Актуальные проблемы и задачи нефтехимии

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

«УТВЕРЖДАЮ»:

И. о. проректора-начальник

управления по научной работе

_______________________

__________ _____________ 2011 г.

АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ НЕФТЕХИМИИ

Учебно-методический комплекс. Рабочая программа

для аспирантов специальности 02.00.13 Нефтехимия

очной и заочной форм обучения

«ПОДГОТОВЛЕНО К ИЗДАНИЮ»:

Автор (ы) работы _____________________________/ /

«______»___________2011 г.

Рассмотрено на заседании кафедры органической и экологической химии

«______»_____________2011 г., протокол №

Соответствует требованиям к содержанию, структуре и оформлению.

«РЕКОМЕНДОВАНО К ЭЛЕКТРОННОМУ ИЗДАНИЮ»:

Объем 11 стр.

Зав. кафедрой ______________________________/ /

«______»___________ 2011 г.

Рассмотрено на заседании УМК ИМЕНИТ

«______»_____________2011 г., протокол №

Соответствует ФГТ к структуре основной профессиональной образовательной программы послевузовского профессионального образования (аспирантура)

«СОГЛАСОВАНО»:

Председатель УМК ________________________/ /

«______»_____________2011 г.

«СОГЛАСОВАНО»:

Нач. отдела аспирантуры

и докторантуры______________________

«______»_____________2011 г.

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт математики, естественных наук и информационных технологий

Кафедра органической и экологической химии

АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ НЕФТЕХИМИИ

Учебно-методический комплекс. Рабочая программа

для аспирантов специальности 02.00.13 Нефтехимия

очной и заочной форм обучения

Тюменский государственный университет

2011

Паничев проблемы и задачи нефтехимии. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для аспирантов специальности 02.00.13 Нефтехимия. Тюмень, 2011, 11 стр.

Рабочая программа составлена в соответствии с ФГТ к структуре основной профессиональной образовательной программы послевузовского профессионального образования (аспирантура).

Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ: Актуальные проблемы и задачи нефтехимии. [электронный ресурс] / Режим доступа: http://www. *****., свободный.

Рекомендовано к изданию кафедрой органической и экологической химии. Утверждено и. о. проректора-начальника управления по научной работе Тюменского государственного университета.

ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: заведующий кафедрой органической и экологической химии, д. п.н., профессор

© Тюменский государственный университет, 2011.

© , 2011.

1.  Пояснительная записка

1.1.  Цели и задачи дисциплины

Цель дисциплины: изучение истории развития, современного состояния и перспективных направлений теоретической нефтехимии и промышленной практики химической переработки нефтяного сырья, что необходимо для эффективного освоения основной профессиональной образовательной программы послевузовского профессионального образования (аспирантура) по специальности 02.00.13 Нефтехимия и подготовки кандидатской диссертации.

Задачи дисциплины: освоение аспирантами следующих вопросов:

-  история развития нефтехимии и ее современное состояние, роль и значение нефтехимии в современной технической цивилизации;

-  теоретические и методологические проблемы современной нефтехимии;

-  перспективные направления развития нефтехимии и промышленной переработки нефтяного сырья;

-  экологические проблемы нефтепереработки.

1.2.  Место дисциплины в структуре ОПППО

Дисциплина «Актуальные проблемы и задачи нефтехимии» относится к циклу специальных дисциплин отрасли науки и научной специальности.

Для успешного освоения данной дисциплины обучающиеся должны владеть теоретическими представлениями в области строения и реакционной способности органических веществ и иметь практические навыки в области органического синтеза.

Освоение дисциплины «Актуальные проблемы и задачи нефтехимии» необходимо для выполнения диссертационного исследования.

1.3.  Требования к результатам освоения дисциплины

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

Общие компетенции

•  использование основных законов естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применение методов математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования;

•  владение основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, имение навыков работы с компьютером как средством управления информацией.

