《化学与技术》课件(人教版) 课题2.3石油、煤和天然气综合利用.ppt

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1、 核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练学习目标学习目标课前自主学案课前自主学案知能优化训练知能优化训练课课题题3课题课题3石油、煤和天然气的综合利用石油、煤和天然气的综合利用学习目标学习目标1.了解石油的分馏及其产品和用途，了解石油的了解石油的分馏及其产品和用途，了解石油的裂化和裂解。裂化和裂解。2.了解煤的干馏和综合利用。了解煤的干馏和综合利用。3.了解煤化工和天然气化工的发展。了解煤化工和天然气化工的发展。课前自主学案课前自主学案一、石油和天然气一、石油和天然气1石油的石油的炼炼制和石化工制和石化工业业石石油油是是_，加加工工前前称称为为原原油油，石石油油要要炼炼制制，其其目目

2、的的是是将将混混合合物物进进行行一一定定程程度度的的_，使使之之物物尽尽其其用用，另另一一方方面面，将将含含碳碳原原子子较较多多的的烃烃转转变变为为含含碳碳原原子子较较少少的的烃烃，作作为为基基本本_原原料。料。2工工业业上上常常用用_分分馏馏和和_分分馏馏的的方方法法把把不同沸点的不同沸点的产产品分离出来。品分离出来。烃烃的混合物的混合物分离分离有机化工有机化工常常压压减减压压为为了了提提高高汽汽油油产产量量，还还可可采采用用_的的方方法法。如十六如十六烷烷分解反分解反应应方程式方程式为为C16H34C8H18C8H16。3石石油油不不仅仅是是燃燃料料资资源源，还还是是_的的重要来源。重要来

3、源。5乙乙烯烯的的生生产产主主要要靠靠_，乙乙烯烯的的产产量量是衡量一个国家是衡量一个国家_化工化工发发展水平的展水平的标标志。志。催化裂化催化裂化有机化工原料有机化工原料CH3CH=CH2其他其他石油裂解石油裂解石油石油6天然气的利用天然气的利用天天然然气气的的主主要要用用途途：直直接接作作燃燃料料；合合成成氨氨原原料气料气(制制H2)；合成甲醇及其他化工原料。合成甲醇及其他化工原料。二、煤的二、煤的综综合利用合利用1煤与炭有何关系？煤与炭有何关系？木木炭炭、焦焦炭炭等等是是碳碳的的不不纯纯单单质质，而而煤煤是是有有机机物物和和无机物无机物组组成的复成的复杂杂混合物。混合物。煤煤除除了了主主

4、要要含含碳碳元元素素外外还还含含有有少少量量的的S、P、N、H、O等等元元素素以以及及无无机机矿矿物物质质(主主要要有有硅硅、铝铝、钙钙、铁铁等元素等元素)。2煤的干煤的干馏馏(1)将将煤煤隔隔绝绝空空气气_的的过过程程，叫叫做做煤的干煤的干馏馏，也叫煤的焦化。，也叫煤的焦化。(2)工工业业上上炼炼焦焦的的原原理理是是将将煤煤粉粉放放在在隔隔绝绝空空气气的的炼炼焦焦炉炉中中加加热热，煤煤粉粉分分解解得得到到焦焦炭炭、煤煤焦焦油油、焦焦炉炉气气(可可燃燃烧烧)、粗粗氨氨水水和和粗粗苯苯等等。这这些些产产物物可可用用于于生生产产化化肥肥、塑塑料料、合合成成橡橡胶胶、合合成成纤纤维维、炸炸药药、染染

5、料料、医医药药等。等。加加强强热热使其分解使其分解3煤的气化和液化煤的气化和液化(1)煤煤的的气气化化是是指指煤煤在在特特定定的的设设备备内内，在在一一定定温温度度及及压压强强下下使使煤煤中中_与与气气化化剂剂(如如蒸蒸气气/空空气气或或氧氧气气等等)发发生生一一系系列列化化学学反反应应，将将固固体体煤煤转转化化为为含含有有CO、H2、CH4等等气气体体和和CO2、N2等等非非可可燃燃气气体体的的过过程程。煤煤炭炭气气化化时时，必必须须具具备备三三个个条条件件，即即气气化化炉、气化炉、气化剂剂、供、供给热给热量，三者缺一不可。量，三者缺一不可。(2)碳碳与与水水蒸蒸气气的的反反应应式式为为 _

