„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MINISTERSTWO EDUKACJI

NARODOWEJ

Zofia Jakubiak

Wytwarzanie i oczyszczanie surowego gazu syntezowego
311[31].Z4.03

Poradnik dla nauczyciela

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2006

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1

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].Z4.03

„Wytwarzanie i oczyszczanie surowego gazu syntezowego” zawartego w modułowym
programie nauczania dla zawodu technik technologii chemicznej 311[31].

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2006

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie
2. Wymagania wstępne
3. Cele kształcenia
4. Przykładowe scenariusze zajęć
5. Ćwiczenia

5.1. Składniki surowego gazu syntezowego. Wykorzystanie wodoru, tlenku

węgla oraz ich mieszanin w procesach rafineryjnych, w syntezie
amoniaku,w syntezach organicznych

3
5
6
7
14

14

5.1.1. Ćwiczenia

5.2. Technologia wytwarzania gazu syntezowego metodą zgazowania

14
16

5.2.1. Ćwiczenia

5.3. Schemat ideowy powiązań wytwórni zasadniczych i instalacji

pomocniczych w zakładzie zgazowania węgla. Absorpcyjne odsiarczanie
surowego gazu syntezowego z procesów zgazowania
5.3.1. Ćwiczenia

5.4. Dwustopniowe odsiarczanie gazu ziemnego z gazociągów

5.4.1. Ćwiczenia

5.5. Chemizm konwersji metanu z parą wodną

5.5.1. Ćwiczenia

5.6. Wytwarzanie surowego gazu syntezowego w procesie konwersji

wysokometanowego gazu ziemnego z parą wodną
5.6.1. Ćwiczenia

5.7. Korygowanie składu gazu syntezowego

5.7.1. Ćwiczenia

6. Ewaluacja osiągnięć uczniów
7. Literatura

16

17
17
19

19
21

21

23
23
26
26
28
40

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3

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 jednostce modułowej „Wytwarzanie i oczyszczanie surowego gazu syntezowego”.

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,

−

schemat zgazowywacza.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4

311[31].Z4

Technologia wytwarzania

półproduktów i produktów

organicznych

311[31].Z4.06

Wytwarzanie chlorku

winylu

i rozpuszczalników

chloroorganicznych

311[31].Z4.08

Wytwarzanie

polimerów

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].Z4.10

Komponowanie

wysokooktanowych

benzyn

bezołowiowych

311[31].Z4.09

Wytwarzanie fenolu

i acetonu z kumenu

311[31].Z4.01

Wytwarzanie

produktów naftowych

i surowców

petrochemicznych

311[31].Z4.05

Wytwarzanie

produktów

alkilowania

311[31].Z4.07

Wytwarzanie styrenu

z etylobenzenu

Schemat układu jednostek modułowych

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej, uczeń powinien umieć:

−

korzystać z różnych źródeł informacji,

−

czytać tekst ze zrozumieniem,

−

zapisywać równania reakcji,

−

wykonywać obliczenia stechiometryczne,

−

obliczać wydajność reakcji,

−

stosować podstawowe pojęcia fizyczne: absorpcja, desorpcja,

−

stosować pojęcia: proces egzotermiczny, endotermiczny,

−

wskazać czynniki wpływające na równowagę podanej reakcji odwracalnej,

−

określić wpływ katalizatora na szybkość reakcji chemiczne,

−

dokonać selekcji i analizy informacji podanych w formie wykresów, tablic.

−

posługiwać się dokumentacją techniczną i technologiczną,

−

konstruować schematy ideowe.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji jednostki modułowej, uczeń powinien umieć:

−

rozróżnić pojęcia: surowy gaz syntezowy, gaz syntezowy o składzie potrzebnym
w określonych syntezach, konwersja, stopień konwersji,

−

zaprojektować proste schematy ideowe wskazujące możliwości wytwarzania surowego
gazu syntezowego z różnych surowców,

−

określić różnice w procesach zgazowania węgla, zgazowania ciężkich półproduktów
i pozostałości z przeróbki ropy naftowej,

−

uzasadnić konieczność odsiarczania surowego gazu syntezowego otrzymywanego
w procesach zgazowania oraz gazu ziemnego z gazociągów przed jego konwersją na gaz
syntezowy,

−

zinterpretować chemizm wytwarzania surowego gazu syntezowego przez katalityczną
konwersję metanu z parą wodną,

−

scharakteryzować budowę i zasady działania aparatów i urządzeń stosowanych
w procesie wytwarzania surowego gazu syntezowego przez katalityczną konwersję
metanu z parą wodną,

−

posłużyć się uproszczonym schematem technologicznym wytwarzania surowego gazu
syntezowego przez katalityczną konwersję metanu z parą wodną,

−

określić

kierunki

wykorzystania

poszczególnych

składników

surowego

gazu

syntezowego,

−

scharakteryzować powiązania technologiczne między wytwórniami gazu syntezowego
metodą zgazowania a zintegrowanymi z nimi kompleksami instalacji wytwarzania siarki
odzyskiwanej,

−

zaprojektować schematy ideowe różnych wariantów technologicznych korygowania
składu surowego gazu syntezowego,

−

scharakteryzować proces katalitycznej konwersji tlenku węgla z para wodną,

−

przedstawić budowę i zasadę działania reaktora katalitycznej konwersji tlenku węgla
z parą wodną,

−

określić sposoby regulacji parametrów wytwarzania i oczyszczania surowego gazu
syntezowego,

−

określić wpływ wytwórni gazu syntezowego na stan środowiska przyrodniczego,

−

określić cel oczyszczania gazu syntezowego,

−

ocenić stopień zagrożenia środowiska pracy podczas eksploatacji urządzeń wytwórni
gazów syntezowych,

−

zastosować zasady bhp, ochrony ppoż. oraz ochrony środowiska obowiązujące
na stanowiskach pracy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

7

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 i oczyszczanie surowego gazu syntezowego 311[31].Z4.03

Temat: Projektowanie schematów ideowych wytwarzania surowego gazu syntezowego

z różnych surowców.

Cel ogólny: kształtowanie umiejętności planowania kolejności operacji technologicznych
w procesach wytwarzania surowego gazu syntezowego.

Po zakończeniu zajęć edukacyjnych uczeń potrafi:
–

dobrać surowce wyjściowe do wytwarzania surowego gazu syntezowego,

–

podać sposób przygotowania surowców do wytwarzania surowego gazu syntezowego,

–

wskazać operacje i procesy w technologiach wytwarzania surowego gazu syntezowego,

–

narysować schemat ideowy produkcji surowego gazu syntezowego,

–

wskazać i ocenić zagrożenia występujące podczas eksploatacji aparatów i urządzeń
stosowanych w procesach wytwarzania surowego gazu syntezowego.