Профессиональные компетенции

•  понимание сущности и социальной значимости профессии, основных перспектив и проблем, определяющих конкретную область деятельности — нефтехимию;

•  владение теоретическими основами нефтехимии;

•  владение навыками химического эксперимента, основными синтетическими и аналитическими методами получения и исследования нефтяного сырья и нефтепродуктов;

•  представление об основных химических, физических и технических аспектах нефтехимического промышленного производства с учетом сырьевых и энергетических затрат, а также экологических проблем.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Знать: историю развития нефтехимии, роль и значение нефтехимии в современной технической цивилизации, теоретические основы нефтехимии (строение и реакционная способность органических молекул, механизмы нефтехимических реакций, основы органического анализа), основные принципы организации промышленной переработки нефтяного сырья.

Уметь: собирать и анализировать научную, технологическую и статистическую информацию; планировать научные исследования в области нефтехимии, обрабатывать экспериментальные данные, подготавливать к публикации статьи и тезисы докладов.

Владеть: современными методами экспериментальных исследований в области нефтехимии, методами математической статистики и математического моделирования, информационными технологиями, в т. ч. методами работы с компьютером и электронными базами данных.

2.  Трудоемкость дисциплины.

Дисциплина преподается в 5 семестре (3 г/о). Форма промежуточной аттестации — экзамен. Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы, 144 час.

3.  Тематический план.

Таблица 1

Тематический план

№	Тема	Всего часов	виды учебной работы и самостоятельная работа, в час.	Формы контроля
лекции	семинарские занятия	лабораторные занятия	самостоятельная работа
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Исторический очерк развития нефтехимии	16	4	–	–	12	Опрос
2	Современное состояние нефтехимии и нефтехимической промышленности	68	12	4	–	52	Доклад на семинаре Опрос
3	Экологические проблемы нефтепереработки	18	4	2	–	12	Опрос
4	Перспективы развития нефтехимии	42	14	4	–	24	Контрольная работа Опрос
	Итого:	144	34	10	–	100

Таблица 2

Планирование самостоятельной работы аспирантов

№	Темы	Виды СРС	Объем часов
обязательные	дополнительные
1	Исторический очерк развития нефтехимии	Работа с литературой, источниками	Письменный опрос (тест)	12
2	Современное состояние нефтехимии и нефтехимической промышленности	Работа с литературой, источниками Доклад на семинаре	Письменный опрос (тест)	52
3	Экологические проблемы нефтепереработки	Работа с литературой, источниками	Письменный опрос (тест)	12
4	Перспективы развития нефтехимии	Работа с литературой, источниками Доклад на семинаре	Письменный опрос (тест)	24
	ИТОГО:			100

4.  Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

№ п/п	Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин	Темы дисциплины необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
1	2	3	4
1	Подготовка диссертации	+	+	+	+

5.  Содержание дисциплины

Тема 1. Исторический очерк развития нефтехимии

Нефть и ее практическое использование. Первые методы переработки нефти (прямая перегонка, ректификация и др.), основные нефтепродукты.

Начало химической переработки нефтяного сырья. Процессы крекинга и пиролиза, производство моторных топлив. Методы получения основных полупродуктов (ацетилен, этилен и другие олефины, бензол и другие арены).

Развитие современных каталитических технологий алкилирования, окисления, полимеризации, метатезиса и др.). Исследование механизмов нефтехимических реакций.

Развитие экспериментальных методов исследования и анализа в нефтехимии.

Тема 2. Современное состояние нефтехимии и нефтехимической промышленности

Запасы и качество нефтяного сырья. Методы первичной переработки нефти и подготовки нефтяного сырья для химической переработки.

Основные направления химической переработки нефтяных углеводородов: пиролиз и крекинг, окисление, дегидрирование, галогенирование, аминирование, метатезис, карбонилирование и карбоксилирование. Основные типы продуктов и полупродуктов: высокооктановый бензин, другие моторные топлива, масла и смазки, олефины и арены, спирты, альдегиды и кетоны, карбоновые кислоты и их производные (ангидриды, сложные эфиры, нитрилы, амиды), мономеры для синтеза полимерных и композитных материалов.

Новые каталитические процессы в нефтехимии. Гетерогенный катализ, гомогенный металлокомплекный катализ, межфазный катализ.

Основные теоретические проблемы нефтехимии: методы установления детальных механизмов нефтехимических реакций, методы повышения селективности, проведение нефтехимических реакций в экстремальных условиях, повышение эффективности катализаторов и каталитических систем.

