23石油、煤、天然气的综合利用.ppt

海洋石油钻井平台海洋石油钻井平台夜战普光天然气净化厂夜战普光天然气净化厂导入新课导入新课广泛应用广泛应用一、石油和天然气一、石油和天然气二、煤的综合利用二、煤的综合利用三、煤化工和天然气化工的发展三、煤化工和天然气化工的发展一碳化学一碳化学 1.掌握煤、石油和天然气等综合利用掌握煤、石油和天然气等综合利用中基本的化学原理。中基本的化学原理。2.通过调查讨论煤、石油和天然气通过调查讨论煤、石油和天然气等综合利用的最新进展。等综合利用的最新进展。3.了解我国基本化工的生产资源、了解我国基本化工的生产资源、基本化工产品的主要种类和发展概况。基本化工产品的主要种类和发展概况。教学目标教学目标知识与技能知识与技能过程与方法过程与方法情感态度与价值观情感态度与价值观 煤、石油和天然气等综合利用煤、石油和天然气等综合利用的新进展。的新进展。石油石油煤煤教学重难点教学重难点一、石油和天然气一、石油和天然气1.石油的炼制和石油化工石油的炼制和石油化工 地下开采出来的石油是黑色粘稠状物质，地下开采出来的石油是黑色粘稠状物质，加工前成为原油，不能直接利用。加工前成为原油，不能直接利用。石油是烃的混合物，所以没有固定石油是烃的混合物，所以没有固定的沸点。的沸点。工业上通过常压分馏和减压的方法，把工业上通过常压分馏和减压的方法，把石油不同沸点范围内的蒸馏产物分离出来。石油不同沸点范围内的蒸馏产物分离出来。分馏出来的各种成分叫做分馏出来的各种成分叫做馏分馏分，每一种馏分，每一种馏分仍然是多种烃的混合物。仍然是多种烃的混合物。石油炼制和加工的目的：石油炼制和加工的目的：1.是石油混合物一定程度的分离使他们是石油混合物一定程度的分离使他们物尽其用。物尽其用。2.将碳原子多的烃转变为含碳原子数较少的将碳原子多的烃转变为含碳原子数较少的烃作为进本化工原料，提高石油的利用价值。烃作为进本化工原料，提高石油的利用价值。工业上石油分馏是在分馏塔中进行的。工业上石油分馏是在分馏塔中进行的。石油经过分馏得到汽油石油经过分馏得到汽油 煤油煤油 柴油，但柴油，但不能满足社会的需求。不能满足社会的需求。为了过得更多的轻质油，提高汽油的产为了过得更多的轻质油，提高汽油的产量，将相对分子质量较大的沸点高的分解为量，将相对分子质量较大的沸点高的分解为相对分子质量较小的沸点较低的烃。相对分子质量较小的沸点较低的烃。例如：例如：C16H34C8H18+C8H16 石油不仅仅是燃料资源，还是有机化工石油不仅仅是燃料资源，还是有机化工染料的重要来源。染料的重要来源。为了获得有计划红的基本原料，石油为了获得有计划红的基本原料，石油化工中以比裂解更高的温度（化工中以比裂解更高的温度（700800），将石油进一步裂解，使长链烃），将石油进一步裂解，使长链烃断裂成乙烯丙稀丁烯等短链烃。其产物中断裂成乙烯丙稀丁烯等短链烃。其产物中还会含有甲烷以及其他物质还会含有甲烷以及其他物质C6H14CH4+CH2=CH2+CH3CH=CH2+其他其他700900 15%40%20%25%2.天然气的利用天然气的利用 天然气除了直接用作燃料外，还可以天然气除了直接用作燃料外，还可以作化工燃料。作化工燃料。天然气净化厂天然气净化厂天然气灶天然气灶使用天然气的主要优点：使用天然气的主要优点：安全：安全：天然气不含一氧化碳等有害物质，天然气不含一氧化碳等有害物质，不会因泄漏而造成人员中毒；不会因泄漏而造成人员中毒；经济：经济：据测算，我市天然气预定价格据测算，我市天然气预定价格相对于人工煤气和液化气较低一些。天然相对于人工煤气和液化气较低一些。天然气的热值约为普通人供煤气的气的热值约为普通人供煤气的2.8倍，而预倍，而预定价格仅为煤气的定价格仅为煤气的2.5倍；倍；清洁：清洁：天然气几乎不含杂质，燃烧完全，天然气几乎不含杂质，燃烧完全，污染小，可节省灶具和燃烧器维修费用；污染小，可节省灶具和燃烧器维修费用；高效：高效：天然气输配压力高，故城市天然天然气输配压力高，故城市天然气供应系统的建设与人工煤气相比可节约大气供应系统的建设与人工煤气相比可节约大量投资。