpowiedź jest prawdziwa. 26

28 5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi. 6. Prawidłową odpowiedź zaznacz X. W przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem, a następnie ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową. 7. Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego rozwiązanie na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas. 8. Ocenę dostateczną otrzymasz, jeśli udzielisz prawidłowej odpowiedzi na 13 zadań. 9. Na rozwiązanie testu masz 45 minut. Materiały dla ucznia: instrukcja, zestaw zadań testowych, karta odpowiedzi. ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH 1. Piroliza olefinowa to proces niskociśnieniowy prowadzony w temperaturze a) niższej niż C. b) wyższej niż C. c) wyższej niż C. d) C. 2. Rekcja pirolizy opisana równaniem C2H6 CH3 + CH3 przedstawia etap a) rozwinięcie reakcji łańcuchowej. b) zainicjowanie reakcji łańcuchowej. c) przerwanie reakcji łańcuchowej. d) uwodornienia. 3. Surowcem pirolizy olefinowej jest a) etylen. b) propylen. c) benzyna ciężka. d) wodór. 4. Wzrost ciśnienia podczas procesu pirolizy powoduje a) wzrost wydajności olefin. b) wzrost reakcji pirolizy. c) zwiększenie szybkości reakcji wtórnych. d) obniżenie szybkości reakcji wtórnych. 5. Dodawanie przegrzanej pary wodnej do surowca powoduje a) wzrost ciśnienia cząstkowego węglowodorów. b) obniżenie ciśnienia cząstkowego. c) zwiększenie ilości wytwarzanego koksu w rurach pieca. d) zmniejszenie ilości osadzających się smół w aparacie. 27

29 6. Zwiększenie kinetycznej funkcji ostrości procesu KFO >3 dla benzyny powoduje a) wzrost wydajność produktów. b) wzrost ilości substancji koksotwórczych. c) że nie zachodzi zmiana wydajności. d) brak wpływu na reakcje koksotwórcze. 7. Instalacje pirolizy współpracują z instalacją DRW, ponieważ a) produkty DRW są surowcami pirolizy. b) surowce pirolizy są surowcem DRW. c) produkty pirolizy są surowcami DRW. d) produkty pirolizy są również produktami DRW. 8. Etylen stosuje się do wytwarzania a) benzyny pizolitycznej. b) etylobenzenu. c) wytwarzania olefin. d) wytwarzania amoniaku. 9. Benzen jako produkt pirolizy jest a) substancją parzącą o przyjemnym zapachu. b) substancją toksyczną i palną. c) substancją niepalną. d) substancją nietoksyczną i niepalną. 10. Podczas produkcji tlenku etylenu gwałtownie wzrosła temperatura. Operator musi a) odciąć dopływ etylenu. b) odciąć dopływ powietrza. c) odciąć dopływ etylenu i powietrza. d) zwiększyć dopływ czynnika chłodniczego. 11. Piec pirolityczny firmy Lummus jest piecem zbudowanym z a) dwóch komór radiacyjnych. b) jednej komory radiacyjnej i dwóch komór konwekcyjnych. c) jednej komory radiacyjnej. d) jednej komory konwekcyjnej. 12. Gwałtowne ochłodzenie produktów pirolizy zapobiega a) zmniejszeniu wydajności olefin. b) zmniejszeniu ilości czynnika chłodzącego. c) kondensacji smół. d) zmianie składu pirogazu. 13. Przygotowanie gazu do niskotemperaturowego rozdzielenia polega na a) odwodnieniu. b) odsiarczaniu. c) usunięciu wody, siarkowodoru i ditlenku węgla. d) usunięciu ditlenku węgla. 28

30 14. Proces deetanizacji polega na a) wydzieleniu frakcji C 2. b) wydzieleniu frakcji C 3. c) usunięciu metanu i wodoru. d) usunięciu wodoru. 15. Sita molekularne stosuje się do usunięcia z gazu pirolitycznego a) wody, b) siarkowodoru, c) ditlenku węgla, d) acetylenu. 16. Głównym aparatem w instalacji pirolizy jest a) absorber. b) separator. c) piec. d) wymiennik. 17. Etylen lub propylen jest monomerem w procesie a) polikondensacji. b) utleniania. c) redukcji. d) polimeryzacji. 18. W 200 m3 gazu pirolitycznego znajduje się 25% objętościowych frakcji C3 C4. Objętość frakcji C 3 C 4 wynosi a) 30 m 3. b) 100 m 3. c) 25 m 3. d) 50 m Benzyna pirolityczna jest źródłem a) olejów. b) nafty. c) benzenu. d) gudronu. 20. Wymiennik gwałtownego chłodzenia powiązany jest technologicznie a) tylko z piecem pizolitycznym. b) tylko z zbiornikiem para/kondensat. c) z piecem pirolitycznym i zbiornikiem para/kondensat. d) z separatorem. 29