Основные проблемы нефтехимической промышленности: качество сырья и методы его подготовки, энергоемкость, отходы производства.

Тема 3. Экологические проблемы нефтепереработки

Нефть и нефтепродукты как загрязнители окружающей среды: основные источники загрязнений, поведение компонентов загрязнений (алканы, арены, ПАУ и др.) в природных условиях, токсичность.

Методы химического анализа нефтяных загрязнений и мониторинга.

Методы охраны окружающей среды в промышленной нефтехимии.

Тема 4. Перспективы развития нефтехимии

Новые методы добычи и очистки нефтяного сырья. Выделение узких фракций углеводородов, в т. ч. нормальных алканов. Тонкая очистка от воды, смол, серо - и азот-содержащих компонентов.

Разработка новых методов исследования механизмов нефтехимических реакций и способов их регулирования (методы ЯМР, ЭПР, изотопных меток, радиоактивных индикаторов и др.).

Разработка новых высокоселективных катализаторов и каталитических систем (цеолиты, полиметаллические гетерогенные нанесенные катализаторы, гетерогенные металлокомплексные катализаторы, межфазные переносчики, мицеллообразователи, ферменты и др.).

Разработка новых технологических вариантов проведения нефтехимических реакций (мембранный катализ, надкритические растворители, плазменные реакторы и др.).

Разработка безотходных комбинированных производств.

6.  Планы семинарских занятий.

Тема 2. Современное состояние нефтехимии и нефтехимической промышленности (4 час.). Основные направления химической переработки нефтяных углеводородов: пиролиз и крекинг, окисление, дегидрирование, галогенирование, аминирование, метатезис, карбонилирование и карбоксилирование. Новые каталитические процессы в нефтехимии: гетерогенный катализ, гомогенный металлокомплекный катализ, межфазный катализ. Основные теоретические проблемы нефтехимии: методы установления детальных механизмов нефтехимических реакций, методы повышения селективности, проведение нефтехимических реакций в экстремальных условиях, повышение эффективности катализаторов и каталитических систем.

Вопросы для самоконтроля

1. Перечислить основные направления химической переработки нефтяного сырья.

2. Перечислить основные продукты современной нефтехимии, области их применения и примерные объемы производства.

3. Привести примеры катализаторов и каталитических систем, широко используемых в нефтехимии, охарактеризовать их с точки зрения активности, селективности, термической стабильности, регенерации.

4. Перечислить способы проведения химических процессов в промышленной нефтехимии (технология, тип реактора, условия).

5. Сформулировать основные теоретические проблемы нефтехимии.

6. Сформулировать основные технологические проблемы нефтехимии.

Тема 3. Экологические проблемы нефтепереработки (2 час.). Нефть и нефтепродукты как загрязнители окружающей среды: основные источники загрязнений, поведение компонентов загрязнений (алканы, арены, ПАУ и др.) в природных условиях, токсичность. Методы химического анализа нефтяных загрязнений и мониторинга.

Вопросы для самоконтроля

1. Перечислить основные компоненты нефти и нефтепродуктов, а также отходов нефтехимических производств, которые являются опасными загрязнителями окружающей среды, охарактеризовать их с точки зрения токсичности.

2. Охарактеризовать основные экспериментальные методы химического анализа нефтяных загрязнений с точки зрения их чувствительности, точности, избирательности.

3. Указать основные методы борьбы с нефтяными загрязнениями природных сред (воздух, вода, почвы).

Тема 4. Перспективы развития нефтехимии (4 час.). Разработка новых методов исследования механизмов нефтехимических реакций и способов их регулирования (методы ЯМР, ЭПР, изотопных меток, радиоактивных индикаторов и др.). Разработка новых высокоселективных катализаторов и каталитических систем (цеолиты, полиметаллические гетерогенные нанесенные катализаторы, гетерогенные металлокомплексные катализаторы, межфазные переносчики, мицеллообразователи, ферменты и др.). Разработка новых технологических вариантов проведения нефтехимических реакций (мембранный катализ, надкритические растворители, плазменные реакторы и др.).