6、，属，属_反反应应。有机物有机物吸吸热热CH2O=COH2(3)煤煤的的液液化化：煤煤的的液液化化是是把把煤煤转转化化成成_的的过过程，煤的液化分程，煤的液化分为为直接液化和直接液化和间间接液化。接液化。直直接接液液化化是是把把煤煤炭炭制制成成煤煤浆浆，然然后后在在_、_和和在在_条条件件下下，通通过过加加氢氢裂裂化化生生成成液液态态碳碳氢氢化化合合物物即即“合合成成石石油油”，直直接接液液化化的的效效率率约约为为65%75%，每每吨吨煤煤可可生生产产0.30.4t液液化化油油。主主要要产产品品有有汽汽油油、柴柴油油、芳芳香香烃烃和和其其他他_。副副产产品品有有液液化化石石油油气气、硫硫黄黄和

7、和氨氨气等。气等。液体燃料液体燃料高温高温高高压压催化催化剂剂化工原料化工原料间间接接液液化化是是把把煤煤炭炭在在高高温温下下与与水水蒸蒸气气作作用用气气化化，产产生生合合成成气气等等，然然后后合合成成气气通通过过_生生成成性性能能优优良良的的液液态态醇醇类类、烃烃类类及及_等等。间间接接液液化的效率一般化的效率一般较较低。低。三、煤化工和天然气化工的三、煤化工和天然气化工的发发展展一碳化学一碳化学1一一碳碳化化学学是是以以分分子子中中只只含含一一个个碳碳原原子子的的化化合合物物(如如CO、CH4、CH3OH等等)为为原原料料来来合合成成一一系系列列_和和_的化学。的化学。催化合成催化合成化学

8、品化学品化工原料化工原料燃料燃料3使使用用不不同同的的催催化化剂剂，可可以以从从合合成成气气制制出出不不同同的的产产物物，这这就就是是_化化学学，由由CH4、CH3OH等等含含一一个个碳碳原原子子的的分分子子，通通过过_直直接接生生成新的化合物，叫成新的化合物，叫_化学和化学和_化学。化学。合成气合成气催化反催化反应应甲甲烷烷甲醇甲醇核心要点突破核心要点突破一、石油的炼制一、石油的炼制方方法法原料原料原理原理目的目的分分馏馏原油原油(常常压分馏压分馏)重油重油(减减压分馏压分馏)根据石油各组分根据石油各组分沸点高低不同，沸点高低不同，利用加热汽化、利用加热汽化、冷凝、回流，把冷凝、回流，把石油

9、分成不同沸石油分成不同沸点范围的组分点范围的组分得到不同沸点范得到不同沸点范围的分馏产物围的分馏产物汽油、煤油、汽油、煤油、柴油、重油等柴油、重油等方法方法原料原料原理原理目的目的裂化裂化重油、石重油、石蜡蜡在一定条件下，在一定条件下，把相对分子质量把相对分子质量大、沸点高的烃大、沸点高的烃断裂为相对分子断裂为相对分子质量小、沸点低质量小、沸点低的烃的烃提高轻质液体燃提高轻质液体燃料油的产量，特料油的产量，特别是提高汽油的别是提高汽油的产量产量裂解裂解(深度深度裂化裂化)石油分馏石油分馏产品产品(包括包括石油气石油气)在高温下，使具在高温下，使具有长链分子的烃有长链分子的烃断裂成各种短链断裂成

