课件：石油煤和天然气的综合利用.ppt

石油、煤和天然气的 综合利用(2),一、煤的综合利用,1、煤的分类和组成,(1)分类：,(2)组成：煤除主要含碳外，还含少量的S、P、H、O、N等 元素以及无机矿物质(主要含Si、Al、CaFe)。因 此，煤是由有机物和无机物所组成的复杂的混和物。,2、煤的干馏,(1)定义：把煤隔绝空气加强热使它分解的过程，叫做煤的干馏(也叫煤的焦化)。,(2)实验：,(3)煤干馏的产品及用途,工业上炼焦，就属于煤的干馏，其原理是将煤粉放在隔绝空气的炼焦炉中加热，煤粉受热分解得到焦炭、煤焦油、焦炉气(可燃烧)、粗氨水、和粗苯等。这些产物可用于生产化肥、塑料、合成橡胶、合成纤维、炸药、染料、医药等。,3、煤的气化,(1)定义：煤在特定的设备内，在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂(如蒸汽/空气或氧气等)发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程。,(2)气化条件：煤炭气化时，必须具备三个条件，即气化炉、气化剂、供给热量，三者缺一不可。,(3)气化反应：,(4)煤气的成分及用途,4、煤的液化,(1)定义：把煤转化成液体燃料的过程，煤的液化分直接液化和间接液化。,(2)类型：,直接液化：把煤炭制成煤浆，然后在高温、高压和催化剂条件下，使煤与氢气作用生成液态碳氢化合物，即“合成石油”。主要产品有优质汽油、柴油、芳香烃和其他化工原料。副产品有液化石油气、硫黄和氨气等。,间接液化：把煤炭在高温下与水蒸气作用气化，产生合成气CO、H2等，然后合成气通过催化合成得到性能优良的液态烃类、醇类等。优点：操作条件温和，几乎不依赖于煤的种类，关键是选择合适催化剂。缺点：投资及运行成本过高，不利用工业化生产。,(3)前景：煤的液化是否能得到发展，决定于石油是否能满足不断增长的需要、煤跟石油的比价以及煤的液化技术的成熟程度。从世界范围来看，由于石油价格的增长，液化技术的日臻成熟，煤液化工业的再度兴起是可能的。对我国来说，目前汽油和煤的比价比国外更有利于发展以合成高级汽油为主要目的的煤的液化。在有煤地区发展煤的液化还是可以探索的。,5、对比小结,2019/9/1,14,可编辑,二、煤化工和天然气化工的发展 一碳化学,1、定义：一碳化学是以分子中只含一个碳原子的化合物如CO、CH4、CH3OH等为原料来合成一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CH4是天然气的主要成分，所以也可以说，一碳化工就是新一代的煤化工和天然气化工。,2、煤气化的主要反应式：,天然气重整：,3、合成气化学：大量的化工产品可以以合成气作为起始原料。使用不同的催化剂，可以从合成气制出不同的有机化合物产物，这就组成了所谓的合成气化学。由CH4、CH3OH等含一个碳原子，通过催化反应直接生成新的化合物，叫甲烷化学和甲醇化学。它们都是由一系列典型的化学合成反应所组成的。,CO+2H2=CH3OH 2CO+4H2=C2H4+2H2O,(1)分馏和干馏：分馏是对石油固有的成分的分离，为物理变化；干馏是对煤强热分解得到新产物，为化学变化。,(2)煤炭、木炭、焦炭：煤是以碳为主的复杂有机物和无机物的混合物，而木炭、焦炭的成分就是碳单质。,(3)天然气和焦炉气：天然气是一种化石燃料，它蕴藏在地层内，从气井上开采的可燃性气体，其主要成分是CH4、C2H6、C3H8等小分子烷烃，主要是CH4，它既是一种重要能源，又是一种重要的工业资源。焦炉气是煤干馏所得产物之一，其主要成分是H2、CH4、CO、C2H4等，它也是重要的气体燃料和化工原料。,(4)直馏汽油与裂化汽油：直馏汽油是原油经常压分馏所得的汽油，一般不含烯烃；裂化汽油是将重油或石油分馏产品进行催化裂化得到的汽油，含有烯烃。所以可以用溴水或酸性高锰酸钾溶液来区分两种汽油。,典型例题,1、含硫的煤不完全燃烧时，排放出污染环境的气体是( ) A只有SO2 B只有CO CCO和CO2 DSO2和CO,2、下列叙述正确的是( ) A燃料油经催化裂化可得到汽油 B裂化汽油可用来萃取溴水中的溴 C分馏和干馏都是物理变化 D煤焦油是混合物，可通过分馏使其主要成分进一步分离开来,3、下列说法中错误的是( ) A石油中含有C5C11的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油 B含C18以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油 C煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物 D煤中含有苯和甲苯，可以通过分馏的方法将它们分离出来,4、某混合气体通过溴水(使其褪色)，再通过灼热的氧化铜(使其黑色变红色)，再通过无水CuSO4白色粉末