第二节化学与资源的综合利用、环境保护.ppt

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1、第四章第四章 第二节第二节化学与资源的综合利用化学与资源的综合利用 环境保护环境保护学习目标：学习目标：了解化学在资源综合利用及环境保护方面了解化学在资源综合利用及环境保护方面的作用和意义。的作用和意义。重点：重点：1、煤、石油、天然气的综合利用，特别、煤、石油、天然气的综合利用，特别是石油的利用。是石油的利用。2、通过环境保护和绿色化学的有关知识，、通过环境保护和绿色化学的有关知识，使学生加强环保意识并培养绿色化学的理使学生加强环保意识并培养绿色化学的理念。念。难点：石油裂化的原理。难点：石油裂化的原理。第一课时第一课时煤煤、石油、天然气的综合利用、石油、天然气的综合利用 背景知识回顾背景知

2、识回顾一、化石燃料一、化石燃料煤、石油和天然气都是古代煤、石油和天然气都是古代 经过一系经过一系列复杂变化而成的，它们是人们生活中经常使用列复杂变化而成的，它们是人们生活中经常使用的主要燃料，因此人们常称它们为的主要燃料，因此人们常称它们为 燃料，燃料，是是 资源。资源。二、煤、石油燃烧对环境的影响二、煤、石油燃烧对环境的影响1、煤的燃烧对空气的影响、煤的燃烧对空气的影响煤燃烧时会排放出煤燃烧时会排放出 等气体和一些烟尘，等气体和一些烟尘，它们都是大气的污染物。它们都是大气的污染物。2、用石油作燃料，直接燃烧的是石油的加工产、用石油作燃料，直接燃烧的是石油的加工产品品汽油、煤油、柴油等，它们燃

3、烧时会排放汽油、煤油、柴油等，它们燃烧时会排放出出 、含、含 化合物、未燃烧化合物、未燃烧的的 化合物和烟尘等，它们都是大气的污化合物和烟尘等，它们都是大气的污染物。染物。动植物遗骸动植物遗骸化石化石不可再生不可再生SO2、NO2CO氮的氧化物氮的氧化物铅铅碳氢碳氢迄今为止，煤、石油、天然气仍是迄今为止，煤、石油、天然气仍是人类使用的主要能源，同时它们也人类使用的主要能源，同时它们也是重要的化工原料。如何实现化石是重要的化工原料。如何实现化石燃料的综合利用，提高利用率，减燃料的综合利用，提高利用率，减少化石燃料燃烧所造成的环境污染，少化石燃料燃烧所造成的环境污染，是人类面临的重大挑战。是人类面

4、临的重大挑战。能源能源国家国家石油石油（亿吨）（亿吨）天然气天然气（亿立方米）（亿立方米）煤炭煤炭（亿吨）（亿吨）中中国国产量产量1.461175.612.4消费量消费量1.627175.65.72美美国国产量产量3.8635320.99.35消费量消费量8.0795924.14.92 19941994年中美三大能源产量与消费量比较表年中美三大能源产量与消费量比较表我国煤的分布图我国煤的分布图求知课堂互动求知课堂互动一、煤的综合利用一、煤的综合利用1、煤的组成、煤的组成:有机物和少量无机物组成有机物和少量无机物组成的复杂混合物，组成元素主要为的复杂混合物，组成元素主要为C，含，含少量少量H、O

5、、N、S等等组成元素组成元素:主要是碳元素；（还有少主要是碳元素；（还有少量的量的H、O、N、P、S、卤素等）、卤素等）组成成分：是由多种有机物、无机组成成分：是由多种有机物、无机物组成的复杂混合物。物组成的复杂混合物。煤的结构模型煤的结构模型一、煤的综合利用：一、煤的综合利用：2、煤的分类、煤的分类腐泥煤腐泥煤腐植煤腐植煤褐褐 煤煤烟烟 煤煤泥泥 煤煤无烟煤无烟煤按按C%95%以上以上70%以上以上60%70%50%60%工业上工业上煤煤品质品质的检的检测指标：测指标：发热量、挥发分、固发热量、挥发分、固定碳、水分、灰分等定碳、水分、灰分等煤的干馏实验装置图煤的干馏实验装置图实验装置实验装置