Metody nauczania–uczenia się:
–

metoda projektów.

Formy organizacyjne pracy uczniów:
–

praca grupowa zróżnicowana.

Czas: 45 minut na wprowadzenie do projektu, 45 minut na prezentację projektów.

Projekt będzie wykonywany przez uczniów w czasie pozalekcyjnym w ciągu dwóch tygodni.

Środki dydaktyczne:
–

schematy technologiczne wprowadzone do komputera lub plansze, fotografie
przedstawiające:

−

wytwarzanie surowego gazu syntezowego z węgla,

−

wytwarzanie surowego gazu w reakcji konwersji wysokometanowego gazu
ziemnego,

−

wytwarzanie surowego gazu syntezowego z pozostałości naftowych.

Tematy projektów:
I.

Wytwarzanie surowego gazu syntezowego z węgla.

II. Wytwarzanie surowego gazu w reakcji konwersji wysokometanowego gazu ziemnego.
III. Wytwarzanie surowego gazu syntezowego z pozostałości naftowych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

8

Przebieg zajęć:

Lp.

Fazy przygotowania

projektu

Czynności nauczyciela

Czynności ucznia

1.

Wprowadzenie
do tematu

– podaje informacje

dotyczące
wytwarzania gazu
syntezowego z
różnych surowców

– tworzą zespoły

– zadają pytania dotyczące

projektów

2.

Sformułowanie
tematów i ustalenie
zakresu projektów

– wyjaśnia zasadę

metody projektów

– ustala formę

projektów, czas
prezentacji i kryteria
ocen

– zapisuje tematy

wybrane przez
uczniów

– ustala terminy

konsultacji i termin
wykonania projektów

– wybierają tematy projektów

– zbierają informacje na temat

swoich projektów

– sporządzają plan działań

3.

Realizacja projektu

– odpowiada na

wszystkie pytania
związane z realizacją
projektów

– pomaga w

rozwiązywaniu
problemów

– czuwa nad realizacją

projektów

– przeglądają literaturę

– uczestniczą w konsultacjach

– opracowują raport

– sporządzają schemat produkcji

gazu syntezowego

4.

Prezentacja projektów – ustala kolejność

prezentacji przez
zespoły

– prowadzi dyskusję

po przedstawieniu
projektu

– koryguje ewentualne

błędy

– ocenia projekty,

uwzględniając opinie
uczniów

– dokonuje

podsumowania
wykonanych zadań.

– prezentują swoje projekty

– odpowiadają na pytania

kolegów

– wszyscy uczniowie czynnie

uczestniczą w dyskusji

– sporządzają notatki

– oceniają projekt kolegów.

Czas prezentacji: 10 minut.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

9

Kryteria ocen:

1. Dobór pomocy: plansze, fotografie, schematy, modele aparatów.

2. Sposób rozwiązania problemu.

3. Sposób prezentacji:

−

stosowanie poprawnej terminologii chemicznej,

−

poprawność językowa,

−

technika i estetyka prezentacji.

Zakończenie zajęć

Praca domowa

Oceń energochłonność przedstawionych procesów wytwarzania surowego gazu

syntezowego z różnych surowców.

Sposób uzyskania informacji zwrotnej od ucznia po zakończonych zajęciach:

−

sprawdzanie wykonanych przez uczniów projektów.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

10

INSTRUKCJA DO WYKONANIA PROJEKTU

Celem projektu jest opracowanie schematu ideowego wytwarzania surowego gazu

syntezowego z różnych surowców.

1. Podzielcie się na grupy i wybierzcie lidera, który będzie czuwał nad prawidłowym
przebiegiem pracy.

2. Wybierzcie jeden z poniższych tematów:

I.

Wytwarzanie surowego gazu syntezowego z węgla.

II.

Wytwarzanie surowego gazu w reakcji konwersji wysokometanowego gazu
ziemnego.

III.

Wytwarzanie surowego gazu syntezowego z pozostałości naftowych.

3. Wszyscy powinniście uwzględnić następujące informacje:

–

dobrać surowce wyjściowe,

–

podać sposób przygotowania surowców do wytwarzania surowego gazu syntezowego,

–

podać operacje i procesy,

–

wskazać i ocenić zagrożenia występujące podczas eksploatacji aparatów i urządzeń.

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.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

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 i oczyszczanie surowego gazu syntezowego 311[31].Z4.03

Temat: Przebieg i parametry procesu konwersji metanu z parą wodną.

Cel ogólny: poznanie przebiegu i parametrów procesu wytwarzania surowego gazu

syntezowego w reakcji katalitycznej konwersji metanu z parą wodną.

Po zakończeniu zajęć edukacyjnych uczeń potrafi:
–

zapisać równania reakcji konwersji metanu z parą wodną,

–

odczytać parametry procesu konwersji metanu z parą wodną z wykresu,

–

ustalić równowagowy skład gazu po konwersji w zależności od temperatury,

–

dobrać optymalne parametry procesu konwersji metanu z parą wodną,

–

analizować koszty wytwarzania gazu.

Metody nauczania–uczenia się:
–

ćwiczenia

Formy organizacyjne pracy uczniów:
–

indywidualna.

Czas: 45 minut.

Środki dydaktyczne:
–

wykres zależności stopnia przereagowania metanu z parą wodną od temperatury przy
różnych składach wyjściowych gazu,

–

wykres równowagowy skład gazu w zależności od temperatury.

Przebieg zajęć:

Zadanie dla ucznia:
Dokonaj analizy parametrów procesu konwersji metanu z para wodną.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

12

Harmonogram prac

Działania

Lp.

Nazwa

etapu

nauczyciela

uczniów

1. Informacje

– prezentuje

wykres

obrazujący

zależność

stopnia przereagowania metanu z parą wodną
od temperatury przy różnych

składach

wyjściowych gazów oraz wykres obrazujący
równowagowy skład gazu przy konwersji
metanu z parą wodną w zależności od
temperatury,

– podaje, jakie informacje należy odszukać

i wybrać: wpływ wzrostu temperatury na
przebieg konwersji metanu, skład mieszanin
reagentów stosowanych w procesie konwersji,
wpływ temperatury na równowagowy skład
gazu,

podstawowe

równanie

reakcji

zachodzące

podczas

konwersji

metanu

z uwzględnieniem efektu energetycznego.

– obserwują

i sporządzają
notatki

2. Planowanie

– podaje sposób przedstawienia wybranych

informacji,

– podaje czas na wykonanie zadania,

około 20 minut.

– planują sposób

odszukania,
wybrania,
przedstawienia
informacji

3. Ustalenia

– analizuje kolejność czynności zaplanowanych

przez uczniów,

– wspólne z uczniami ustala kryteria oceny

zadania.

