297
з історії

132
учня

72
для 11 классу

244
відкореговано


Вашій увазі

415
кейсів
Останнє оновлення:
24.01.2017


Кейс-урок «Боротьба не на життя, а на нафту»
Кейс-урок «Боротьба не на життя, а на нафту»

Курс: Основи підприємництва

Рівень (клас): 11

Тема: Сучасне розуміння ефективного використання ресурсів на противагу ресурсній економіці

Мета: Вивчити унікальність нафти як природного і економічного ресурсу, а також хімічної сировини для виробництва різноманітної продукції; сучасні технології переробки нафти. З'ясувати економічні механізми ціноутворення і перспектив.

Яка інформація мене тут чекає?

  • Що виробляють з нафти і чому такий ажіотаж у світі?
  • Що є нафтою з точки зору хімії?
  • Які технології переробки і транспортування нафти?
  • Як формується ціна нафти, і звідки взялися її сорти?
  • Які фундаментальні і практичні знання мені згодяться?
  • Що таке енергетична криза, як її здолати?
6 розгорток з предметів, явищ та практик:
Вступ

Нафта – один з найнеобхідніших і найсуперечливіших природних ресурсів Землі. Вона – сировина для виробництва багатьох важливих для людства продуктів, «кров» економіки. І вона ж – джерело екологічних проблем.

Динаміка цін на нафту лихоманить світову економіку і є «яблуком розбрату» для корпорацій і держав, що запускає механізм енергетичних криз. Нафта – джерело жорсткої економічної боротьби і бажаний в ній приз.

У попередні десятиліття ціна на нафту підвищувалася з 10 до 120 доларів за барель, а зараз знижується майже до первинної величини. З чим це пов'язано? З нафти виробляють багато важливих товарів: паливо різного типу, пластмаси, ліки, спирти, тканини, плівки, медичні препарати і багато іншого.

 

Чому ж зараз лихоманить світ? Тому що об'єми видобутку, транспортування і цін регулюються штучно і політично, у зв'язку з чим слабо задіяні ринкові механізми і саморегулювання. Це робить проблеми з нафтою ще актуальнішими.
Хімія

Що ж таке нафта з точки зору хімії? Нафта – це суміш вуглеводнів, сірчистих, кисневих і азотистих з'єднань, горюча речовина. Колір нафти вар'юється в буро-коричневих тонах: від брудно-жовтого до темно-коричневого, майже чорного. Інколи вона буває чорного кольору, зрідка зустрічається нафта, забарвлена в світлий жовто-зелений колір, і навіть безбарвна, а також насичена зелена нафта. Має специфічний запах, що також вар'юється від легкого приємного до важкого і дуже неприємного. Колір і запах нафти в значній мірі обумовлені присутністю азот-, сіро- і кисневмісних компонентів, які концентруються в змащувальному мастилі і нафтовому залишку. Більшість вуглеводнів нафти в чистому вигляді позбавлені запаху і кольору:

 

Що ж входить до її складу? По-перше, граничні вуглеводні в різному агрегатному стані:

• Газоподібні парафінові вуглеводні, від метану до бутану включно, присутні в нафті в розчиненому стані, і при виході нафти на поверхню виділяються з неї у вигляді попутних газів.

• Рідкі парафінові вуглеводні, від гептана до пентадекана включно, складають основу рідкої частини нафти.

• Тверді парафінові вуглеводні (від гексадекана), які розчинені в нафті і можуть бути виділені з неї.

 

Нафтенові вуглеводні – ще один компонент нафти. Нафтени об'єднують циклопарафінові з'єднання: моно- і поліциклічні. Атоми вуглецю в них з’єднані простим одинарним зв'язком в циклічні структури, що найчастіше містять каркас з п'яти та шести вуглецевих атомів.

Зазвичай у нафті може знаходитися до 80% циклопарафінів. Нафтени мають вищу температуру кипіння і плавлення, ніж метанові вуглеводні з тим же числом атомів вуглецю.

 

Ароматичні вуглеводні, вміст яких в нафті може доходити до 35%, мають вищу температуру кипіння, ніж нафтенові компоненти вуглеводневої частини нафти. Цей клас з'єднань особливо бідний воднем і володіє вищою термічною стійкістю. Ароматичні вуглеводні представлені в нафті моно- і поліциклічними з'єднаннями.

