课题3　石油、煤和天然气的综合利用

课题3,石油、煤和天然气的综合利用,组成物度状态：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。,一、石油和天然气,1、石油的炼制和石油化工,组成物类别：主要是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃所组成的混合物。,组成元素：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。,石油的成分,石油炼制和加工的目的,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基本有机化工原料，以提高石油的利用价值。,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；,石油炼制和加工的方法,分馏：利用原油中各组分的沸点不同进行分离（蒸发冷凝）的过程。所得馏分仍为混合物。分馏-物理变化！,常压分馏：以原油为原料，产品为石油气、汽油、煤油、柴油、重油等含碳原子少的轻质油。,减压分馏：以重油为原料，产品为柴油、润滑油、石蜡、燃料油、沥青等。减压原理？,汽油C5C11,煤油C11C16,柴油C15C18,常压蒸馏塔,重油C20以上,减压蒸馏塔,燃料油,沥青,石蜡,润滑油,催化裂化,石油气C4以下,LPG,原油,石油通过分馏获得的汽油、煤油、柴油等轻质油的产量低，仅占石油总产量的25左右。远远不能满足社会的需求，为了提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量，采用裂化的方法从重油中获取轻质油。,裂化：,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。裂化-化学变化！,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：,热裂化,催化裂化,目的:提高汽油的质量和产量,目的:提高汽油的产量,缺点：温度过高，易发生碳化结焦现象,催化剂：硅酸铝，分子筛（铝硅酸盐）,裂化有热裂化和催化裂化,为获得有机化工的基本原料。在石油化工生产过程里，常用石油分馏产品（包括石油气）作原料，采用比裂化更高的温度（700800，有时甚至高达1000以上），使长链烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃，以提供有机化工原料。工业上把这种方法叫做石油的裂解。所以说裂解就是深度裂化，以获得短链不饱和烃为主要成分的石油加工过程。裂解气是一种复杂的混合气体，它除了主要含有乙烯、丙烯、丁烯等不饱和烃外，还含有甲烷、乙烷、氢气、硫化氢等，这些原料在合成纤维工业、塑料工业、橡胶工业等方面得到广泛应用。,裂解：,裂解,定义：使具有长链分子的烃在700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一个国家石油化工发展水平的标志,用途：合成纤维，塑料，橡胶等等,总结,例如，己烷裂解,结合在必修化学所学内容，与同学交流：以乙烯为原料合成那些产品：体会乙烯在工业合成中的价值。,合成：乙醇、乙醛、乙酸、乙酸乙酯、氯乙烷、乙二醇、聚乙烯、洗涤剂、杀虫剂、植物生长调节剂、等等,思考与交流,石油化工厂的景观,天然气的来源？请列举出一些天然气的用途。,作燃料、化工生产的原料。例如，合成氨所需的氢气、制乙烯、制甲醇、合成液体燃料、）,2、天然气的利用,二、煤的综合利用,无烟煤,泥煤,褐煤,煤的成分组成元素：主要含碳外还含有少量的S、P、N、H、O等元素以及无机矿物质（主要有硅、铝、钙、铁等元素）组成物类别：煤是有机物和无机物组成的复杂混合物,将煤隔绝空气加强热使其分解的过程叫煤的干馏。是一个化学变化过程。,石油的分馏是物理变化，煤的干馏是化学变化过程。,（1）石油的分馏和煤的干馏的区别？,1、煤的干馏,（2）煤干馏的主要目的？-获得优质焦炭,煤的干馏实验装置图,煤的干馏实验装置图,（1）煤的气化：,含义,反应原理,将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程。,煤气化的主要化学反应是碳和水蒸气的反应C+H2O(g)=COH2这是一个吸热反应，所需热量一般由同时进行的碳的燃烧反应来提供。CO2=CO2,高温,2、煤的气化与液化,催化剂,煤燃烧时可以使用空气或氧气，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。CO3H2CH4H2O,主要产品汽油、煤油、芳香烃、其它化工原料、副产燃料气、液化石油气、硫黄和氨等。,煤的液化：将煤转化为液体燃料的过程。煤的液化分为直接液化和间接液化两个途径。,(2)煤的液化,直接液化：煤（与适当的溶剂混合）氢气液体燃料,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。,间接液化：（气化-液化法）,首先把煤转化为H2、CO和CH4。然后用催化剂把气态物质转变为烃类燃料、醇类燃料及化学品等。,一碳化学：以分子中只含一个碳原子的化合物(如一氧化碳、二氧化碳、甲烷、甲醇等)为原料来合成一系列化工原料和燃料的化学。,三、煤化工和天然气化工的发展一碳化学,煤气化的主要反应：,2CO2=2COC+H2O=COH2CO+H2O=CO2H2,天然气重整：,CH4H