– dyskutują nad

ustalonym
planem,

– wspólnie

ustalają kryteria
oceny

4. Wykonanie

– czuwa nad prawidłowym przebiegiem

wykonywania zadania.

– wykonują

zadanie,
zapisują
potrzebne
informacje

5. Sprawdzenie – ocenia wykonanie zadania zgodnie

z przyjętymi kryteriami,

– wskazuje nieprawidłowości wykonania

poszczególnych czynności.

– dokonują

samooceny

6. Analiza

Zadaje pytanie uczniom:
1. Co sprawiło Ci największą trudność przy
wykonywaniu zadania?
2. Gdzie tkwi przyczyna wystąpienia tej

trudności?

– odpowiadają

na pytania

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

13

Kryteria oceny

Czynności

Kryterium oceny

Punkty

1

Przygotowanie

Poprawne:
- wybranie informacji

1

2

Wykonanie zadania

Poprawne:

– zapisanie równania reakcji konwersji

metanu z parą wodną z uwzględnieniem
efektu energetycznego,

– określenie parametrów wpływających na

wydajność reakcji,

– określenie wpływu ciśnienia na przebieg

reakcji,

– określenie

wpływu

temperatury

na

przebieg reakcji,

– określenie wpływu składu para wodna –

metan na stopień przereagowania metanu,

– wskazanie najkorzystniejszego składu

mieszaniny

reagentów

dla

procesu

prowadzonego w temperaturze 850

0

C,

– wskazanie

temperatury,

w

której

równowagowy skład gazu po konwersji
jest najkorzystniejszy,

– wskazanie

optymalnych

parametrów

procesu konwersji metanu z parą wodną,

– ocena kosztów wytwarzania gazu przy

wskazanych optymalnych warunkach.

1

1

1

1

1

1

1

1

1

Razem:

10

Punktacja
10–9 punktów – ocena bardzo dobry,
8 punktów – ocena dobry,
7 punktów – ocena dostateczny,
6–5 punkty – ocena dopuszczający.

Zakończenie zajęć

Praca domowa

Oblicz, ile m

3

wodoru można otrzymać w reakcji konwersji 30 kmoli metanu z parą wodną.

Sposób uzyskania informacji zwrotnej od ucznia po zakończonych zajęciach:

−

ankiety anonimowe dotyczące przebiegu zajęć.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

14

5. ĆWICZENIA

5.1. Składniki surowego gazu syntezowego. Wykorzystanie wodoru,

tlenku węgla oraz ich mieszanin w procesach rafineryjnych,
w syntezie amoniaku, w syntezach organicznych

5.1.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Dokonaj analizy składu surowego gazu syntezowego, otrzymywanego z różnych

surowców i różnymi metodami.

Wskazówki do realizacji:

Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia. Zapoznać uczniów z zasadami bezpiecznej pracy.
Przygotować tabelę przedstawiającą porównanie składu surowego gazu syntezowego
otrzymywanego z różnych surowców i różnymi metodami.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) dobrać surowiec, z którego otrzymuje się największą ilość wodoru,
2) wskazać metodę, jaką można otrzymać największą ilość wodoru,
3) wskazać surowiec, z którego otrzymuje się gaz syntezowy surowy z dużą zawartością

H

2

S,

4) dobrać surowiec, wskazać metodę otrzymywania surowego gazu syntezowego,

zawierającego możliwie dużo CO i H

2

.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

– dyskusja.

Środki dydaktyczne:

– materiał nauczania

−

Poradnik dla ucznia (4.1.1),

– tabela 1

−

Poradnik dla ucznia (4.1.1).

Ćwiczenie 2

Na podstawie rysunku 1 (Poradnik dla ucznia) wskaż kierunki wykorzystania składników

surowego gazu syntezowego.

Wskazówki do realizacji:
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić jego zakres

i techniki wykonania. Zapoznać uczniów z zasadami bezpiecznej pracy. Przygotować rysunek
obrazujący metody produkcji i kierunki zastosowania gazu syntezowego.

Sposób wykonania ćwiczenia

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

15

Uczeń powinien:

1) wskazać półprodukty otrzymane z surowego gazu syntezowego,
2) wskazać kierunki wykorzystania gazu o składzie mCO + nH

2,

3) wskazać kierunki wykorzystania CO z gazu syntezowego,
4) zaproponować skład gazu stosowanego w procesie hydrorafinacji.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

metoda tekstu przewodniego.

Środki dydaktyczne:

–

materiał nauczania – Poradnik dla ucznia (4.1.1),

–

rysunek 1 – Poradnik dla ucznia (4.1.1).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

16

5.2.

Technologia

wytwarzania

gazu

syntezowego

metodą

zgazowania

5.2.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Na podstawie analizy materiału nauczania ustal różnice w procesach zgazowania węgla

i pozostałości z przeróbki ropy naftowej.

Wskazówki do realizacji:
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić jego zakres

i techniki wykonania. Zapoznać uczniów z zasadami bezpiecznej pracy. Przygotować tabelę
przedstawiającą porównanie składu surowego gazu syntezowego otrzymywanego z różnych
surowców i różnymi metodami.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) określić czynniki zgazowujące w obu procesach,
2) ustalić warunki prowadzenia procesów,

3) przedstawić sposób przygotowania surowców do procesu zgazowania.

4) porównać skład surowego gazu syntezowego otrzymanego w obu procesach,

5) porównać zalety i wady wytwarzania surowego gazu z węgla i pozostałości ropy

naftowej.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

dyskusja.

Środki dydaktyczne:

–

materiał nauczania

−

Poradnik dla ucznia (4.2.1),

–

tabela 1 – Poradnik dla ucznia (4.1.1).

Ćwiczenie 2

Zaprojektuj schemat ideowy wytwarzania surowego gazu syntezowego z węgla metodą

Winklera.

Wskazówki do realizacji:
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić jego zakres

i techniki wykonania. Zapoznać uczniów z zasadami bezpiecznej pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zapisać się z procesem technologicznym metody Winklera,
2) zapisać nazwy surowców w kółkach,
3) zapisać operacje jednostkowe w prostokąty,
4) zapisać produkt w trójkąt,
5) zaznaczyć kierunek poszczególnych operacji za pomocą strzałek.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

– metoda tekstu przewodniego

Środki dydaktyczne:

– materiał nauczania – Poradnik dla ucznia (4.2.1).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

17

5.3. Schemat ideowy powiązań wytwórni zasadniczych i instalacji

pomocniczych w zakładzie zgazowania węgla. Absorpcyjne
odsiarczanie

surowego

gazu

syntezowego

z

procesów

zgazowania

5.3.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Na podstawie rysunku 7 (Poradnik dla ucznia) ustal i scharakteryzuj powiązania

technologiczne między wytwórnią gazu syntezowego metodą zgazowania a współpracującymi
instalacjami.