 

Характерною складовою нафти є смолисто-асфальтові речовини. Асфальтенами є тверді речовини темно-бурого або чорного кольору. При t 250-300°С вони переходять в пластичний стан, піняться, а при більш високій температурі розкладаються з утворенням коксу і газу.

Зазвичай асфальтени утворюють між собою міцні асоціати, до складу яких входять 4-5 молекул. Середній елементний склад асфальтенів (% з маси): вуглець – 80-84%, водень – 7,5-8,5%, сірка – 4,6-8,3%, кисень – до 6%, азот – 0,4-1% та інші елементи, а також метали (залізо, нікель, кобальт, натрій, магній, ванадій і т.д.).

 

Органічні кислоти нафти представлені низкою речовин різної будови. Нафтові кислоти – це, в основному, суміш аліфатичних і нафтенових кислот. Основну масу нафтових кислот складають похідні моноциклоалкани, які отримали назву нафтенових кислот. Вміст їх у нафті коливається від слідів до 3% (найбільша кількість у середній фракції). Більшість нафтенових кислот є похідними циклопентану, що переважає, і циклогексану. В окремих випадках в нафті можуть бути виявлені органічні кислоти з ароматичним кільцем в молекулі. У важких фракціях містяться кислоти, що є похідними гібридних вуглеводнів.

 

Саме цей найширший перелік речовин дає можливість отримувати різноманітну продукцію в результаті переробки нафти.

Питання:


Поміркуйте, як властивості окремих компонентів можуть впливати на властивості нафти?

Технології

Технології, пов'язані з нафтою, – це, перш за все, технології нафтовидобування і переробки.

Технології нафтовидобування.

Нафту добувають різними способами. Вибір способу залежить від особливостей родовища і його рентабельності:

 

Схематично видобуток нафти методом газліфта можна змалювати так: під тиском подається газ (наприклад, вуглекислий), який витісняє нафту з пласта. Нафта, яка була витиснена, добувається традиційною установкою насосно-компресорного типу.

 

Вибір способу видобутку також залежить від тиску в нафтоносному пласті:

 

При послідовному застосуванні всіх трьох способів нафтовидобування мінімальний коефіцієнт видобутку складає 40%, максимальний – 60%. Нафта не витягується повністю. Тому її можна віднести до «умовно-вичерпного ресурсу». Це актуально на даному етапі розвитку технології. У майбутньому слід очікувати появи таких технічних засобів, які дозволять витягувати залишки нафти досить економічним способом.

Технології нафтопереробки

Технології переробки залежать, перш за все, від того, який продукт необхідно отримати в результаті:

 

Послідовні етапи переробки дозволяють отримати різні продукти залежно від умов процесу (температура, тиск, апаратне оформлення):

 

Найпоширеніші процеси – ректифікація, крекінг і риформінг.

Ректифікація – процес розділення багатокомпонентних сумішей за рахунок масо- і теплообміну між парами і рідиною, що рухаються у протилежних напрямках. Крекінг – високотемпературний процес переробки нафти з метою отримання продуктів з меншою молекулярною масою. Протікає з розривом зв'язків С-С. Буває каталітичним і термічним. Риформінг – процес здобуття високоякісних бензинів і ароматичних вуглеводнів. Молекули не розщеплюються, а перетворюються. Застосовують 3-4 реактори з температурою від 350ºС до 520ºС і каталізатори: платина, реній, іридій, германій. Одержують бензин з октановим числом 90-95.

 

Питання:


З якими продуктами нафтопереробки вам доводилося стикатися і де?

Географія

Нафта – природний ресурс. Його географія складається з:

а) розвіданих запасів (родовищ);

б) нафтовидобування і експорту нафти;

в) імпорту нафти.

Саме ці три складові і формують весь «кругообіг» нафти в природі, промисловості і економіці.

Найбільші запаси нафти – 17,9% всіх світових запасів – знаходяться на території Саудівської Аравії. Запаси нафти у цій країні складають понад 262,6 млрд барелів. Венесуела є другою країною в світі за розмірами нафтових запасів. Об'єм її запасів складає близько 211,2 млрд т нафти (14,4% загальносвітових).

Розподіл запасів нафти в світі наступний:

 

Один з перспективних напрямків нафтовидобування, що розвивається, – видобуток шельфової нафти. Родовища шельфової нафти поширені на всій земній кулі:

 

Для нафтовидобування з шельфів одним з важливих чинників є право на розробку – приналежність шельфу тій або іншій державі. Інколи шельф (і шельфові запаси нафти) стають предметом неабиякої боротьби.