31 KARTA ODPOWIEDZI Imię i nazwisko... Wytwarzanie olefin i węglowodorów aromatycznych Zakreśl poprawną odpowiedź. Nr zadania Odpowiedź 1 a b c d 2 a b c d 3 a b c d 4 a b c d 5 a b c d 6 a b c d 7 a b c d 8 a b c d 9 a b c d 10 a b c d 11 a b c d 12 a b c d 13 a b c d 14 a b c d 15 a b c d 16 a b c d 17 a b c d 18 a b c d 19 a b c d 20 a b c d Razem: Punkty 30

32 Zadanie praktyczne wysoko symulowane do jednostki modułowej Wytwarzanie olefin i węglowodorów aromatycznych Proponowane zadanie praktyczne przeznaczone jest do przeprowadzenia po zakończonym procesie kształcenia w jednostce modułowej Wytwarzanie olefin i węglowodorów aromatycznych. Zadanie ma charakter wysoko symulowany i pozwala na ocenę umiejętności uczniów w zakresie posługiwania się schematem aparatu, interpretowania wykresów fizykochemicznych i wzorów matematycznych, dobierania parametrów procesu, obliczania czasu równoważnego procesu. Zadanie praktyczne ma charakter sprawdzający, tzn. ukierunkowany jest na porównanie wyników z założonymi w programie celami kształcenia. Instrukcja dla nauczyciela 1. Czas trwania testu 45 minut. 2. Przygotuj indywidualne stanowisko pracy dla każdego ucznia. 3. Zapewnij warunki do samodzielnej pracy. 4. Rozdaj uczniom instrukcje oraz karty pracy. 5. Odczytaj uczniom przeznaczoną dla nich instrukcję oraz udziel odpowiedzi na pytania. 6. Kilka minut przed zakończeniem zadania przypomnij uczniom o zbliżającym się czasie zakończenia zadania. 7. Podczas przeprowadzania testu pełnij rolę obserwatora. 8. Po wykonaniu zadania przez uczniów zbierz karty pracy od uczniów. 9. Sprawdź wyniki i przeprowadź analizę uzyskanych wyników zadania praktycznego i wybierz te, które sprawiły uczniom największe trudności. 10. Ustal przyczyny trudności uczniów w opanowaniu wiadomości i umiejętności. 11. Opracuj wnioski do dalszego postępowania, mającego na celu uniknięcie niepowodzeń dydaktycznych niskie wyniki przeprowadzonego sprawdzianu. Uczeń może maksymalnie otrzymać 18 punktów. Test uczeń zaliczy, jeśli uzyska 9 punktów: aby otrzymać ocenę dostateczną, powinien uzyskać 1113 punktów, na ocenę dobrą, powinien uzyskać 1415 punktów, na ocenę bardzo dobrą, powinien uzyskać 1618 punktów. Instrukcja dla ucznia 1. Przeczytaj uważnie instrukcję. 2. Zanim przystąpisz do wykonania zadania, zaplanuj pracę. Pomoże Ci w tym KARTA PRACY. 3. Odpowiedzi wpisuj w wyznaczonych miejscach KARTY. 4. Za każdą prawidłową odpowiedź otrzymujesz 1 punkt. Za niepełną lub złą odpowiedź otrzymujesz 0 punktów. 5. Maksymalnie możesz uzyskać 18 punktów. Ocenę dostateczną otrzymasz, jeśli uzyskasz 11 punktów. 6. Pracuj samodzielnie. 7. Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego rozwiązanie na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas. 8. Po zakończeniu zadania oddaj nauczycielowi KARTĘ PRACY. 9. Na wykonanie masz 45 minut. Powodzenia 31

33 Treść zadania Scharakteryzuj budowę i zasadę pracy pieca pirolitycznego firmy Lummus. Oblicz czas równoważny procesu. Działanie Twoje powinno przebiegać w trzech etapach: ETAP I faza przygotowawcza: zapoznaj się z dołączoną dokumentacją do zadania, przeanalizuj schemat pieca pirolitycznego firmy Lummus, zinterpretuj wzór na obliczanie czasu równoważnego, odczytaj potrzebne dane z wykresów do obliczenia czasu równoważnego, zaplanuj układ czynności i przedstaw nauczycielowi uzyskaj jego akceptację. ETAP II faza realizacyjna: opisz budowę pieca pirolitycznego firmy Lummus, scharakteryzuj zasadę działania pieca pirolitycznego, oblicz czas równoważny, oceń, jak na wydajność olefin wpływa wzrost temperatury i ciśnienia par w rurach. ETAP III faza oceniająca: zinterpretuj uzyskane wyniki, określ, co zrobiłbyś inaczej, gdybyś wykonanie zadania mógł powtórzyć. 32

