Всероссийский фестиваль педагогического творчества 2015/2016 учебный год Номинация: Педагогические идеи и технологии: профессиональное образование Разработка открытого урока на тему „Получение уксусной кислоты“ Мокрушина Екатерина Гольфатовна ГБПОУ Нижнекамский нефтехимический колледж Предмет МДК 02.01 Управление технологическими процессами производства органических веществ Курс, специальность 4 курс, специальность 240113 «Химическая технология органических веществ» Дидактическая цель: Изучить получение уксусной кислоты. Развивающая цель: Способствовать формированию логического мышления. Воспитательная цель: Формировать знания о поддержании заданных параметров технологического процесса Задачи: Актуализировать знания о свойстве, применении уксусной кислоты. Изучить получение уксусной кислоты. Тип занятия: Комбинированный Методические и дидактические материалы: При подготовке к уроку Самостоятельно разработанные Рекомендованные 1. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. М.: Химия,2005,-592 с.:ил. 2. Капкин В. Д., Савинецкая Г.А., Чапурин В.И. Технология органического синтеза. М.: Химия, 2003. 400 с. 3. www.elektrolibrari. Info На уроке Самостоятельно разработанные Рекомендованные 1. Капкин В. Д., Савинецкая Г.А., Чапурин В.И. Технология органического синтеза. М.: Химия, 2003. 400 с. Педагогическая технология Компетентностный подход ПК 2.1. Подготавливать исходное сырье и материалы. ПК 2.2. Поддерживать заданные параметры технологического процесса. ПК 2.3. Выполнять требования промышленной и экологической безопасности и охраны труда. ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития. ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности. ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности. № I этап Деятельность преподавателя 1. Оргмомент. Проверить присутствующих. 2. Цель: Проверить домашнее задание. Актуализация знаний о свойствах уксусной кислоты. 3. Задача: Оценить степень освоенности ранее изученного материала: окислительное дегидрирование метанола. Актуализировать знания о свойствах и применении уксусной кислоты. (тест): 1. Какая tкип. Формальдегида? Назовите исходное вещество ?+0,5О2 => HCHO+H2O 3. Назовите побочные продукты при окислительном дегидрировании метанола? Гидрирование метанола является побочной реакцией, какие продукты образуются в ходе этой реакции? CH3OH +H2 => 4. Какой катализатор используется в контактном аппарате, работающий под Р= 0,16 МПа 5. Какая температура реакции во II стадии: превращение метанола в формальдегид? 2. Карточки с ответами сдать на проверку 4. Оценить. Каждый правильный ответ-1балла От 0-2 баллов –оценка 2; 3 балла – оценка 3 Деятельность учащихся 1. Выполнить тестовое задание 1Какая tкип. Формальдегида? 2.Назовите исходное вещество ?+0,5О2 => HCHO+H2O 3. Назовите побочные продукты при окислительном дегидрировании метанола? Гидрирование метанола является побочной реакцией, какие продукты образуются в ходе этой реакции? CH3OH +H2 => 4. Какой катализатор используется в контактном аппарате, работающий под Р= 0,16 МПа 5. Какая температура реакции во II стадии: превращение метанола в формальдегид? 2. Сдать карточки с ответами на проверку, Проверить правильность ответов Актуализировать знания о свойствах уксусной кислоты: Записывают свойства уксусной кислоты: Уксусная кислота имеет кислую среду, т.к. при погружении лакмусовой бумаги в уксусную кислоту, индекатор окрашивается в красный цвет. СН3СООН= СН3СОО-+Н+ 4 балла – оценка 4 до 5 баллов – оценка 5 Историческая справка Уксус можно смело назвать самой популярной в мире приправой к пище. Во все пищевые культуры Запада и Востока, Старого и Нового Света, уксус вошел издавна и существует поныне. Ценность его подтверждается еще и тем, что традиционно уксус получали из того сырья, что было доступно: в Западной Европе и Центральной Азии – из винограда, в Англии – из ячменного солода, в Китае и Японии – из риса, в Америке – из тростникового сахара, на островах Океании – из кокосового молока. Считается, что впервые уксус был получен из финикового вина примерно 10 тысяч лет назад в Египте. В эпоху бурного развития науки и промышленности удешевление продукции встало во главу угла, что способствовало появлению органического синтеза. Так в 1898 г К.