Шельф – вирівняна частина підводної околиці материка, що примикає до суші і характеризується спільною з нею геологічною будовою. Кордонами шельфу є берег моря або океану і так звана «брівка» (різкий перегин поверхні морського дна — перехід до материкового схилу). Загальна площа шельфів – близько 32 млн км².

Країни-лідери нафтовидобування і їх частка в світовому видобутку нафти:

 

Природно, що країни-лідери нафтовидобування є і основними країнами-експортерами нафти. Нафта є світовим стратегічним енергоресурсом. Експортери зазвичай залежать від покупців-імпортерів нафти. А імпортери завжди знаходяться в залежності від постачальників і світових цін на нафту. Кожна країна прагне мати власні родовища або, принаймні, бути надійними постачальниками. Деякі користуються географічним положенням і тим самим знижують для себе тариф на сировину при його транзиті через свою територію. Загалом, кожна окремо взята держава прагне максимально вигідно використовувати ті умови, які вже існують.

Які ж країни купують нафту (імпортують) і які з імпортерів – лідери?

Згідно з джерелом topglobus.ru/sravnenie-stran-po-neft-import «місця» розподілилися так:

 

Деякі країни фігурують і в списку експортерів, і в списку імпортерів нафти. Найчастіше це пояснюється не лише політикою окремих компаній, але і регулюванням нафтової галузі на державному рівні. Крім того, існує і міжнародна регуляція процесів експорту-імпорту нафти.

Організація країн-експортерів нафти (The Organization of the Petroleum Exporting Countries; ОПЕ́К,OPEC) – це міжнародна міжурядова організація, створена нафтовидобувними країнами з метою стабілізації цін на нафту. До складу ОПЕК входять 12 країн: Іран, Ірак, Кувейт, Саудівська Аравія, Венесуела, Катар, Лівія, Об'єднані Арабські Емірати, Алжир, Нігерія, Еквадор і Ангола. Штаб-квартира знаходиться у Відні.

Запаси нафти країн, що входять до ОПЕК, на цей час складають 1 199,71 млрд барелів. Країни-члени ОПЕК контролюють близько 2/3 світових запасів нафти. На їх пайку припадає приблизно 35% від всесвітнього видобутку або половина світового експорту нафти.

Країни-члени ОПЕК:

 

ОПЕК об'єднує країни, які часто мають протилежні інтереси. Саудівська Аравія та інші країни Аравійського півострова належать до малонаселених, проте володіють величезними запасами нафти, крупними інвестиціями з-за кордону. Для інших країн-членів ОПЕК, наприклад, Нігерії і Венесуели, характерні висока чисельність населення і низький рівень життя. Ці найбільш бідні країни реалізують дорогі програми економічного розвитку і мають величезну заборгованість. Вони вимушені добувати і продавати значні об'єми нафти, особливо в тому випадку, якщо ціна сирої нафти знижується.

Хоча країни ОПЕК успішно домовляються про квоти на видобуток нафти, в рамках ОПЕК не існує механізмів контролю і регулювання їх дотримання. Тому квоти часто не дотримуються. Інколи на деякі країни накладаються ембарго (заборона) на видобуток і продаж нафти з політичних причин. Наприклад, таке ембарго з 1974 року діяло відносно Ірану через його ядерну програму. Як тільки ядерна проблема була вирішена на початку 2016 року, ембарго з Ірану було зняте, і ця країна отримала можливість реалізовувати величезні об'єми нафти і ще значною мірою знижувати світові ціни на нафту.

Інфраструктура

Для процесів «експорту-імпорту» нафти важливе транспортування. Воно є сполучною ланкою не лише між країнами, але і між родовищами і місцями переробки, між місцями переробки і споживачами продуктів переробки нафти.

Перший тип транспортування – перевезення за допомогою танкерів або цистернами залізничним транспортом.

Танкери – морські або річкові вантажні судна для транспортування нафти і нафтопродуктів наливом. Об'єм від 10 тис. до 500 тис. т. Бувають танкери загального призначення і супертанкери. Супертанкери перевищують за розмірами інші типи кораблів:

 

Найбільший у світі супертанкер – Knock Nevis.

Другий тип транспортування – нафтопроводи магістрального або промислового типу.

 

Нафтопровід – це не лише тисячокілометрові розгалуження труб великого або малого перетину. У його склад також входять:

• Трубопровід з запірною арматурою.

• Антикорозійний захист.

• Спорудження технологічного зв'язку.