Wskazówki do realizacji:
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić jego zakres

i techniki wykonania. Zapoznać uczniów z zasadami bezpiecznej pracy. Przygotować schemat
ideowy powiązań technologicznych instalacji nieodzownych w wytwórni gazu syntezowego
opartej na procesie zgazowania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zapoznać się z rysunkiem 7 i materiałem nauczania (4.3.1),
2) wskazać instalacje współpracujące z wytwórnią gazu syntezowego,
3) określić rolę instalacji współpracujących w procesie technologicznym,
4) opisać wykorzystanie tlenu i azotu w instalacji technologicznej,
5) ustalić produkty uzyskane we współpracujących instalacjach.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

dyskusja.

Środki dydaktyczne:

– materiał nauczania

−

Poradnik dla ucznia (4.3.1),

– rysunek 7

−

Poradnik dla ucznia (4.3.1).

Ćwiczenie 2

Rozpoznaj aparaty i urządzenia na fotografii (Poradnik dla ucznia 4.3.3), przedstawiającej

fragment instalacji wytwarzającej gaz syntezowy z węgla metodą Lurgi.

Wskazówki do realizacji:
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić jego zakres

i techniki wykonania. Zapoznać uczniów z zasadami bezpiecznej pracy. Przygotować
fotografię przedstawiającą fragment instalacji wytwarzającej gaz syntezowy z węgla metodą
Lurgi.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zapoznać się z materiałem nauczania – Poradnik dla ucznia (4.3.1),
2) rozpoznać aparaty i urządzenia na fotografii

−

Poradnik dla ucznia (4.3.3),

3) ustalić procesy i operacje przebiegające we fragmencie instalacji widocznej na fotografii.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

18

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

dyskusja.

Środki dydaktyczne:

–

materiał nauczania – Poradnik dl ucznia (4.3.1),

–

fotografia – Poradnik dl ucznia (4.3.3).

Ćwiczenie 3

Oceń wpływ wytwarzania gazu syntezowego metodą Lurgi na stan środowiska

przyrodniczego.

Wskazówki do realizacji:
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić jego zakres

i techniki wykonania. Zapoznać uczniów z zasadami bezpiecznej pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zapoznać się z materiałem nauczania – Poradnik dla ucznia (4.3.1),
2) ustalić zagrożenia wynikające ze stosowania procesu wytwarzania gazu syntezowego

metodą Lurgi,

3) opisać wpływ tych zagrożeń na stan środowiska przyrodniczego.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

– dyskusja.

Środki dydaktyczne:

– materiał nauczania – Poradnik dla ucznia (4.3.1),
– stanowisko komputerowe z dostępem do Internetu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

19

5.4. Dwustopniowe odsiarczanie gazu ziemnego z gazociągów

5.4.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Porównaj chemizm odsiarczania gazu ziemnego za pomocą MEA i absorpcji tlenku

węgla(IV) w gorących roztworach węglanu potasu.

Wskazówki do realizacji:
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić jego zakres

i techniki wykonania. Zapoznać uczniów z zasadami bezpiecznej pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zapoznać się z materiałem nauczania,
2) wskazać absorbenty w procesach odsiarczania za pomocą MEA i absorpcji tlenku

węgla(IV),

3) zapisać równania reakcji,
4) określić wpływ parametrów na przebieg absorpcji,
5) określić wpływ parametrów na przebieg desorpcji,
6) ocenić selektywność roztworu MEA i węglanu potasu,
7) porównać skład gazów oczyszczonych tymi metodami.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

dyskusja.

Środki dydaktyczne:

– materiał nauczania

−

Poradnik dla ucznia (4.4.1).

Ćwiczenie 2

Dokonaj analizy porównawczej schematów instalacji odsiarczania za pomocą MEA

i absorpcji tlenku węgla(IV) w gorących roztworach węglanu potasu.

Wskazówki do realizacji:
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić jego zakres

i techniki wykonania. Zapoznać uczniów z zasadami bezpiecznej pracy. Przygotować schemat
instalacji odsiarczania za pomocą MEA oraz schemat instalacji do absorpcji tlenku węgla(IV)
w roztworze węglanu potasu.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) rozpoznać aparaty w obu instalacjach,
2) wskazać kierunek przepływu gazu oczyszczanego,
3) ustalić operacje jednostkowe.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

– metoda tekstu przewodniego.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

20

Środki dydaktyczne:

– materiał nauczania

−

Poradnik dla ucznia (4.4.1), rysunek 8

−

Poradnik dla ucznia (4.4.1).

Ćwiczenie 3

Gaz ziemny zawiera 1,5% objętościowych siarkowodoru (w warunkach normalnych).

Oceń, czy można wykorzystać ten gaz do katalitycznej konwersji z parą wodną. Maksymalne
stężenie siarki w gazie stosowanym do konwersji może wynosić 0,5 mg/m

3

.

Wskazówki do realizacji:
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić jego zakres

i techniki wykonania. Zapoznać uczniów z zasadami bezpiecznej pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) obliczyć gramową zawartość siarki w gazie ziemnym,
2) porównać zawartość siarki w gazie ziemnym z dopuszczalną zawartością siarki w gazie

stosowanym do konwersji z parą wodną,

3) uzasadnić konieczność odsiarczania gazu ziemnego.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

metoda tekstu przewodniego.

Środki dydaktyczne:

–

kalkulator.

Ćwiczenie 4

Gaz po konwersji CO zawierający 22% CO

2

, 55% H

2

, 21% N

2

, 1,8%CO, 0,2% CH

4

poddano myciu potasowemu. Oblicz procentowy skład po absorpcji tlenku węgla(IV)
uwzględniając, że z 22 m

3

CO

2

wprowadzonego do instalacji absorpcyjnej pozostało tylko

0,4 m

3

, a pozostałe składniki nie zmieniły swojej pierwotnej objętości.

Wskazówki do realizacji:
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić jego zakres

i techniki wykonania. Zapoznać uczniów z zasadami bezpiecznej pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zapisać skład gazu w procentach objętościowych i m

3

przed myciem potasowym,

2) obliczyć objętość zaabsorbowanego tlenku węgla(IV),
3) obliczyć objętość gazu po myciu potasowym,
4) obliczyć zawartość składników w procentach objętościowych po myciu potasowym,
5) przedstawić wyniki obliczeń w tabeli.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

ćwiczenia.

Środki dydaktyczne:

–

kalkulator.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

21

5.5. Chemizm konwersji metanu z parą wodną

5.5.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Na podstawie równania reakcji konwersji metanu z parą wodną dobierz odpowiednie

warunki przebiegu reakcji.