且天然气热利用率较高；量投资。且天然气热利用率较高；方便：方便：天然气热值高，热利用率高，节天然气热值高，热利用率高，节省做饭时间；省做饭时间；用途广泛：用途广泛：天然气可广泛应用于化工、发天然气可广泛应用于化工、发电、工业和城市商业民用等各个方面，在电、工业和城市商业民用等各个方面，在 发电发电和工业方面的效益特别突出。和工业方面的效益特别突出。天然气的转换天然气的转换：将煤气置换成天然气所：将煤气置换成天然气所进行的管线、阀门、调压气、燃气具的气体进行的管线、阀门、调压气、燃气具的气体转换和燃具改装工程，以适应天然气运行和转换和燃具改装工程，以适应天然气运行和使用，天然气转换是一项复杂的系统工程。使用，天然气转换是一项复杂的系统工程。天然气的转换天然气的转换：首先要将管道及输气设备中的煤气置换首先要将管道及输气设备中的煤气置换成天然气；成天然气；然后逐户对居民和单位煤气用户进行煤然后逐户对居民和单位煤气用户进行煤气转换成天然气和灶具改装等工作。转换后气转换成天然气和灶具改装等工作。转换后将进行检漏和维修。将进行检漏和维修。西气东输工程所用气源主要是塔里木西气东输工程所用气源主要是塔里木气田的天然气，属于气井天然气，也叫气田的天然气，属于气井天然气，也叫纯纯天然气天然气，主要成份为甲烷（，主要成份为甲烷（CH4），体积组），体积组分约占天然气的分约占天然气的96%，另外还含有乙烷、，另外还含有乙烷、丙烷等其它烃类，以及丙烷等其它烃类，以及CO2、N2等，几乎不等，几乎不含硫化氢，比空气轻，密度约为含硫化氢，比空气轻，密度约为0.70kg/NM3，热值较高，可达，热值较高，可达8000-9000千卡千卡/NM3，是一种清洁高效的优质能源。，是一种清洁高效的优质能源。西气东输工程：西气东输工程：学与问学与问 你知道天然气的来源吗？请列举出一你知道天然气的来源吗？请列举出一些天然气的用处。些天然气的用处。天然气天然气主要来源主要来源：石油伴生的油田；：石油伴生的油田；天然气天然气主要用途主要用途：作燃料和化工燃料：作燃料和化工燃料用于发电，广泛用于民用及商业燃气灶具、用于发电，广泛用于民用及商业燃气灶具、热水器、采暖及制冷，也用于造纸、冶金、热水器、采暖及制冷，也用于造纸、冶金、采石、陶瓷、玻璃等行业，还可用于废料采石、陶瓷、玻璃等行业，还可用于废料焚烧及干燥脱水处理。焚烧及干燥脱水处理。二二.煤的综合利用煤的综合利用1.煤的干馏煤的干馏 工业上炼焦是将煤粉放在隔绝空气的炼焦工业上炼焦是将煤粉放在隔绝空气的炼焦炉中加热，煤受热分解产生气体。分为上下两炉中加热，煤受热分解产生气体。分为上下两层：层：上层为澄清透明的水溶液；上层为澄清透明的水溶液；下层为黑褐色黏稠的油状物煤焦油。下层为黑褐色黏稠的油状物煤焦油。另一部分没有凝结的气体可以点燃叫做另一部分没有凝结的气体可以点燃叫做焦炉气。焦炉气。出水出水管管加热加热管管除尘除尘门门加煤加煤门门捅火捅火门门清灰清灰门门储煤储煤室室煤干馏主要产品和用途煤干馏主要产品和用途2.煤的气化和液化煤的气化和液化 为减少煤燃烧对环境造成的污染，人们一为减少煤燃烧对环境造成的污染，人们一方面采取措施改良燃煤技术、改进燃煤质量和方面采取措施改良燃煤技术、改进燃煤质量和排烟设备；另一方面设法将没变为清洁能源。排烟设备；另一方面设法将没变为清洁能源。煤燃烧可以利用空气，也可以利用氧气，煤燃烧可以利用空气，也可以利用氧气，但得到的煤气的成分、热值及用途都不同。但得到的煤气的成分、热值及用途都不同。煤气化煤气化 在空气中燃烧在空气中燃烧低热值低热值成分：成分：CO H2 相当亮的相当亮的N2特点及用途：热值低，用作冶金机械工业特点及用途：热值低，用作冶金机械工业的燃烧器的燃烧器中热值中热值在氧气中燃烧在氧气中燃烧成分：成分：CO H2 少量少量CH4特点及用途：热值较高，可短途输送，用特点及用途：热值较高，可短途输送，用于民用煤气于民用煤气高热值高热值CO+3H2CH4+H2O催化剂催化剂（合成天燃气）（合成天燃气）主要成分：主要成分：CH4特点和用途：热值很高，可远距离特点和用途：热值很高，可远距离输送输送煤的液化煤的液化是煤转化成液体燃料的过程是煤转化成液体燃料的过程.