34 Karta pracy Nazwa i adres szkoły Nazwisko i imię ucznia Data Uzyskana suma punktów Zadanie 6 pkt. I. Opisz budowę pieca pirolitycznego z uwzględnieniem: 1) ilości komór w piecu, 2) nazw komór, 3) budowy komory radiacyjnej: - rodzaju materiału stosowanego na wymurówkę komory, - umieszczenie rur wężownicy, - usytuowanie palników, 4) urządzenia współpracującego z piecem pirolitycznym. 6 pkt. II. Scharakteryzuj zasadę działania pieca pirolitycznego z uwzględnieniem: 1) surowca stosowanego w procesie pirolizy, 2) sposobu doprowadzenia surowca, 3) kierunku przepływu surowca, 4) sposobu ogrzewania komory, 5) warunków przebiegu procesu pirolizy, 6) sposobu chłodzenia gazu pirolitycznego. 3 pkt. III. Wykonaj obliczenia dotyczące czasu równoważnego: 1) odczytaj z wykresu wartość KFO n-pentanu, jeśli konwersja surowca wynosi 95%, 2) odczytaj z wykresu wartość K 5 dla temperatury procesu C, 3) oblicz czas równoważny. 3 pkt. IV. Wnioski dotyczące pracy pieca pirolitycznego: 1) określ skutek wpływu wzrostu temperatury par w rurkach pieca na czas równoważny, 2) określ skutek wpływu wzrostu ciśnienia par w rurkach na pracę pieca, 3) określ skutek wynikający z kierunku przepływu surowca przez wężownicę. Odpowiedź 33

35 Karta oceny Lp. Czynności 1 I. Opisanie budowy pieca pirolitycznego z uwzględnieniem: 1) ilości komór w piecu, 2) nazw komór, 3) budowy komory radiacyjnej: - rodzaju materiału stosowanego na wymurówkę komory, - umieszczenie rur wężownicy, - usytuowanie palników, 4) urządzenia współpracującego z piecem pirolitycznym. 2 II. Scharakteryzowanie zasady działania pieca pirolitycznego z uwzględnieniem: 1) surowca stosowanego w procesie pirolizy, 2) sposobu doprowadzenia surowca, 3) kierunku przepływu surowca, 4) sposobu ogrzewania komory, 5) warunków przebiegu procesu pirolizy, 6) sposobu chłodzenia gazu pirolitycznego. 3 III. Obliczenia dotyczące czasu równoważnego: 1) odczytanie z wykresu wartości KFO, 2) odczytanie z wykresu stałej szybkości rozkladu, 3) obliczanie czasu równoważnego. 4 IV. Wnioski dotyczące pracy pieca pirolitycznego: 1) określanie skutku wpływu wzrostu temperatury par w rurkach pieca na czas równoważny, 2) określanie skutku wpływu wzrostu ciśnienia par w rurkach na pracę pieca, 3) określanie skutku wynikającego z kierunku przepływu surowca przez wężownicę. Max liczba punktów Uzyskana liczba punktów 34

36 Załącznik Schemat pieca pirolitycznego firmy Lummus 1 rury wężownicy, 2 komora radiacyjna, 3 komora konwekcyjna, 4 wymórówka, 5 izolacja i płaszcz metalowy, 6 palniki, 7 komin. Czas równoważny dla temperatury C oblicza się ze wzoru: τ rów(t) = KFO K 5 ( T ) gdzie: τ równ(t). czas równoważny, KFO ostrość procesu pirolizy, stała szybkości rozkładu. K 5(T) 35

37 Zależność wydajności produktów pirolizy frakcji benzynowych od ostrości procesu reprezentowanej przez wartość KFO. [2] Zależność stałej szybkości rozkładu węglowodorów C 2 C 5 od temperatury [2] 36

38 7. LITERATURA 1. Bogoczek R., Kociołek-Balawajder E.: Technologia chemiczna organiczna. Surowce i półprodukty. Wydawnictwo Akademii Ekonomicznej, Wrocław Grzywa E., Molenda J.: Technologia podstawowych syntez organicznych. Tom 1 i 2. WNT, Warszawa Molenda J.: Technologia chemiczna. WSiP, Warszawa wielkotonazowe - chem - org.pdf 37