Wskazówki do realizacji:
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić jego zakres

i techniki wykonania. Zapoznać uczniów z zasadami bezpiecznej pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zapoznać się z materiałem nauczania

−

Poradnik dla ucznia (4.5.1),

2) ustalić surowiec do konwersji z parą wodną,
3) zapisać podstawową reakcję konwersji,
4) opisać wpływ parametrów na przebieg reakcji,
5) dobrać parametry procesu.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

metoda tekstu przewodniego.

Środki dydaktyczne:

– materiał nauczania – Poradnik dla ucznia (4.5.1).

Ćwiczenie 2

Dokonaj analizy wykresów przedstawiających: zależność stopnia przereagowania metanu

z parą wodną od temperatury przy różnych składach wyjściowych gazów oraz równowagowy
skład gazu przy konwersji metanu z parą wodną w zależności od temperatury.
Ustal skład surowców i składu produktów procesu konwersji metanu z parą wodną
w temperaturze 800

0

C i przy ciśnieniu 3,1 MPa.

Wskazówki do realizacji:
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić jego zakres

i techniki wykonania. Zapoznać uczniów z zasadami bezpiecznej pracy. Przygotować wykres
przedstawiający zależność stopnia przereagowania metanu z parą wodną od temperatury przy
różnych składach wyjściowych gazów oraz wykres przedstawiający równowagowy skład gazu
przy konwersji metanu z parą wodną w zależności od temperatury.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) przeanalizować wykresy,
2) odczytać z wykresu przedstawionego na rysunku 9 stopień przereagowania metanu z parą

w temperaturze 800

0

C,

3) wskazać najkorzystniejszy skład surowców,
4) odczytać z wykresu na rys. 10 równowagowy skład gazu syntezowego otrzymanego

w temperaturze 800

0

C pod ciśnieniem p = 3 MPa dla H

2

O : CH

4

= 4 : 1.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

22

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

dyskusja.

Środki dydaktyczne:

–

materiał nauczania – Poradnik dla ucznia (4.5.1),

–

rysunek 9 – Poradnik dla ucznia (4.5.1),

–

rysunek 10 – Poradnik dla ucznia (4.5.1).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

23

5.6. Wytwarzanie surowego gazu syntezowego w procesie

konwersji wysokometanowego gazu ziemnego z parą wodną

5.6.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Dokonaj analizy schematu instalacji do konwersji wysokometanowego gazu ziemnego

wprowadzonego do komputera.

Wskazówki do realizacji:
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić jego zakres

i techniki wykonania. Zapoznać uczniów z zasadami bezpiecznej pracy. Przygotować schemat
ideowy instalacji do konwersji wysokometanowego gazu wprowadzony do komputera.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zapoznać się ze schematem instalacji do konwersji wysokometanowego gazu

wprowadzony do komputera,

2) wskazać surowce wyjściowe,
3) rozpoznać aparaty i urządzenia,
4) rozpoznać operacje jednostkowe,
5) wskazać produkty procesu.

Zalecane metody nauczania

−

uczenia się:

– ćwiczenia.

Środki dydaktyczne:

–

materiał nauczania – Poradnik dla ucznia (4.6.1),

–

rysunek 11 wprowadzony do komputera.

Ćwiczenie 2

Opisz budowę i zasadę działania konwektora rurowego. Oceń zagrożenia występujące

podczas eksploatacji konwektora.

Wskazówki do realizacji:
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić jego zakres

i techniki wykonania. Zapoznać uczniów z zasadami bezpiecznej pracy. Przygotować model
konwektora.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zapoznać się z materiałem nauczania – Poradnik dla ucznia (4.6.1),
2) wyszukać informacje dotyczące budowy konwektora,
3) scharakteryzować materiał konstrukcyjny,
4) opisać zasadę działania konwektora,
5) ocenić stopień zagrożenia podczas pracy konwektora.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

24

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

metoda tekstu przewodniego.

Środki dydaktyczne:

–

materiał nauczania

−

Poradnik dla ucznia (4.6.1),

–

model konwektora.

Ćwiczenie 3

Odsiarczony gaz ziemny zawierający 98% objętościowych metanu i 2% objętościowych

azotu w ilości 1000 m

3

zmieszano z parą wodną w stosunku objętościowym 1 : 3. Mieszaninę

wprowadzono do konwektora, 65% objętościowych metanu uległo przemianie. Sporządź
bilans materiałowy.

Wskazówki do realizacji:
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić jego zakres

i techniki wykonania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zapisać równanie reakcji konwersji metanu z parą wodną,
2) obliczyć skład objętościowy i masowy składników gazu ziemnego,
3) obliczyć masę pary wodnej,
4) obliczyć objętość i masę przereagowanego metanu,
5) obliczyć objętość i masę powstałych produktów,
6) obliczyć objętość i masę nieprzereagowanego metanu i pary wodnej,
7) wyniki obliczeń zapisać w tabeli.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

ćwiczenia.

Środki dydaktyczne:

–

kalkulator,

–

układ okresowy pierwiastków.

Ćwiczenie 4

Zapoznanie się z przemysłowym procesem konwersji gazu ziemnego z parą wodną –

wycieczka do zakładu. Opracowanie bilansu cieplnego dowolnego etapu procesu.

Wskazówki do realizacji:
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić jego zakres

i techniki wykonania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zapoznać się z przepisami bhp i ppoż obowiązującymi w zakładzie,
2) scharakteryzować etapy produkcji,
3) wybrać dowolny etap produkcji,
4) ustalić rodzaj i ilość reagentów,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

25

5) ustalić rodzaj procesów,
6) ustalić efekty energetyczne rozpatrywanej reakcji chemicznej i operacji jednostkowych,
7) odczytać wartości ciepeł właściwych reagentów,
8) sporządzić bilans cieplny.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

ćwiczenia.

Środki dydaktyczne:

– kalkulator,
– Kalendarz chemiczny.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

26

5.7. Korygowanie składu gazu syntezowego

5.7.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Dokonaj analizy procesu katalitycznej konwersji tlenku węgla(II) z parą wodną.

Wskazówki do realizacji:
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić jego zakres

i techniki wykonania. Zapoznać uczniów z zasadami bezpiecznej pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) wskazać surowce,
2) zapisać równanie reakcji przebiegającej podczas konwersji tlenku węgla(II) z parą

wodną,

3) określić wpływ temperatury, ciśnienia na przebieg reakcji,
4) wskazać rolę katalizatora,
5) wskazać zastosowanie procesu konwersji.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

dyskusja.

Środki dydaktyczne:

–

materiał nauczania – Poradnik dla ucznia (4.7.1).

Ćwiczenie 2

Opisz budowę i zasadę działania konwektora tlenku węgla(II).

Wskazówki do realizacji:
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić jego zakres

i techniki wykonania. Zapoznać uczniów z zasadami bezpiecznej pracy. Przygotować rysunek
przedstawiający konwektor tlenku węgla(II).