Вопросы для самоконтроля

1. Перечислить перспективные направления химической переработки нефтяного сырья, охарактеризовать их отличия, по сравнению с существующими.

2. Указать перспективные способы регулирования нефтехимических процессов и повышения их эффективности.

3. Привести примеры перспективных катализаторов и каталитических систем, охарактеризовать их отличия, по сравнению с существующими с точки зрения активности, селективности, термической стабильности, регенерации.

4. Перечислить новые прогрессивные технологии нефтехимии, отличающиеся большей эффективностью и экологической безопасностью, по сравнению с существующими.

7.  Темы лабораторных работ. (Лабораторный практикум)

Лабораторный практикум учебным планом не предусмотрен

8.  Примерная тематика курсовых работ.

Курсовые работы учебным планом не предусмотрены

9.  Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы аспирантов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины (модуля).

Основным принципом организации самостоятельной работы является комплексный подход, направленный на стимулирование у аспирантов следующих видов деятельности по получению компетенций:

–  репродуктивной – выполнение заданий по образцу с целью закрепления теоретических знаний, формирования умений и навыков (прочтение, просмотр, конспектирование, прослушивание, запоминание; ответы на вопросы для самопроверки; повторение учебного материала, решение типовых задач);

–  реконструктивной – выполнение заданий с обязательным преобразованием информации (подготовка к аудиторным занятиям, тематическим дискуссиям; подготовка сообщений, докладов и выступлений на семинарских занятиях; подбор литературы; выполнение контрольных работ; решение практических задач);

–  творческой – отбор и критический анализ информации (написание рефератов, докладов; участие в научно-исследовательской работе, выполнение специальных творческих заданий; подготовка проектов и слайдовых презентаций).

Виды СРС	Формы контроля СРС
Работа с учебной и методической литературой, электронными источниками данных (списки рекомендованной литературы в разделе 11)	Проверка и анализ конспектов лекций и учебной литературы Письменные опросы (тесты) и контрольные работы Доклады в виде презентаций на семинарских занятиях
Подготовка к семинарским занятиям (тематика в разделе 6)	Заслушивание и обсуждение устных, докладов, сообщений, выступлений Ответы на контрольные вопросы (список в разделе 6)

Перечень контрольных вопросов для экзамена

1.  Основные исторические этапы развития нефтехимии. Их краткая характеристика в аспекте теории и промышленной практики.

2.  Запасы и качество нефтяного сырья.

3.  Методы первичной переработки нефти и подготовки нефтяного сырья для химической переработки.

4.  Основные направления химической переработки нефтяных углеводородов (пиролиз и крекинг, окисление, дегидрирование, галогенирование, аминирование, метатезис, карбонилирование и карбоксилирование).

5.  Основные типы продуктов и полупродуктов: высокооктановый бензин, другие моторные топлива, масла и смазки, олефины и арены, спирты, альдегиды и кетоны, карбоновые кислоты и их производные (ангидриды, сложные эфиры, нитрилы, амиды), мономеры для синтеза полимерных и композитных материалов.

6.  Новые каталитические процессы в нефтехимии. Гетерогенный катализ, гомогенный металлокомплекный катализ, межфазный катализ.

7.  Основные теоретические проблемы нефтехимии: методы установления детальных механизмов нефтехимических реакций, методы повышения селективности, проведение нефтехимических реакций в экстремальных условиях, повышение эффективности катализаторов и каталитических систем.

8.  Основные проблемы нефтехимической промышленности: качество сырья и методы его подготовки, энергоемкость, отходы производства.

9.  Нефть и нефтепродукты как загрязнители окружающей среды: основные источники загрязнений, поведение компонентов загрязнений (алканы, арены, ПАУ и др.) в природных условиях, токсичность.

10.  Методы химического анализа нефтяных загрязнений и мониторинга.

11.  Новые методы добычи и очистки нефтяного сырья. Выделение узких фракций углеводородов, в т. ч. нормальных алканов. Тонкая очистка от воды, смол, серо - и азот-содержащих компонентов.

12.  Разработка новых методов исследования механизмов нефтехимических реакций и способов их регулирования (методы ЯМР, ЭПР, изотопных меток, радиоактивных индикаторов и др.).