• Засоби контролю і механіки труб.

• ЛЕП для управління запірною арматурою.

• Протипожежні засоби.

• Резервуари для зберігання нафти.

• Амбари для аварійного випуску нафти.

• Будівлі служби експлуатації.

• Насосні станції.

• Пункти підігрівання нафти і нафтопродуктів.

Згідно з джерелом iv-g.livejournal.com/853361.html карта нафтопроводів виглядає так:

 

Обидва види транспортування утворюють єдину глобальну нафтову транспортну систему.

Економіка

Як же формується ціна на нафту? Під ціною бареля нафти (158,988 л) розуміють ціну північно-морської нафти марки Brent, американської нафти WTI або нафти Dubai Crude. Сорти нафти були «вигадані», щоб спростити експорт. Це «маркерні» сорти. Зазвичай їх визначають за родовищем:

 

Собівартість нафти складається з:

• Витрат на пошук і розробку родовищ.

• Витрат на виробництво, ренту і податки.

• Транспортні витрати.

• Для шельфових родовищ враховують процес виведення нафтових платформ та устаткування.

 

З процесів взаємної регуляції, які відбуваються між складовими «Видобуток»-«Ціна»-«Експорт»-«Інфраструктура»-«Імпорт»-«Переробка», періодично виникають такі явища, як енергетичні кризи, як результат порушення балансу в цьому ланцюжку з економічних, природних або політичних причин.

Останніми роками світ спостерігає, як ціна на нафту послідовно зменшується з 120 до 30-20 доларів за барель. У багатьох виникає питання, чому в такій самій пропорції не знижується ціна на бензин?

Відповідь полягає у нелінійній залежності, на що є декілька причин:

а) транспортування палива не в прямій пропорції залежить від того, яка його вартість: перевезли 100 т в одному випадку, і 100 т в іншому – ціна майже однакова;

б) переробка палива, логістика і менеджмент на нафтопереробному заводі майже не змінюються.

Це називається умовно-постійні витрати і умовно-змінні витрати. Перші не залежать від ціни на нафту, наприклад, зарплата менеджера заводу. Другі – залежать. Наприклад, витрати на геологорозвідку і видобуток.

Цікаво, що навіть при 10 доларах за барель нафту вигідно добувати і продавати! Це означає, що її рентабельність і запас міцності ціни досить високі. Причини можна шукати у відносно низькій собівартості, а також в тому, що за традицією нафта продається по ф’ючерсним договорам, тобто задовго наперед.

Буває, що добувають нафту з високими витратами, але продають нижче собівартості за 10-20-30 доларів, тому що зупиняти виробництво ще дорожче. Крім того, в розрахунках задіяно не лише бензин, як кінцева продукція, а й сільське господарство, хімія, тканини, будматеріали, машинобудування і т.д.

Структура ціни літра бензину.

Ціна палива складається з трьох блоків: собівартість, фіскальна складова і прибуток. Співвідношення між цими блоками наступне: приблизно 30% — це собівартість товару, половина ціни переходить у скарбницю, 20% складає сукупний прибуток на всіх етапах руху товару «від свердловини до пістолета».

Податки включають: податок на видобуток корисних копалин, ренту, акциз, податок на прибуток та інші відрахування.

Собівартість включає витрати на видобуток, транспортування, переробку, зберігання на проміжних нафтобазах, утримання АЗС та інші витрати, пов'язані з прямими і непрямими витратами, що супроводжують весь виробничий цикл «від свердловини до пістолета».

Звичайно, для кожного окремо взятого заводу, регіону або країни вартість переробки або транспортування можуть істотно відрізнятися один від одного.

Собівартість товару досить прихована, непрозора цифра, захищена грифом «комерційна таємниця». Проте аналітики нафтового ринку оцінюють її, приблизно, як 30% в ціні літра палива.

Прибуток складає приблизно 20-25%. На перший погляд, він невиправдано високий. Але, враховуючи, що ця цифра «розподілена» по всьому виробничому ланцюжку — видобуток, переробка, зберігання, перепродаж і власне реалізація на бензоколонках, то він може бути дійсно реальним.

 

Прибуток складає 0,2 долари.

Податки досягають 0,5 доларів.

Всього вартість 1 л бензину складає 1,0 долар.

Структура цієї ціни:

 

Якою б не була ціна на нафту, історичний досвід енергетичних криз змушує шукати альтернативні джерела сировини і енергії, які змогли б замінити нафту, або, хоча б, зменшити її монопольну роль.