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zapoznać się z materiałem nauczania

−

Poradnik dla ucznia (4.7.1),

2) wyszukać informacje dotyczące budowy konwektora,
3) określić zasady kontroli pracy konwektora,
4) podać nazwę zachodzącego procesu.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

metoda tekstu przewodniego.

Środki dydaktyczne:

–

materiał nauczania – Poradnik dla ucznia (4.7.1),

–

rysunek 13 – Poradnik dla ucznia (4.7.1).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

27

Ćwiczenie 3

Dokonaj analizy składu surowego gazu syntezowego otrzymywanego z węgla

kamiennego oraz gazu ziemnego, który po oczyszczeniu będzie stosowany do produkcji
amoniaku.

Wskazówki do realizacji:
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić jego zakres

i techniki wykonania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) określić skład surowego gazu syntezowego otrzymanego z węgla kamiennego oraz gazu

ziemnego,

2) określić skład gazu syntezowego do produkcji amoniaku,
3) zaplanować sposób korygowania składu surowego gazu syntezowego.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

dyskusja.

Środki dydaktyczne:

– materiał nauczania

−

Poradnik dla ucznia (4.7.1).

Ćwiczenie 4

Obserwacja pracy sterowni i aparatów instalacji wytwarzania i korygowania składu gazu

syntezowego. Wycieczka do zakładu..

Wskazówki do realizacji:
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić jego zakres

i techniki wykonania. Zapoznać uczniów z zasadami bezpiecznej pracy podczas wycieczki do
zakładu przemysłowego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zapoznać się z przepisami bhp i ppoż. obowiązującymi w zakładzie przemysłowym,
2) scharakteryzować proces produkcji,
3) zapoznać się z systemem sterowania,
4) uczestniczyć w nadzorowaniu pracy aparatów i urządzeń w sterowni,
5) kontrolować parametry procesów,
6) ocenić przebieg procesu,
7) sporządzić sprawozdanie.

Zalecana metoda nauczania–uczenia się:

–

metoda projektu.

Środki dydaktyczne:

–

sterownia w zakładzie produkcyjnym.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

28

6. EWALUACJA OSIĄGNIĘĆ UCZNIA

Przykłady narzędzi pomiaru dydaktycznego

Test dwustopniowy do jednostki modułowej „Wytwarzanie i oczyszczanie surowego
gazu syntezowego”
Test składa się z 20 zadań wielokrotnego wyboru z których:
– zadania 1, 2, 3, 4, 5, 8, 9, 10, 11, 12 , 13, 14,16, 17,18, 19, 20 są z poziomu

podstawowego,

– zadania 6, 7, 15 są z poziomu ponadpodstawowego.

Punktacja zadań: 0 lub 1 punkt

Za każdą prawidłową odpowiedź uczeń otrzymuje 1 punkt. Za złą lub jej brak uczeń
otrzymuje 0 punktów.

Proponuje się następujące normy wymagań – uczeń otrzyma następujące
oceny szkolne:

– dopuszczający – za rozwiązanie co najmniej 10 zadań,
– dostateczny – za rozwiązanie co najmniej 13 zadań z poziomu podstawowego,
– dobry – za rozwiązanie co najmniej 16 zadań w tym co najmniej 3 z poziomu

ponadpodstawowego,

– bardzo dobry – za rozwiązanie 18 zadań, w tym co najmniej 4 z poziomu

ponadpodstawowego.

Klucz odpowiedzi: 1.b, 2.b, 3.a, 4. a, 5. b, 6. c, 7.a, 8.c, 9.b, 10.c, 11.d, 12.a,
13.b, 14.b, 15.a, 16.a, 17.c, 18.c, 19.b, 20.c.

Plan testu

Nr

zad.

Cel operacyjny

(mierzone osiągnięcia ucznia)

Kategoria

celu

Poziom

wymagań

Poprawna

odpowiedź

1.

Rozróżniać składniki gazu syntezowego

B

P

b

2.

Podać surowce do produkcji gazu
syntezowego metodą konwersji

A

P

b

3.

Określać zastosowanie gazu
syntezowego

B

P

a

4.

Wskazać czynnik zgazowujący węgiel
w technologii otrzymywania gazu
syntezowego

A

P

a

5.

Wskazać powiązania technologiczne
między wytwórnią gazu syntezowego
a współpracującymi instalacjami

A

P

b

6.

Uzasadnić stosowanie azotu do
transportu zmielonego węgla

C

PP

c

7.

Uzasadnić konieczność odsiarczania
gazu ziemnego stosowanego do

C

PP

a

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

29

Nr

zad.

Cel operacyjny

(mierzone osiągnięcia ucznia)

Kategoria

celu

Poziom

wymagań

Poprawna

odpowiedź

produkcji surowego gazu syntezowego
metodą

8.

Wybrać gaz ziemny do procesu
konwersji z parą wodną na podstawie
zawartości siarki

B

P

c

9.

Wskazać wpływ temperatury i ciśnienia
na wydajność procesu konwersji

A

P

b

10.

Wskazać substancje zatruwające
katalizator stosowany w konwersji
metanu z parą wodną

A

P

c

11.

Obliczyć ilość pary wodnej, jaką należy
zużyć w procesie konwersji na
podstawie podanej ilości metanu

B

P

d

12.

Dobierać aparat do procesu do
przeprowadzenia procesu konwersji

B

P

a

13.

Dobierać absorbent do odsiarczania
metanu

B

P

b

14.

Podać sposób korygowania składu gazu
syntezowego

A

P

b

15.

Obliczyć skład mieszaniny gazów
stosowanych do syntezy amoniaku

C

PP

a

16.

Wskazać zastosowanie dopalacza
w produkcji gazu syntezowego

A

P

a

17.

Wskazać zanieczyszczenia gazu
syntezowego

A

P

c

18.

Wskazać zagrożenia dla środowiska
spowodowane pracą wytwórni gazu
syntezowego

A

P

c

19.

Podać składniki gazu syntezowego
o właściwościach toksycznych

A

P

b

20.

Wskazać różnice w instalacjach do
odsiarczania metanu roztworem MEA
i absorpcji tlenku węgla(IV) w
roztworach węglanu potasu

B

P

c

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

30

Przebieg testowania

Instrukcja dla nauczyciela

1. Ustal z uczniami termin przeprowadzenia sprawdzianu z wyprzedzeniem co najmniej

jednotygodniowym.

