课题3　石油、煤和天然气的综合利用 (4).ppt

第二单元化学与资源开发利用 课题3石油 煤和天然气的综合利用 教学目标1 了解绍石油的分馏及其产品和用途 了解石油的裂化和裂解 2 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 石油主要是由各种烷烃 环烷烃和环烷烃所组成的混合物 石油的大部分是液态烃 同时在液态烃里溶有少量的气态烃和固态烃 石油主要含有碳和氢两种元素 同时还含有少量的硫 氧 氮等元素 石油炼制的而目的是什么 一方面是将石油中的混合物进行一定程度的分离使它们物尽其用 另一方面 将含碳原子数较多的烃转变为含碳原子数较少的烃作为化工原料 以提高石油的利用价值 汽油C5 C11 煤油C11 C16 柴油C15 C18 常压蒸馏塔 重油C20以上 减压蒸馏塔 沥青 石蜡 催化裂化 石油气C4以下 LPG 原油 一 石油和天然气 1 认识石油形成 古代动植物遗体经过非常复杂的变化而形成的 元素组成 C H S等物质组成 烷烃 环烷 芳香烃等 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 物理性质 黑褐色的粘稠状物质 有特殊气味 比水轻 不溶于水 没有固定沸点 思考 石油是纯净物还是混合物 有无固定的沸点 2 原油 从油田里开采出来的没有经过加工处理的石油 还含有杂质成分 水 氯化钙 氯化镁等盐类 要炼制 其目的是将混合物进行一定程度的分离 使之物尽其用 另一方面 将含碳原子较多的烃转变为含碳原子较少的烃 做为基础有机化工原料 1 石油 石油的分馏工业上常用常压分馏和减压分馏的方法把不同沸点的产品分离出来 为了提高汽油产量 还可采用催化裂化的方法 如十六烷分解反应方程式为 C16H34C8H18 C8H16 常压分馏 将石油分成轻质油和重油常压分馏主要产品 轻质油 溶剂油 汽油 航空煤油 煤油 柴油等 减压分馏 将重油再进一步分成各种馏分 重油进行减压分馏的产物主要有 重柴油 润滑油 凡士林 石蜡 沥青等 石油通过分馏获得的汽油 煤油 柴油等轻质油的产量比较低 仅占石油总产量的25 左右 但社会需求量大的正是这些轻质油 为了提高轻质油的产量 特别是提高汽油的产量 还可以采用裂化的方法从重油中获取轻质油 裂化就是在一定的条件下 将相对分子质量较大 沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小 沸点较低的烃的过程 例如 在加热 加压和催化剂存在的条件下 十六烷裂化为辛烷和辛烯 裂化有热裂化和催化裂化 热裂化 催化裂化 目的 提高汽油的产量 缺点 温度过高 发生结焦现象 催化剂 硅酸铝 分子筛 铝硅酸盐 裂解 定义 使具有长链分子的烃在700度以上高温时断裂成短链的烃的过程叫裂解 目的 生产短链不饱和烃如工业 三烯 乙烯的产量作为衡量石油化工发展水平的标志 用途 合成纤维 塑料 橡胶等 2 天然气的利用 1 天然气的来源天然气又称油田气 石油气 石油伴生气 开采石油时 只有气体称为天然气 石油和石油气 这个石油气称为油田气或称石油伴生气 天然气主要成分是甲烷 还含有少量乙烷 丁烷 戊烷 二氧化碳 一氧化碳 硫化氢等 密度多在0 6 0 8g cm3 比空气轻 2 天然气的主要用途用作燃料 制造炭黑 合成氨 合成石油 甲醇和其他许多有机化合物的原料 二 煤的综合利用1 煤的干馏 定义 煤的干馏 也叫煤的焦化 是指将煤隔绝空气加强热使其分解的过程 1 煤的干馏 的过程叫煤的干馏 是一个 过程 把煤隔绝空气加强热使它分解 石油的分馏是物理变化 煤的干馏是化学变化过程 化学变化 石油的分馏和煤的干馏的区别 2煤干馏的产品及用途 为了预防或减少煤燃料对环境和人体健康带来的危害 近二三十年来 世界各国大力开展了对煤利用新技术的研究 其中主要包括对煤的液化和汽化技术 煤的汽化和液化就是使煤变成清洁能源的有效途径 与此同时煤的燃烧效率等也得到提高 2 煤的汽化与液化 1 汽化煤的汽化就是将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程 煤汽化的主要化反应是指碳和水蒸气的反应 C H2O CO H2这是一个吸热反应 所需热量一般都由同时进行的碳的燃烧反应来提供 C O2 CO2碳燃烧时可以使用空气 也可以使用氧气 但得到的煤气成分 热值及用途都不同 分别叫低热值气和中热值气 中热值气在适当催化剂的作用下 又可以转变成高热值气 即把中热值煤气里的CO和H2用催化剂合成甲烷 CO 3H2 CH4 H2O 直接液化是把煤和适当的溶剂混合后 在高温 高压和有催化剂的条件下 使煤与氢气作用生成液体燃料 间接液化是先把煤转化成一氧化碳和氢气 然后再经过催化合成得到烃类燃料 醇类燃料及化学品等 2 液化煤的液化是将煤转化为液体燃料的过程 煤的液化可以分为直接和间接两个途径 把煤粉和煤液化过程中产生的油跟氢气混合 在高温下经催化剂催化 进行加氢解聚反应 同时脱去硫 氮 氧等原子 生成固 液混合物的油 液化的煤以及含有未液化的煤和炭等固态物质 经过分离可以得到油 成为低氢 低硫的重质液体燃料 1 一碳化学是以分子中只含一个碳原子的化合物如COCH4CH3OH等为原料来合成一系列化工原料和燃料的化学 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 3 高温条件 天然气重整 CH4 H2O CO 3H24 使用不同的催化剂 可以从合成气制出不同的产物 这就是合成气化学 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 CO H2 2C O 2COC H2O CO H2CO