直接液化直接液化:煤与适当的溶煤与适当的溶剂混合，在高温、高压和剂混合，在高温、高压和催化剂的条件下，使煤与催化剂的条件下，使煤与氢气作用生成液体燃料。氢气作用生成液体燃料。煤的液化煤的液化间接液化间接液化:先把煤转化成先把煤转化成一氧化碳和氢气一氧化碳和氢气（合成气）（合成气），然后经过催化合成得到，然后经过催化合成得到烃类燃料、醇类燃料及化烃类燃料、醇类燃料及化学品等。学品等。埃克森供氢溶剂法流程埃克森供氢溶剂法流程三三.煤化工和天然气煤化工和天然气化工的发展化工的发展 一碳化学一碳化学：以分子中含一个碳原子的化合：以分子中含一个碳原子的化合物（如物（如CO、CH4、CH3OH等）为原料合成一等）为原料合成一系列化工原料和燃料的化学。系列化工原料和燃料的化学。CO是从煤的气化或合成气得到的，而是从煤的气化或合成气得到的，而CH4是天然气的主要成分，所以，一碳化工也是天然气的主要成分，所以，一碳化工也可以说是新一代的煤化工的天然气化工。可以说是新一代的煤化工的天然气化工。煤气化的主要反应有：煤气化的主要反应有：2C+O2=2COC+H2O=CO+H2CO+H2O=H2+CO2煤的气化煤的气化 煤的干馏，也叫焦化。你能列举出几煤的干馏，也叫焦化。你能列举出几种煤的干馏产品及它的主要成分吗和和用种煤的干馏产品及它的主要成分吗和和用途吗途吗？想一想想一想产品产品 主要成分主要成分用途用途焦炭焦炭碳碳冶金冶金 合成氨合成氨 电石电石 染料染料 煤焦油煤焦油酚类酚类 萘萘染料染料 医药医药 农药农药 合成材料合成材料沥青沥青铺路材料铺路材料 制碳素电制碳素电极极苯苯 甲苯甲苯 二甲苯二甲苯炸药炸药 染料染料 医药医药 农药农药 合成材料合成材料焦炉煤焦炉煤气气氨氨 铵盐铵盐苯苯 甲苯甲苯 二甲苯二甲苯氨气氨气 甲烷甲烷 乙烯乙烯气体燃料气体燃料 化工原料化工原料天然气的重整：天然气的重整：CH4+H2O=CO+3H2高温高温 不同的催化剂，可以从合成气中制不同的催化剂，可以从合成气中制出不同的产物。从而形成出不同的产物。从而形成合成气化学合成气化学。可以从可以从CH4、CH3OH等很有一个碳等很有一个碳原子的分子，经过催化反应直接生成新原子的分子，经过催化反应直接生成新的化合物，形成的化合物，形成甲烷化学甲烷化学和和甲醇化学甲醇化学。科学资料科学资料 目前，我们所能用的能源和化工材料大部目前，我们所能用的能源和化工材料大部分来源于煤、石油和天然气等矿物资源。分来源于煤、石油和天然气等矿物资源。从长远考虑，因为它们是不可再生资源，从长远考虑，因为它们是不可再生资源，终究会枯竭，而作为原料使用，对环境也有很终究会枯竭，而作为原料使用，对环境也有很大的危害，所以不能为人来长久依赖。大的危害，所以不能为人来长久依赖。从绿化角度考虑，以植物为主的生物资源，从绿化角度考虑，以植物为主的生物资源，储量丰富，可再生性好，无污染，被人类成为储量丰富，可再生性好，无污染，被人类成为未来的理想资源。未来的理想资源。生物资源：农、林等植物，海产品等。生物资源：农、林等植物，海产品等。二氧化碳和水二氧化碳和水煤、石油、天然气煤、石油、天然气植物植物生物质生物质燃烧燃烧燃烧燃烧数月数月数百数百万年万年 物理法和化学法是通过裂解、分馏、氧物理法和化学法是通过裂解、分馏、氧化还原、降解、水解等过程，但一般能耗高、化还原、降解、水解等过程，但一般能耗高、产率低，有污染，一般作为生物转化的辅助产率低，有污染，一般作为生物转化的辅助手段。手段。生物转化法是通过的作用完成。生物转化法是通过的作用完成。如如：纤维素水解是在纤维素酶的作用下：纤维素水解是在纤维素酶的作用下进行的，葡萄糖的进一步转化液要依靠各种进行的，葡萄糖的进一步转化液要依靠各种微生物中的酶的作用微生物中的酶的作用 从生物资源的利用来看，主要是利用从生物资源的利用来看，主要是利用谷物淀粉。