資源簡(jiǎn)介

(共31張PPT)
煤、石油和天然氣
的綜合利用
第八章 化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展
1.結(jié)合石油化工了解化學(xué)在生產(chǎn)中的具體應(yīng)用。
2.以煤、石油、天然氣的開發(fā)利用為例，了解依據(jù)物質(zhì)性質(zhì)及其變化綜合利用資源和能源的方法。
一、煤的組成及其綜合利用
無機(jī)物(少量)
C 元素（大量）
H、O、N、S 等元素（少量）
無機(jī)鹽等
污染環(huán)境
COx、NOx、 SO2 煙塵
1.煤的組成
有機(jī)物
煤直接作燃料——利用率低并污染環(huán)境
2、煤的綜合利用
煤的干餾
煤的氣化
煤的液化
獲得潔凈的燃料和多種化工原料
——物盡其用，保護(hù)環(huán)境
煤的干餾
煤干餾的產(chǎn)物有哪些？
將煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使之分解的過程，工業(yè)上也叫煤的焦化。
煤干餾的主要產(chǎn)品和用途
干 餾 產(chǎn) 品 主 要 成 分 主 要 用 途
出爐 煤氣 焦?fàn)t氣 氫氣、甲烷、乙烯、一氧化碳 氣體燃料、化工原料
粗氨水 氨、銨鹽 氮肥
粗苯 苯、甲苯、二甲苯 炸藥、染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、 合成材料
煤 焦 油 苯、甲苯、二甲苯 酚類、萘類 染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、合成材料
瀝青 筑路材料、制碳素電極
焦 炭 炭 冶金、合成氨造氣、電石、燃料
1. 必須隔絕空氣，否則會(huì)使分解出來的成分燃燒。
2. 既能減少燃燒污染，又能提高燃煤的熱效率，且能獲得更有價(jià)值的化工原料。
3. 其過程中主要發(fā)生的是化學(xué)變化。
【注意事項(xiàng)】
煤的氣化
在一定條件下把煤中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程。
主要反應(yīng)是：
C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)
高溫
CO和H2的混合物又叫水煤氣
產(chǎn)品用途：作化工原料、燃料。
煤的液化
間接液化
煤與氫氣作用生成液體燃料
先轉(zhuǎn)化為CO和H2，再在催化劑作用下合成甲醇
CO + 2 H2 CH3OH (甲醇)
催化劑
加熱加壓
煤的汽化和液化就是使煤變成清潔能源的有效途徑，與此同時(shí)煤的燃燒效率等也得到提高
在一定條件下將煤轉(zhuǎn)化為液體燃料。
直接液化
產(chǎn)品：甲醇、汽油等 產(chǎn)品用途：用作液體燃料
2. 煤的氣化、液化是物質(zhì)三態(tài)(氣、液、固)之間的變化嗎？為什么？
不是，物質(zhì)三態(tài)之間的變化是物理變化，煤的氣化、液化是化學(xué)變化。
1. 煤的干餾是煤的蒸餾嗎？
不是。煤的干餾是將固體煤（混合物）隔絕空氣加強(qiáng)熱，使之分解產(chǎn)生其他物質(zhì)的過程，是化學(xué)變化，而蒸餾是利用液體混合物中各組分沸點(diǎn)的差異而將組分分離的過程，是物理變化。
煤的利用途徑 煤的干餾 煤的氣化 煤的液化
原理
主要 反應(yīng)
產(chǎn)品
用途
CO、H2等可燃性
氣體物質(zhì)
液態(tài)燃料油、甲醇等
將煤轉(zhuǎn)化為可燃性
氣體（水煤氣）的過程
直接加氫液化或間接液化
將煤轉(zhuǎn)化為液態(tài)燃料的過程
可作燃料
可作燃料；基本化工原料
隔絕空氣加強(qiáng)熱
出爐煤氣、
煤焦油、焦炭
很廣泛
分解反應(yīng)
下表比較煤的綜合利用途徑的區(qū)別
C+H2O(g) CO + H2
高溫
CO + 2H2 CH3OH（甲醇）
催化劑
C+H2O(g) CO + H2
高溫
天然氣——主要成分CH4
海底可燃冰：CH4·nH2O
1. 清潔的化石燃料
2. 日常生活中，用作燃料
3. 化工生產(chǎn)中，用于合成氨和生產(chǎn)甲醇
4. 合成其他有機(jī)化合物
二、石油的組成及其綜合利用
石油主要是多種碳?xì)浠衔锝M成的混合物。(黑色或深棕色粘稠液體，比水稍輕，不溶于水，有特殊氣味，無固定沸點(diǎn)。)
按元素：碳、氫含量為 97% - 98%
按物質(zhì)：烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴的混合物。
（一般石油不含烯烴）
按組成狀態(tài)：固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)。大部分是液態(tài)烴，同時(shí)在液態(tài)烴里溶有氣態(tài)烴和固態(tài)烴。
石油——多種碳?xì)浠衔锝M成的混合物
分餾
裂化
裂解
催化重整
分餾
利用原油中各組分的沸點(diǎn)不同進(jìn)行分離（蒸發(fā)冷凝）的過程。所得餾分是混合物。該過程是物理變化。
石油分餾
常壓分餾
減壓分餾