А. Гофманом впервые была получена синтетическая уксусная кислота. СВОЙСТВА(опыты) 1. Уксусная кислота имеет кислую среду, т.к. при погружении лакмусовой бумаги в уксусную кислоту, индекатор окрашивается в красный цвет. СН3СООН= СН3СОО-+Н+ 2. Если добавить мел в укс кислоту выделяется СО2 2 H3COOH+CaCO3=(CH3COO)2Ca+H2O+CO2 Запишите реакцию, которую вы видете на экране. 3. При взаимодействии Znс укс кислотой выделяется водород. Запишите реакцию 1. Если добавить мел в укс кислоту выделяется СО2 2 H3COOH+CaCO3=(CH3COO)2Ca+H2O+CO2 Запишите реакцию, которую вы видете на экране. 2. При взаимодействии Znс укс кислотой выделяется водород. Запишите реакцию 2 H3COOH+Zn =(CH3COO)2 Zn + H2 3. Т крист укс кислоты 16,6 С 4. Т кип 118С Актуализировать знания об области применения уксусной кислоты, записать их. 2 H3COOH+Zn =(CH3COO)2 Zn + H2 4. Т крист укс кислоты 16,6 С 5. Т кип 118С ПРИМЕНЕНИЕ Уксусная кислота и, соответственно, возможности ее применения в отдельных производствах, может различаться по степени концентрации. Делиться она на пищевую, то есть уксус (3-15%), и техническую – уксусную эссенцию (70-80%) и ледяную (100%). № II этап Деятельность преподавателя Изучение нового материала Цель: Изучить получение уксусной кислоты: способы получения, технологическую схему, реакционные узлы. (лекция +сотрудничество) Деятельность учащихся Изучают получение уксусной кислоты. Записывают свойства уксусной кислоты: Изучают и записывают способы получения уксусной кислоты: 1)Получение из метана СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ: Уксусную кислоту можно получать следующими способами: 1) Получение из метана 2)Получение из этилена 3)Получение из бутана 2) Получение из этилена 3) Получение из бутана Изучают технологическую схему получения уксусной кислоты Окисление проводят в реакторе 1 из нержавеющей стали при температуре 160-1900С и давлением 4,8 МПа. Воздух подается в нижнюю часть реактора в таком количестве, чтобы содержание кислорода в отдувочном газене привышало 4 % об. Парогазовая смесь и непрорегировавшие углеводороды поступают в конденсационную систему 2-5, где утилизируется тепло с получением вторичного пара. Наиболее перспективным является последний метод, так как бутан Сконденсировавшиеся продукты возвращаются в является компонентом природного газа и попутных нефтяных газов, а зону реакции. Оксидат из реактора поступает в уксусная кислота получается в одну стадию. ректификационную колонну 7, где отделяются нейтральные кислородсодержащие продукты, СХЕМА Окисление проводят в реакторе 1 из нержавеющей стали возвращаемые на доокисление в реактор 1. В колонне 11 происходит отделение воды и кислот при температуре 160-1900С и давлением 4,8 МПа. Воздух С1-С4, а кубовый остаток колонны 9, пройдя блок подается в нижнюю часть реактора в таком количестве, выделения янтарной кислоты 10, поступает на чтобы содержание кислорода в отдувочном газене привышало 4 % об. Парогазовая смесь и непрорегировавшие повторное окисление. Товарные муравьиная, уксусная и пропионовая кислоты выделяются углеводороды поступают в конденсационную систему 2-5, азеотропной и обычной ректификацией (блок 13— где утилизируется тепло с получением вторичного пара. 15). Суммарный выход кислот С1—С3 и янтарной Сконденсировавшиеся продукты возвращаются в зону кислоты в расчете на превращенный бензин реакции. Оксидат из реактора поступает в ректификационную колонну 7, где отделяются нейтральные составляет 100—110%, причем в зависимости от технологии проведения процесса и применяемого кислородсодержащие