谷物淀粉。影响生物资源利用的重要因素是：影响生物资源利用的重要因素是：1.酶催化剂的稳定性。酶催化剂的稳定性。2.将酶和产物从反应液中分离出来的技术。将酶和产物从反应液中分离出来的技术。1.1.掌握石油、煤和天然气的综合利掌握石油、煤和天然气的综合利用的知识。用的知识。2.2.了解新能源的有关知识。了解新能源的有关知识。课堂小结课堂小结1.下列说法不正确的是下列说法不正确的是 （）A.石油裂化是为了得到更多的汽油石油裂化是为了得到更多的汽油 B.石油裂解是为了获得短链不饱和烃石油裂解是为了获得短链不饱和烃 C.石油分馏可将各种烃分离开来石油分馏可将各种烃分离开来 D.石油减压分馏是得到汽油、煤油等石油减压分馏是得到汽油、煤油等 C 课堂练习课堂练习2.下列说法中错误的是下列说法中错误的是 （）C.煤是由有机物和无机物组成的煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物复杂混合物 A.石油中含有石油中含有C5C11的烷烃，可的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油以通过石油的分馏得到汽油 B.含含C18以上烷烃的重油经过催化以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油裂化可以得到汽油 D.煤中含有苯和甲苯，可以通过煤中含有苯和甲苯，可以通过分馏的方法将它们分离出来分馏的方法将它们分离出来D 3.资料表明，水体的资料表明，水体的BOD低于低于3 mgL-1时水质较好，达到时水质较好，达到75 mgL-1时水质不好，时水质不好，大于大于10 mgL-1时水质很差，鱼类不能存活。时水质很差，鱼类不能存活。下列对下列对BOD的认识中，正确的是的认识中，正确的是 ()A.BOD表示水中溶解氧的浓度表示水中溶解氧的浓度 B.BOD的大小反映了水中耗氧有机的大小反映了水中耗氧有机物的浓度物的浓度 C.BOD变大是因为水中各种有毒物变大是因为水中各种有毒物质的总浓度变大质的总浓度变大 D.BOD所反映的水质优劣，只有通所反映的水质优劣，只有通过仪器才能测出，人的感官无法判别过仪器才能测出，人的感官无法判别B 4.某某1mol链烃链烃A在一定条件下完全裂在一定条件下完全裂化成化成1mol烷烃烷烃B和和1mol烯烃烯烃C，生成的混，生成的混合气体对氢气的相对密度为合气体对氢气的相对密度为14.5，试通过，试通过计算回答下列问题。计算回答下列问题。(3)如果要求如果要求1molB完全燃烧时需要氧气完全燃烧时需要氧气的物质的量是整数，那么的物质的量是整数，那么C只能是什么只能是什么烯烃烯烃?(1)写出链烃写出链烃A可能的结构简式和名称。可能的结构简式和名称。(2)烷烃烷烃B和烯烃和烯烃C可能各是什么可能各是什么?设烷烃设烷烃B的分子组成为的分子组成为CnH2n+2，相对分子，相对分子质量为质量为MB，烯烃，烯烃C分子组成为：分子组成为：CmH2m，相对，相对分子质量为分子质量为MC，根据质量守恒定律，链烃，根据质量守恒定律，链烃A的的组成应为组成应为C(n+m)H2(m+n)+2。可知可知A为烷烃，据题意：为烷烃，据题意：MA=MB+MC=214.52=58。即。即14(n+m)+2=58。化简得：化简得：n+m=4所以所以A分子式为分子式为C4H10(1)CH3CH2CH2CH3正丁烷正丁烷异丁烷异丁烷(2)讨论讨论n+m=4。当当n=1时，时，m=3，即，即B为甲烷，为甲烷，C为丙烯。为丙烯。当当n=2时，时，m=2，即，即B为甲烷，为甲烷，C为乙烯。为乙烯。当当n3时，时，m1，无意义，无意义(3)从从B的燃烧反应来看：的燃烧反应来看：CH4+2O2CO2+2H2O C2H6+3.5O22CO2+3H2O。B应是甲烷，则应是甲烷，则C只能是丙烯。只能是丙烯。