以原油為原料，產(chǎn)品為石油氣、汽油、煤油、柴油、重油等含碳原子少的輕質(zhì)油。
以重油為原料，產(chǎn)品為柴油、潤滑油、石蠟、燃料油、瀝青等重油。
干餾 蒸餾 分餾
原理
產(chǎn)物
反應(yīng)類型
隔絕空氣、加強(qiáng)熱使物質(zhì)分解
根據(jù)液態(tài)混合物中各組分沸點(diǎn)不同進(jìn)行分離
與蒸餾原理相同
產(chǎn)物為混合物
產(chǎn)物為單一組分的純凈物
產(chǎn)物為沸點(diǎn)相近的各組分組成的混合物
化學(xué)變化
物理變化
物理變化
化學(xué)“三餾”的比較
裂化
在一定條件下（加熱、催化劑），把相對(duì)分子質(zhì)量大、沸點(diǎn)高的烴斷裂為相對(duì)分子質(zhì)量較小、沸點(diǎn)較低的烴。
裂化的主要產(chǎn)物：汽油、煤油、柴油、潤滑油等。
目的：
提高輕質(zhì)汽油（裂化汽油）的產(chǎn)量
C16H34
十六烷
C8H18
辛烷
＋
C8H16
辛烯
催化劑
加熱、加壓
C8H18
辛烷
C4H10
丁烷
＋
C4H8
丁烯
催化劑
加熱、加壓
裂解
采用比裂化更高的溫度，使其中相對(duì)分子質(zhì)量較大的烴斷裂成乙烯、丙烯等小分子烴（小分子烴是有機(jī)化工的重要原料）
主要產(chǎn)物：乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。
C4H10
丁烷
CH4
甲烷
＋
C3H6
丙烯
催化劑
加熱、加壓
C2H6
乙烷
C4H10
丁烷
＋
C2H4
乙烯
催化劑
加熱、加壓
催化重整
在加熱和催化劑的作用下，通過結(jié)構(gòu)的調(diào)整，使鏈狀烴轉(zhuǎn)化為環(huán)狀烴。
①提高汽油的質(zhì)量
②獲得副產(chǎn)物氫氣
③獲得苯、甲苯等重要的化工原材
目的：
分餾 裂化 裂解
原料 石油（脫水、脫鹽后） 重油石蠟 分餾產(chǎn)品
物質(zhì)變化 物理變化 化學(xué)變化 化學(xué)變化
條件 較低溫度 較高溫度 更高溫度
目的 初級(jí)石油產(chǎn)品 提高輕質(zhì)油的產(chǎn)量和質(zhì)量 短鏈不飽和烴
分餾、裂化、裂解的對(duì)比
目前大多數(shù)石油產(chǎn)品仍作為燃料使用，只有一部分轉(zhuǎn)化為化工、紡織、建材、醫(yī)藥、日用化學(xué)品等行業(yè)的基本原料
石油的綜合利用
3. 生物質(zhì)資源的利用：利用物理、化學(xué)和生物方法將生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化為材料（如木材、紙張）、燃料（如生物乙醇、生物柴油），以及基本化工原料（如木炭、乙醇、甲醇、甲烷）等。
2. 隨著合成材料的大量生產(chǎn)和使用，急劇增加的廢棄物也給人類社會(huì)造成了巨大的環(huán)境壓力。
1. 以煤、石油和天然氣為原料，通過化學(xué)反應(yīng)獲得許多性能優(yōu)異的合成高分子材料，使人類在利用自然資源的進(jìn)程中前進(jìn)了一大步。
煤、石油和天然氣仍然是人類使用的主要能源，也是三種重要的化石燃料
三廢:
廢氣、廢水、廢渣
優(yōu)點(diǎn): 提供能量、化工原料
缺點(diǎn): 不可再生、環(huán)境污染
沉魚
落雁
閉月
羞花
綠色化學(xué)的核心就是要利用化學(xué)原理從源頭減少和消除污染。
綠色化學(xué)理念（防治優(yōu)于治理）
從環(huán)境觀點(diǎn)看：強(qiáng)調(diào)從源頭上消除污染。（從一開始就避免污染物的產(chǎn)生）
從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)看：它提倡合理利用資源和能源，降低生產(chǎn)成本。（盡可能提高原子利用率）
熱點(diǎn)：原子經(jīng)濟(jì)性——反應(yīng)物原子全部轉(zhuǎn)化為最終的期望產(chǎn)物，原子利用率為100%
1. 近期我國冀東渤海灣發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量達(dá)10億噸的大型油田。下列關(guān)于石油的說法正確的是(　　)
A. 石油屬于可再生礦物能源
B. 石油主要含有碳、氫兩種元素
C. 石油的裂化是物理變化
D. 石油的裂化是為了獲得乙烯、丙烯等氣態(tài)短鏈烴
B
2. 下列說法中錯(cuò)誤的是(　　)
A. 石油是混合物，石油分餾得到的汽油也是混合物
B. 含C20以上的烷烴的重油經(jīng)過催化裂化可以得到汽油
C. 焦炭是煤干餾的一種重要產(chǎn)品
D. 煤中含有苯和甲苯，可以用先干餾后分餾的方法把它們分離出來
D
3. 下列說法中正確的是(　 　)
A. 煤不可以直接液化，只能間接液化
B. 將煤在空氣中加強(qiáng)熱使之分解的過程，稱為煤的干餾，也叫煤的焦化
C. 將石油分餾得到大量的乙烯、丙烯等重要化工原料
D. 用溴的四氯化碳溶液可鑒別分餾獲得的汽油和裂化獲得的汽油
D

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