6、1实验装置实验装置2一、煤的综合利用一、煤的综合利用（1 1）煤的干馏）煤的干馏煤的干馏原理：煤的干馏原理：把煤隔绝空气加强热使它分解的过程。把煤隔绝空气加强热使它分解的过程。煤干馏的主要产品和用途煤干馏的主要产品和用途（2）煤的气化：）煤的气化：将煤中的有机物及碳转化为可燃性气体的过程。将煤中的有机物及碳转化为可燃性气体的过程。C(s)+HC(s)+H2 2O CO(g)+HO CO(g)+H2 2(g)(g)高温CO(g)+3HCO(g)+3H2 2 CH CH4 4(g)+H(g)+H2 2O(l)O(l)一定条件中热值气中热值气高热值气高热值气2CO(g)+O2CO(g)+O2 2 2

7、CO 2CO2 2(g)(g)；H=-566KJ/mol2H2H2 2(g)+O(g)+O2 2 2H 2H2 2O(l)O(l)；H=-571KJ/molCHCH4 4(g)+2O(g)+2O2 2 CO CO2 2(g)+2H(g)+2H2 2O(l)O(l)H=-890.3KJ/mol煤煤气气储储气气柜柜煤煤碳碳煤煤气气化化炉炉宜昌煤制气厂宜昌煤制气厂等离子体辅助煤汽化装置等离子体辅助煤汽化装置 将煤转化液体燃料的过程。将煤转化液体燃料的过程。分为直接液化和间接液化。分为直接液化和间接液化。一、煤的综合利用一、煤的综合利用（3）煤的液化：）煤的液化：C(sC(s)+H)+H2 2O O

8、CO(gCO(g)+H)+H2 2(g)(g)高温 CO+2HCO+2H2 2 CH CH3 3OHOH（甲醇）（甲醇）一定条件如：如：小资料：小资料：最近，美、联邦德国、日三国正式签订协议最近，美、联邦德国、日三国正式签订协议合建一个日处理合建一个日处理6000吨煤的溶剂精炼煤吨煤的溶剂精炼煤(称称SRC方法方法)的液化示范工厂。用这个方法，的液化示范工厂。用这个方法，23t煤可以产煤可以产1t汽油汽油(视煤种而异视煤种而异)，说明这，说明这项技术已发展到一定的成熟程度。项技术已发展到一定的成熟程度。最近，美国某公司发表了用分子筛作催最近，美国某公司发表了用分子筛作催化剂把甲醇转化为汽油的专

9、利。这种催化化剂把甲醇转化为汽油的专利。这种催化剂能够有效地控制产物的分子大小的形状，剂能够有效地控制产物的分子大小的形状，因此产品中因此产品中75直接可以用作高级汽油。直接可以用作高级汽油。煤液化煤液化 装置装置纳米级煤液化油纳米级煤液化油煤煤 液化烘干机液化烘干机液化氣罐液化氣罐煤氣灶煤氣灶二、石油的综合利用二、石油的综合利用1、石油的组成元素、石油的组成元素:主要是碳、氢元素主要是碳、氢元素 从所含成分的状态看，大部分是液态烃，从所含成分的状态看，大部分是液态烃，在液态烃里溶有气态烃和固体烃。在液态烃里溶有气态烃和固体烃。（还有水分、盐分等杂质）还有水分、盐分等杂质）2、石油的主要成分：

10、、石油的主要成分：烷烃、环烷烃、芳香烃烷烃、环烷烃、芳香烃等等3、石油的炼制、石油的炼制(除水脱盐后除水脱盐后)（1）石油的分馏：）石油的分馏：利用原油中各组分的沸点不同将复杂的混合物利用原油中各组分的沸点不同将复杂的混合物分离成简单混合物的过程。分离成简单混合物的过程。石油的炼制石油的炼制石油的石油的分馏分馏石油石油常压分馏常压分馏石油气石油气(C(C11C C4 4)低于低于2020汽油汽油(C(C55C C1111)20-200)20-200煤油煤油(C C1111C C1616)175-275)175-275柴油柴油(C(C1515C C1818)250-400250-400重油重油(