продукты, возвращаемые на сырья на долю уксусной кислоты приходится 60— доокисление в реактор 1. В колонне 11 происходит отделение воды и кислот С1-С4, а кубовый остаток колонны 75% от суммарного выхода товарных продуктов. Отвечают на вопросы: 9, пройдя блок выделения янтарной кислоты 10, поступает 1 Что будет, если увеличить подачу воздуха Р-1? на повторное окисление. Товарные муравьиная, уксусная и 2Как отводиться тепло реакции пропионовая кислоты выделяются азеотропной и обычной 3 К какому процессу по тепловому эффекту ректификацией (блок 13—15). Суммарный выход кислот относится реакция окисления бутана? С1—С3 и янтарной кислоты в расчете на превращенный 4. Как вы думаете влияет ли выбор времени бензин составляет 100—110%, причем в зависимости от реакции окисления на процесс? технологии проведения процесса и применяемого сырья на долю уксусной кислоты приходится 60—75% от суммарного 5 Поссмотрите на схему и на реакцию процесса окисления бутана и назовите какие побочные выхода товарных продуктов. Вопросы по схеме 1 Что будет, если увеличить подачу воздуха Р-1? 2Как отводиться тепло реакции 3 К какому процессу по тепловому эффекту относится реакция окисления бутана? 4. Как вы думаете влияет ли выбор времени реакции окисления на процесс? 5 Поссмотрите на схему и на реакцию процесса окисления бутана и назовите какие побочные продукты образуются при получении уксусной кислоты? 6 Что будет, если увеличить подачу пара в колонну К-6? продукты образуются при получении уксусной кислоты? 6 Что будет, если увеличить подачу пара в колонну К-6? Изучить реакционные узлы,записать способы отвода тепла, выполнить задание: определить принцип действия реакционного узла и его название, определить какой реакционный узел соответствует технологической схеме. РЕАКЦИОННЫЕ УЗЛЫ В качестве промышленных реакторов наибольшее применение получили барботажные колонны высотой до 1015м и диаметром до 2-3 м. Поскольку карбоновые кислоты колонный реактор корродируют обычную сталь, для изготовления аппаратуры периодического действия с выносным применяют алюминий, титан или некоторые легированные охлаждением стали. Важным обстоятельством является способ отвода большого количества выделяющегося тепла.: 1. За счет системы с внутренними теплообменниками, что усложняет конструкцию реактора. 2. Более предпочтительны реакторы с выносными теплообменниками и циркуляцией жидкости через них. 3. Еще выгоднее отводить тепло за счет испарения Колонный реактор непрерывного действия исходного углеводорода или растворителя, которые конденсируют из отходящего газа в обратном конденсаторе и возвращают в реактор. Дать задание на листах А4: Необходимо изучить реакционные узлы,записать способы отвода тепла, выполнить задание, определить какой реакционный узел соответствует технологической схеме каскад колонн с охлаждением за счет испарения Тарельчатая колонна № III этап IV этап Деятельность преподавателя Закрепление полученных знаний Цель: Обобщить и освоить полученные знания. (ответы на тест + оценивание+получение информации об уровне усвоения материала) После ознакомления с теорией провожу опрос: 1. Какая tкип. уксусной кислоты? 2. Получение уксусной кислоты окислением бутана является: 3. При каких технологических параметрах проводят процесс окисления бутана? 4. Какой окислитель используется в реакции окислении бутана? 5.Какой реакционный узел используется в технологической схеме? Деятельность учащихся Выполнить тест: 1.Какая tкип. уксусной кислоты? Рефлексия усвоенного материала, домашнее задание. Цель:. Повторение изученного материала, итоги занятия, домашнее задание Домашнее задание: 1) 173-174. лекция Записывают, отвечают. 2Получение уксусной кислоты окислением бутана является: 3При каких технологических параметрах проводят процесс окисления бутана? 4Какой окислитель используется в реакции окислении бутана? 5 Какой реакционный узел используется в технологической схеме??