Екологія

 

Екологічні наслідки розливів нафти складно підрахувати. Це пояснюється тим, що нафтове забруднення порушує багато природних процесів і взаємозв'язків, змінює умови проживання всіх видів живих організмів і накопичується в біомасі:

 

І видобуток нафти, і її транспортування істотно впливають на навколишнє середовище і, перш за все, на воду, атмосферне повітря і літосферу. Одним з найбільших забруднювачів атмосферного повітря при видобутку нафти є попутний газ, який поряд з фракціями легких вуглеводнів містить сірководень. Мільйони кубометрів попутного газу десятки років спалювалися на факельних установах, що призвело до утворення сотень тисяч тонн оксиду азоту, оксиду вуглецю, діоксиду сірки і продуктів неповного згоряння вуглеводнів. Весь процес видобутку, транспортування і переробки нафти щільно «зав'язаний» на боротьбі економічної необхідності і екологічної доцільності. Це ще один аргумент на користь пошуку більш екологічних технологій для переробки нафти або альтернативних джерел енергії і сировини.

Завдання:


Знайдіть інформацію про один з випадків розливу нафти за останній час і підготуйте невелику презентацію або повідомлення.

Підведення підсумків уроку:

Назва

Зміст

1

Результати кейс-уроку можна доповнити такими знахідками учнів:

 

2

Які 3 сайти допомогли знайти важливу інформацію?

http://edufuture.biz

http://proekt-novikov.ru/?page_id=183

http://naftowed.narod.ru/kart.htm

3

На допомогу учню і коучу:

http://edufuture.biz

http://mapoftheworld.ru/karta-mira/ekonomicheskaya/dobycha-nefti-na-karte-mira.shtml

http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/1057098

http://img.encyc.yandex.net/illustrations/bse/pictures/02562/976200.jpg

4

Де знаходити інформацію для кейсу:

http://edufuture.biz

http://www.icosamedia.com/2013/06/connect-collaborate-oil-gas-industry-perspective

http://fuel-systems.ru/him-sostav-nefti.html

http://proekt-novikov.ru/?page_id=183

http://naftowed.narod.ru/kart.htm

http://topmira.com/goroda-strany/item/135-oil-production

http://mapoftheworld.ru/karta-mira/ekonomicheskaya/dobycha-nefti-na-karte-mira.shtml

http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/1057098

http://img.encyc.yandex.net/illustrations/bse/pictures/02562/976200.jpg

http://ria.ru/documents/20090605/173349317.html

http://beloil.ucoz.ru/load/chto_takoe_opek/1-1-0-2

5

Локація проведення кейс-уроку:

Кейс-урок проходитьу класі. Можливе проведення в музеї, бібліотеці.

6

Змагання:

Команди хлопчиків і дівчаток.

Рахунок склав:….

Завдання для них:

  1. Які продукти нафтопереробки вам відомі? Як їх отримують?
  2. Які хімічні речовини, що входять до складу нафти, вам відомі? (Яка команда дасть найбільше правильних варіантів)

7

Домашнє завдання:

Провести міні-дослідження: знайти інформацію про одне з родовищ нафти, дати його характеристику, використовуючи отримані знання. За результатами підготувати доповідь або презентацію.

8

Тривалість:

90 хвилин (спарений урок).

 

9

Можливість схеми заняття з учнем-дублером: 

Можливо.

10

Отримані знання і напрацьовані компетенції:

Знання про хімічний склад нафти і фізико-хімічні основи нафтопереробки.

Знання про способи нафтовидобування.

Знання про економічні аспекти, що пов'язані з нафтою.

11

Теги:

Нафта, парафінові, нафтенові, ароматичні вуглеводні, смолисто-асфальтові речовини, органічні кислоти, нафтова свердловина, нафтова шахта, газліфт, ректифікація, крекінг, риформінг, нафтопровід, танкер, експорт, імпорт, сорт нафти, барель, енергетична криза.

12

Автори:

Грабовська Лариса Леонідівна

13

Брали участь в апгрейді кейсу:

 
The End

«Знання завжди повинні бути свіжими!»

Цікаві факти

Протягом життя у людини виділяється така кількість слини, що нею можна заповнити два басейни середньго розміру.

Знайшли помилку? Виділіть текст та натисніть Ctrl + Enter, ми будемо Вам дуже вдячні!

Знайшли помилку? Виділіть текст та натисніть Ctrl + Enter, ми будемо Вам дуже вдячні!