11、C(C2020)以上（以上（润滑油、凡士林、润滑油、凡士林、石蜡、沥青、石油焦等。石蜡、沥青、石油焦等。分馏：分馏：根据物质的沸根据物质的沸点的不同进行分离的一点的不同进行分离的一种方法。种方法。每一种馏分仍然是多种烃的每一种馏分仍然是多种烃的混合物混合物。轻质轻质油油25%75%石石油油分分馏馏示示意意图图重油减压分馏重油减压分馏重油重油减压分馏减压分馏 重柴油重柴油 轻润滑油轻润滑油中润滑油中润滑油重润滑油重润滑油渣油渣油熔沸点高熔沸点高常压分流时得到变质的常压分流时得到变质的不纯的产品。在高温下不纯的产品。在高温下高沸点的烃会分解，高沸点的烃会分解，还可能出现炭化结焦，还可能出现炭化结焦

12、，损坏设备，影响生产。损坏设备，影响生产。（2）、石油的裂化和裂解）、石油的裂化和裂解（1）裂化的目的：）裂化的目的：（2）裂化的原理：）裂化的原理：石油的裂化是石油的裂化是 。在在催化剂催化剂的作用下将含碳原子多的重的作用下将含碳原子多的重油（烃）断裂成碳原子较少的烃的过程。油（烃）断裂成碳原子较少的烃的过程。提高轻质液体燃料的产量。提高轻质液体燃料的产量。(3)裂解裂解:深度的裂化。深度的裂化。裂解的目的：裂解的目的：获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。乙烯的产量是一个国家石化水平的标志乙烯的产量是一个国家石化水平的标志 裂解：裂解：以比裂化更高

13、的温度以比裂化更高的温度,使石油分馏使石油分馏产物中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等气态产物中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等气态短链烃。（深度裂化过程）短链烃。（深度裂化过程）C8H18 C4H10+C4H8 催化剂催化剂加热、加压加热、加压C4H10 CH4+C3H6催化剂催化剂加热、加压加热、加压C4H10 C2H4+C2H6催化剂催化剂加热、加压加热、加压C4H8 2C2H4催化剂催化剂加热、加压加热、加压25%产量提高产量提高4、石油结构的重整、石油结构的重整石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的重新调整，是链状烃转化为环状烃，如苯或的重新调整，是链状

14、烃转化为环状烃，如苯或甲苯等，它们也是重要的化工基本原料。甲苯等，它们也是重要的化工基本原料。中海、渤海石油平台中海、渤海石油平台三、天然气的综合利用三、天然气的综合利用天然气既是一种清洁的化石燃料，更是一天然气既是一种清洁的化石燃料，更是一种重要的化工原料，作为化工原料，它主种重要的化工原料，作为化工原料，它主要用于合成要用于合成 和生产和生产 等。天然气化等。天然气化工以含一个碳原子的甲烷为原料，通过化工以含一个碳原子的甲烷为原料，通过化学变化形成含两个或多个碳原子的其他有学变化形成含两个或多个碳原子的其他有机化合物。实现天然气的有效转化是一项机化合物。实现天然气的有效转化是一项具有挑战性的课题。具有挑战性的课题。氨氨甲醇甲醇柴达木盆地天然气储量突破柴达木盆地天然气储量突破3000亿立方米亿立方米珠海振戎公司已经珠海振戎公司已经与伊朗方面签署协与伊朗方面签署协议，同意在未来议，同意在未来25年向伊朗购买年向伊朗购买200亿亿美元的液化天然气美元的液化天然气亚洲最大的天亚洲最大的天然气处理厂然气处理厂阜阳市利用阜阳市利用“西气东输西气东输”工程天然气门站鸟瞰图工程天然气门站鸟瞰图俄天然气俄天然气管道通向管道通向中国中国德国天然气汽车德国天然气汽车