2. Określ z uczniami zakres materiału.
3. Zapewnij warunki do samodzielnej pracy uczniów.
4. Rozdaj zestawy zadań, instrukcje dla ucznia i karty odpowiedzi.
5. Odczytaj uczniom przeznaczoną dla nich instrukcję oraz udziel odpowiedzi na pytania.
6. Podczas wykonywania zadań przez uczniów pełnij rolę obserwatora.
7. Kilka minut przed zakończeniem sprawdzianu przypomnij uczniom o zbliżającym się

czasie zakończenia zadania.

8. Zbierz karty odpowiedzi oraz zestawy zadań od uczniów.
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.

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. Maksymalnie możesz uzyskać 20 punktów.
9. Ocenę dostateczną otrzymasz, jeśli udzielisz prawidłowej odpowiedzi na 13 zadań.
10. Na rozwiązanie testu masz 45 minut.

Powodzenia

Materiały dla ucznia:

–

instrukcja,

–

zestaw zadań testowych,

–

karta odpowiedzi.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

31

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Surowy gaz syntezowy jest mieszaniną gazów zawierającą dwa podstawowe składniki:

a) CO

2

i H

2

,

b) CO i H

2

,

c) N

2

i H

2

,

d) CH

4

i H

2

.

2. Do produkcji gazu syntezowego metodą konwersji stosuje się jako surowiec:

a) węgiel,
b) gaz ziemny wysokometanowy,
c) pozostałości naftowe,
d) ropę naftową.

3. Gaz syntezowy zawierający H

2

stosowany jest do produkcji:

a) amoniaku,
b) metanolu,
c) kwasu octowego,
d) syntezy glikolu.

4. Czynnikiem zgazowującym węgiel jest:

a) para wodna i tlen,
b) para wodna i azot,
c) para wodna,
d) tlen i azot.

5. Z zakładem zgazowania węgla współpracują pomocnicze instalacje:

a) produkcji azotu,
b) wsadu, tlenowni i siarki,
c) produkcji tlenu,
d) wsadu.

6. Azot stosowany jest do transportu zmielonego węgla i przedmuchiwania instalacji,

ponieważ jest:
a) bezbarwny i bezwonny,
b) nierozpuszczalny w wodzie,
c) niepalny i niewybuchowy,
d) lżejszy od powietrza.

7. Gaz ziemny poddaje się odsiarczaniu, ponieważ zawarty w nim H

2

S powoduje:

a) korozję rurociągów i dezaktywuje katalizatory,
b) przyśpieszenie procesu odsiarczania,
c) uaktywnienie katalizatora,
d) zwiększa objętość gazów.

8. Metan poddawany katalitycznemu procesowi konwersji nie może zawierać więcej siarki

niż 0,5 mg/m

3

. Oceń która zawartość jest dopuszczalna:

a) 0,4 g/dm

3

,

b) 0,8 mg/m

3

,

c) 0,2 mg/m

3

,

d) 0,2 mg/dm

3

.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

32

9. Reakcja konwersji metanu z parą wodną, przebiega według równania:

W celu zwiększenia wydajności procesu konwersji metanu parą wodną, należy:

a) zwiększyć ciśnienie i zwiększyć temperaturę,
b) obniżyć ciśnienie i zwiększyć temperaturę,
c) zwiększyć ciśnienie i obniżyć temperaturę,
d) obniżyć ciśnienie i obniżyć temperaturę procesu.

10. Katalizatory stosowane do konwersji metanu z parą wodną ulegają zatruciu pod
wpływem:

a) azotu,
b) wodoru,
c) związków siarki,
d) metanu.

11. Metan w ilości 200 m

3

reaguje z parą wodną w stosunku objętościowym 1 : 4.

Objętość dodanej pary wynosi:

a) 200 m

3

,

b) 400 m

3

,

c) 600 m

3

,

d) 800 m

3

.

12. Proces konwersji prowadzi się w aparatach:

a) konwektorach,
b) absorberach,
c) adsorberach
d) piecu pirolitycznym.

13. W procesie Rectisol stosuje się jako absorbent do odsiarcznia:

a) roztwór MEA i roztwór K

2

CO

3

,

b) roztwór MEA,
c) metanol,
d) roztwór K

2

CO

3

.

14. Tlenek węgla(II) z surowego gazu syntezowego można usunąć w procesie:

a) zgazowania,
b) konwersji z parą wodną i metanizacji,
c) konwersji i zgazowania,
d) destylacji.

15. Gaz syntezowy stosowany do produkcji amoniaku powinien zawierać 75% objętościowych

H

2

i 25% objętościowych N

2

. Która mieszanina posiada właściwy skład:

a) 150 m

3

H

2

, 50 m

3

N

2

,

b) 200 m

3

H

2

, 25 m

3

N

2

,

c) 100 m

3

H

2

, 25 m

3

N

2

,

d) 70 m

3

H

2

, 20 m

3

N

2

.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

33

16. Dopalacz to aparat wchodzący w skład instalacji do produkcji gazu syntezowego metodą:

a) katalitycznej konwersji wysokometanowego gazu,
b) zgazowania gudronu,
c) zgazowania węgla,
d) odsiarczania.

17. Reakcja konwersji tlenku węgla(II) z parą wodną jest źródłem dodatkowej ilości:

a) azotu,
b) tlenku węgla(II) i wodoru,
c) wodoru,
d) tlenku węgla(II).

18. W wytwórniach gazu syntezowego zanieczyszczenie środowiska powodują:

a) ścieki przemysłowe,
b) gazy odlotowe,
c) ścieki, gazy odlotowe i pyły,
d) pyły.

19. Właściwości toksyczne posiadają następujące składniki surowego gazu syntezowego:

a) azot,
b) tlenek węgla(II) i siarkowodór,
c) wodór,
d) tlenek węgla(IV).

20. Instalacje do odsiarczania roztworem MEA i absorpcji tlenku węgla(IV) w roztworach

węglanu potasu różnią się:

a) budową absorbera,
b) budową desorbera,
c) brakiem wymiennika ciepła między absorberem i desorberem,
d) sposobem doprowadzania absorbenta.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

34

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko..........................................................................................

Wytwarzanie i oczyszczanie surowego gazu syntezowego

Zakreśl poprawną odpowiedź

,

wpisz brakujące części zadania lub wykonaj rysunek.

Nr

zadania

Odpowiedź

Punkty

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:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

35

Zadanie praktyczne wysoko symulowane

Do jednostki modułowej „Wytwarzanie i oczyszczanie surowego gazu syntezowego”
Proponowane

zadanie

praktyczne

przeznaczone

jest

do

przeprowadzenia

po zakończonym procesie kształcenia w jednostce modułowej „Wytwarzanie i oczyszczanie
surowego gazu syntezowego”. Zadanie ma charakter wysoko symulowany i pozwala na ocenę
umiejętności uczniów w zakresie posługiwania się schematem aparatu, dobierania
parametrów procesu, obliczania zużycia tlenu i pary wodnej w procesie Koppers-Totzek.
Zadanie praktyczne ma charakter sprawdzający, tzn. ukierunkowany jest na porównanie
wyników z założonymi w programie celami kształcenia.