10、各种短链的气态烃和少量的气态烃和少量液态烃液态烃获得短链不饱和获得短链不饱和烃，如乙烯、丙烃，如乙烯、丙烯、丁二烯等烯、丁二烯等二、煤的综合利用二、煤的综合利用课堂互动讲练课堂互动讲练 要点要点煤、石油和天然气的综合利用煤、石油和天然气的综合利用1煤的干馏煤的干馏(1)原理：将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，原理：将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，煤的干馏是一个复杂的物理变化和化学变化过煤的干馏是一个复杂的物理变化和化学变化过程。程。(2)煤的干馏产物煤的干馏产物固态物质固态物质焦炭。用途：冶金工业、制造焦炭。用途：冶金工业、制造电石。电石。液态物质液态物质煤焦油：芳香烃煤焦油：芳香烃(苯的同

11、系物、萘、蒽苯的同系物、萘、蒽)、酚和沥青、酚和沥青等。等。粗氨水：氨和铵盐。用途：可作氮肥。粗氨水：氨和铵盐。用途：可作氮肥。粗苯：苯的同系物。粗苯：苯的同系物。气态物质气态物质焦炉气焦炉气(H2、CH4、C2H4、CO)。2煤的气化煤的气化将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程，目前将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程，目前主要方法是碳和水蒸气反应制水煤气：主要方法是碳和水蒸气反应制水煤气：4天然气的主要成分是天然气的主要成分是CH4，甲烷经化学变化形，甲烷经化学变化形成含两个碳或多个碳的其他有机物。成含两个碳或多个碳的其他有机物。5石油的分馏石油的分馏利用石油中各种烃的沸点不同，逐步升温使

12、烃汽化，利用石油中各种烃的沸点不同，逐步升温使烃汽化，再经冷凝后将烃分离成不同沸点范围的产物的过程再经冷凝后将烃分离成不同沸点范围的产物的过程叫做分馏。叫做分馏。其主要目的是得到汽油、煤油、柴油等轻质油。其主要目的是得到汽油、煤油、柴油等轻质油。6石油的裂化石油的裂化通过催化剂催化、高温等手段将含碳原子较多、沸通过催化剂催化、高温等手段将含碳原子较多、沸点较高的烃断裂为含碳原子较少、沸点较低的汽油点较高的烃断裂为含碳原子较少、沸点较低的汽油等的过程，叫裂化。例如：等的过程，叫裂化。例如：主要目的是提高轻质燃料油的含量，所得轻质油主要目的是提高轻质燃料油的含量，所得轻质油和直接分馏所得轻质油的区

13、别是前者含有不饱和和直接分馏所得轻质油的区别是前者含有不饱和烯烃，因此裂化汽油可使溴水、酸性烯烃，因此裂化汽油可使溴水、酸性KMnO4溶溶液褪色。液褪色。7石油的裂解石油的裂解石油在更高的温度下发生深度裂化，石油中的烃石油在更高的温度下发生深度裂化，石油中的烃分子断裂成以乙烯为主的小分子的过程叫裂解。分子断裂成以乙烯为主的小分子的过程叫裂解。裂解的目的是获得重要化工原料乙烯等气态不饱裂解的目的是获得重要化工原料乙烯等气态不饱和烃。和烃。8乙烯的聚合反应乙烯的聚合反应例例 (2011年广州高二检测年广州高二检测)如何从石油中获得更多如何从石油中获得更多的轻质燃油一直是化学家探索的课题，将石油分馏

14、的轻质燃油一直是化学家探索的课题，将石油分馏得到的重油进行裂化可以获得更多的轻质燃油。得到的重油进行裂化可以获得更多的轻质燃油。资料资料1：石蜡是含有：石蜡是含有2030个碳原子的烷烃的混合个碳原子的烷烃的混合物，常温下呈固态。物，常温下呈固态。资料资料2：石油催化裂化中通常使用：石油催化裂化中通常使用Al2O3作催化剂。作催化剂。某某研研究究性性学学习习小小组组在在实实验验室室中中模模拟拟石石油油的的催催化化裂裂化化，装装置置如如图图：实实验验过过程程中中可可观观察察到到烧烧瓶瓶中中固固体体石石蜡蜡先先熔熔化化，试试管管中中有有少少量量液液体体凝凝结结，试试管管中中酸酸性性高高锰锰酸酸钾钾溶