13.  Разработка новых высокоселективных катализаторов и каталитических систем (цеолиты, полиметаллические гетерогенные нанесенные катализаторы, гетерогенные металлокомплексные катализаторы, межфазные переносчики, мицеллообразователи, ферменты и др.).

14.  Разработка новых технологических вариантов проведения нефтехимических реакций (мембранный катализ, надкритические растворители, плазменные реакторы и др.).

Примерная тематика контрольных работ и опросов

1. Мировые запасы нефтяного сырья; виды и объемы

2. Проблемы подготовки и очистки нефтяного сырья

3. Контроль качества нефтяного сырья

4. Основные полупродукты: алканы, алкены, ацетилен, арены

5. Каталитические системы для нефтехимических реакций

6. Новое в процессах пиролиза и крекинга

7. Новое в процессах ароматизации

8. Новое в процессах парциального окисления

9. Экологические проблемы промышленной нефтехимии

10. Энергосберегающие технологии в нефтехимии

Критерии оценки СРС:

1)  качество освоения учебного материала (умение студента использовать теоретические знания при выполнении практических задач);

2)  проработанность всех аспектов задания, оформление материала в соответствии с требованиями, соблюдение установленных сроков представления работы на проверку;

3)  степень самостоятельности, творческой активности, инициативности студентов, наличие элементов новизны в процессе выполнения заданий.

Итоги СРС подводятся во время контрольных недель, сроки которых определяются графиком учебного процесса.

10.  Образовательные технологии.

Виды учебной работы	Образовательные технологии
Аудиторные занятия	а) Чтение лекций (мультимедийные и видео-демонстрации, письменное тестирование по пройденному материалу (4 теста по 10 вопросов в каждом). б) Проведение семинарских занятий (углубленное рассмотрение учебного материала, групповое обсуждение и анализ проблем, мультимедийные демонстрации, заслушивание и обсуждение устных докладов, сообщений, выступлений, встречи с преподавателями других дисциплин). в) Интерактивные технологии (групповые дискуссии, разбор конкретных ситуаций). г) Модульно-рейтинговая технология контроля успеваемости.
Самостоятельная работа	а) Изучение учебной и методической литературы, т. ч. поиск информации в электронных сетях и базах данных, подготовка презентаций. б) Подготовка к контрольным работам в) Подготовка выступлений на семинарах (с использованием мультимедийных презентаций)

11.  Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля).

11.1. Основная литература:

1. Рябов нефти и газа. М.: Форум, 2009.

2. , Метанол и энергетика будущего: когда закончатся нефть и газ. Пер. с англ. М.: Бином. Лаборатория знаний, 2009.

3. Хроматография: инструментальная аналитика: методы хроматографии и капиллярного электрофореза. М.: Техносфера, 2009.

4. , Дильман современного органического синтеза. М.: Бином. Лаборатория знаний, 2009.

11.2. Дополнительная литература:

1. , Паничева катализ. Тюмень: Изд-во ТюмГУ. 2007.

2. Соромотин добычи нефти на таежные экосистемы Западной Сибири. Тюмень: Изд-во ТюмГУ. 2010.

3. , Тарасова риск: Анализ и оценка. М.: ИКЦ Академкнига, 2004.

4. Тетельмин окружающей среды в нефтегазовом комплексе: М.: Интеллект, 2009.

11.3. Периодические издания:

1. Вестник Омского университета.

2. Вестник Томского университета.

3. Вестник ТюмГУ.

4. Известия ВУЗов. Химия и химическая технология.

5. Известия РАН. Серия химическая.

6. Экологическая химия.

11.4. Программное обеспечение и Интернет – ресурсы:

www. *****

www. chem. msu. su/rus/program

www. *****

www. neftekhimiya. ips. *****

www. *****

12.  Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля).

50 % лекций и семинарских занятий обеспечены мультимедийными презентациями и видеофильмами. Для чтения лекций и проведения семинарских занятий необходимо наличие аудиторий, оснащенных мультимедийной техникой (компьютер, проектор и др.).

Для самостоятельной работы аспирантов необходим доступ в компьютерный класс, имеющий выход в Интернет.