Instrukcja dla nauczyciela

1. Czas trwania zadania praktycznego 45 minut.
2. Przygotuj indywidualne stanowisko pracy dla każdego ucznia.
3. Zapewnij warunki do samodzielnej pracy.
4. Rozdaj uczniom instrukcje i kart 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 zadania praktycznego pełnij rolę obserwatora.
8. Po zakończeniu zadania zbierz karty pracy.
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 16 punktów.
Punktacja zadań: 0 lub 1 punkt. Za każdą prawidłową odpowiedź uczeń otrzymuje 1 punkt.
Za złą odpowiedź lub jej brak uczeń otrzymuje 0 punktów.

Zadanie uczeń zaliczy, jeśli uzyska 9 punktów:
– aby otrzymać ocenę dostateczną, powinien uzyskać 11

−

12 punktów,

– na ocenę dobrą, powinien uzyskać 13

−

14 punktów,

– na ocenę bardzo dobrą, powinien uzyskać 15

−

16 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 otrzymasz 1 punkt. Za niepełną lub złą odpowiedź

otrzymasz 0 punktów.

5. Maksymalnie możesz uzyskać 16 punktów. Ocenę dostateczny otrzymasz, jeśli uzyskasz

11 punktów.

6. Pracuj samodzielnie.
7. Po zakończeniu zadania oddaj nauczycielowi KARTĘ PRACY.
8. Na wykonanie masz 45 minut.

Powodzenia

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

36

Treść zadania

„W zgazowywaczu typu Kppersa-Totzka wytwarzany jest gaz syntezowy. Surowcem jest
węgiel w ilości 0,5 tony o zawartości wody wynoszącej 20% masowych. Oblicz
zapotrzebowanie tlenu i pary wodnej, uwzględniając wskaźniki procesowe podane
w załączniku. Scharakteryzuj budowę i zasadę pracy pieca typu Koppers-Totzka”

Działanie Twoje powinno przebiegać w trzech etapach:

ETAP I – faza przygotowawcza:
– zapoznaj się z dołączoną dokumentacją do zadania,
– przeanalizuj schemat zgazowywacza,
– zaplanuj układ czynności i przedstaw nauczycielowi – uzyskaj jego akceptację.

ETAP II – faza realizacyjna:
– scharakteryzuj budowę zgazowywacza,
– przedstaw pracę zgazowywacza,,
– oblicz zawartość wody w węglu,
– oblicz zużycie tlenu i pary wodnej,
– oceń wady i zalety metody Koppersa-Totzka.

ETAP III – faza oceniająca:
– porównaj wady i zalety zgazowywacza,
– określ, co zrobiłbyś inaczej, gdybyś wykonanie zadania mógł powtórzyć.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

37

Karta pracy

Nazwa i adres szkoły

Nazwisko i imię ucznia

Data

Uzyskana suma

punktów

Zadanie

Odpowiedź

5 pkt.

1. Przedstaw budowę zgazowywacza, podając:

– kształt aparatu,

– pojemność aparatu,

– cechę materiału z jakiego wykonano

wyłożenie zgazowywacza,

– sposób chłodzenia aparatu,

– jedno urządzenie współpracujące

ze zgazowywaczem.

5 pkt.

2. Przedstaw zasadę działania zgazowywacza

podając:

– trzy surowce do zgazowywania,

– sposób wprowadzenia surowców

do zgazowywacza,

– jeden sposób chłodzenia gazu syntezowego,

– dwa parametry procesu zgazowania,

– dwie podstawowe zasady bhp podczas

obsługi aparatu.

3 pkt.

3. Wykonaj obliczenia dotyczące procesu

zgazowania:

– oblicz zawartość wody w surowcu,

– oblicz zapotrzebowanie tlenu do zgazowania

z uwzględnieniem wskaźników procesowych,

– oblicz zapotrzebowanie pary wodnej

z uwzględnieniem wskaźników procesowych.

3 pkt.

4. Ocena dotycząca pracy zgazowywacza:

– podaj dwie zalety procesu Koppersa-Totzka,

– podaj dwie wady procesu Koppersa-Tottzka,

– oceń wpływ wysokiej temperatury na proces

zgazowania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

38

Karta oceny

Lp.

Czynności

Maksymalna

liczba

punktów

Uzyskana

liczba

punktów

1.

Opisanie budowy zgazowywacza:
– określenie kształtu aparatu,
– określenie pojemności aparatu,
– podanie cechy materiału do wyłożenia komory,
– wskazanie sposobu chłodzenia aparatu,
– wskazanie jednego urządzenia
współpracującego ze zgazowywaczem,

1
1
1
1
1

2.

Opisanie zasady działania zgazowywacza
z uwzględnieniem:
– stosowanych surowców do zgazowania,,
– sposobu wprowadzania surowców do

zgazowywacza,

– sposobu chłodzenia gazu syntezowego,
– parametrów procesu zgazowania,
– określenia zasad bhp podczas obsługi aparatu.

1
1

1
1
1

3.

Obliczenia dotyczące:
– zawartości wody w surowcu,
– zapotrzebowania tlenu,
– zapotrzebowania pary wodnej.

1
1
1

4.

Ocena dotycząca pracy zgazowywacza:
– określenie zalet procesu,
– określenie wad procesu,
– określenie wpływu wysokiej temperatury

na proces zgazowania,

1
1
1

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

39

Załącznik

Schemat zgazowywacza typu Koppersa-Totzka
a) zasada pracy, b) schemat zgazowywacza dwugłowicowego: 1 – zasilające zbiorniki pyłu
węglowego, 2 – ślimakowe podajniki pyłu, 3 – palniki gazowe, 4 – zgazowywacz [2]

Wskaźniki procesowe:

Zużycie, t/t węgla suchego:

- tlenu 0,25,
- pary wodnej 90.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

40

7. LITERATURA

1. Bogoczek R., Kociołek-Balawajder E.: Technologia chemiczna organiczna. Surowce

i półprodukty. Wydawnictwo Akademii Ekonomicznej, Wrocław 1992

2. Grzywa E., Molenda J.: Technologia podstawowych syntez organicznych. Tom 1. WNT,

Warszawa 2000

3. Kostro J.: Elementy, urządzenia i układy automatyki. WSiP, Warszawa 1998
4. Molenda J.: Technologia chemiczna. WSiP, Warszawa 1997
5. Ryng M.: Bezpieczeństwo techniczne w przemyśle chemicznym. Poradnik. WNT,

Warszawa 1994

6. www.pipc.org.pl/pl/download/bat/branza

-

chemiczna/2005-09-29/nawozy

-

//.pdf