15、溶液液褪褪色色，实实验验后后闻闻试试管管中中液体气味，具有汽油的气味。液体气味，具有汽油的气味。(1)该该装置装置仪仪器器连连接的接的顺顺序序应应遵循的原遵循的原则为则为_，为为保保证实验证实验成功，成功，实验实验前前必必须进须进行的操作是行的操作是_，装置中，装置中较较长导长导管的作用是管的作用是_；(2)试试管管中少量液体凝中少量液体凝结说结说明了明了_；(3)试试管管中溶液褪色中溶液褪色说说明了明了_；(4)能否用能否用试试管管中的液体萃取溴水中的溴，理由中的液体萃取溴水中的溴，理由是是_。(5)写出二十写出二十烷烷裂化得到癸裂化得到癸烷烷和癸和癸烯烯的化学方程式的化学方程式_。(6)石

16、油裂化的重要意石油裂化的重要意义义是是_。【解解析析】仪仪器器连连接接的的顺顺序序应应遵遵循循从从下下往往上上，从从左左到到右右的的原原则则，装装入入药药品品之之前前要要检检验验装装置置的的气气密密性性。依依据据石石油油分分馏馏工工业业的的分分馏馏塔塔原原理理，设设置置了了长长导导管管，其其作作用用除除导导气气外外，兼兼起起冷冷凝凝气气体体的的作作用用；依依据据催催化化裂裂化化原原理理，下下列列反反应应皆皆有有可可能能发发生：生：其其中中，D易易溶溶于于水水，且且与与CH3COOH互互为为同同分分异异构构体体，F分分子子中中的的碳碳原原子子数数是是D中中的的3倍倍，H经经催催化化氧氧化可得到化

17、可得到G。请请回答下列回答下列问题问题：(1)写出下列物写出下列物质质的的结结构构简简式：式：A_，H_；指指出出A和和H的关系：的关系：_。(2)利利用用合合成成气气(H2CO)生生产产汽汽油油、甲甲醇醇和和氨氨等等已已经经实实现现了了工工业业化化，合合成成气气也也可可合合成成醛醛、酸酸、酯酯等等多种多种产产物，下列表述正确的是物，下列表述正确的是_。以合成气以合成气为为原料的反原料的反应应都是化合反都是化合反应应改改变变合合成成气气中中CO与与H2的的体体积积比比，可可得得到到不不同同的的产产物物合合成成气气的的转转化化反反应应需需在在适适当当的的温温度度和和压压强强下下通通过过催化完成催

18、化完成从合成气出从合成气出发发生成气生成气态烃态烃或醇或醇类类有机物是有机物是实现实现“煤煤变变油油”的有效途径的有效途径以合成气以合成气为为原料的反原料的反应产应产物中不可能有物中不可能有烯烃烯烃或水或水ABC D(3)写出下列反写出下列反应应的化学方程式：的化学方程式：CH3COOHEF：_；D与新制与新制氢氢氧化氧化铜铜加加热热：_。解解析析：本本题题以以能能源源为为载载体体考考查查烃烃的的衍衍生生物物的的性性质质，命命题题着着眼眼点点在在于于煤煤的的气气化化和和液液化化，同同时时它它又又结结合合有有机机化化学反学反应类应类型，要求整合新信息得出型，要求整合新信息得出结论结论。(1)由由

19、题题图图知知，A经经两两次次催催化化氧氧化化得得到到C，则则A为为CH3OH，B为为 HCHO，C为为 HCOOH，且且 H应应 为为CH3CH2CH2CH2OH，G为为 CH3CH2CH2CHO，D的的分分子子式式为为C2H4O2，易易溶溶于于水水，说说明明不不是是酯酯，则则D为为HOCH2CHO，E为为HOCH2CH2OH，F为为CH3COOCH2CH2OOCCH3。(2)依依题题意意，CO和和H2可可合合成成汽汽油油，汽汽油油是是烃烃类类，所所以以必然生成水，不是化合反必然生成水，不是化合反应应，和和都不正确。都不正确。知能优化训练知能优化训练本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束点此点此进进入入课课件目件目录录按按ESC键键退出全屏播放退出全屏播放谢谢谢谢使用使用