化学与能源化学ppt课件

化学与能源化学,当今人类生活中应用最广泛的能源有哪些？,.,煤炭,石油,天然气,.,按含碳量可分为：泥煤：50%褐煤：50-78%烟煤：75-90%无烟煤：90-92%燃烧慢、效率低、有污染等缺点,煤炭的结构,.,洁净煤技术,.,气化以水蒸气、氧气或空气为气化剂，让煤在氧气不足的情况下进行部分氧化，使煤中的有机物转化为煤气（H2、CH4、CO等）焦化（干馏）隔绝空气的条件加热分解煤得焦炭和焦炉煤气（氢气与甲烷）液化（人造石油）直接加氢液化或气化后进一步合成燃油或燃气,煤的转化,.,石油的组成,石油是许多性质不同的有机物的混合物，其中75以上是各种各样的烃类，其他组成是含氧、含氮、含硫以及含金属的化合物。石油中烃类的主要组分是烷烃、环烷烃和芳烃。烯烃的含量很少。烷烃中有直链和带支链的。,.,石油的炼制,分馏：按沸点高低分离（如轻油：分馏温度小于350C的组分如汽油、煤油、柴油）裂化：将重油转化为轻油重整：增加支链烷烃比例，并可获得芳香烃加氢精制：脱氮硫,.,石油化工产品及用途,石油化学工业的一级产品，大致分为：烯类：包括乙烯、丙稀、丁二烯苯类：苯、甲苯、二甲苯炔类：乙炔芳香族：萘合成气（即COH2）从这五类基础原料出发；经过一系列化学加工后，可以得到成千上万的石油化工产品可制成一系列为工农业、国防、科学技术和人民生活不可缺少的重要产品。,.,天然气定义及组成,天然的可燃气体统称为天然气；以烷烃为主的各类烃类和少量非烃类气体所组成的气体混合物。组成：气态烃、硫化烃、二氧化碳、氮气等气体，液烃和水以及机械杂质。,.,天然气的利用,1.天然气发电,具有缓解能源紧缺、降低燃煤发电比例,减少环境污染的有效途径,且从经济效益看,天然气发电的单位装机容量所需投资少,建设工期短,上网电价较低,具有较强的竞争力.2.天然气化工工业,天然气是制造氮肥的最佳原料,具有投资少、成本低、污染少等特点.天然气占氮肥生产原料的比重,世界平均为80%左右.3.城市燃气事业,特别是居民生活用燃料.随着人民生活水平的提高及环保意识的增强,大部分城市对天然气的需求明显增加.天然气作为民用燃料的经济效益也大于工业燃料.4.压缩天然气汽车,以天然气代替汽车用油,具有价格低、污染少、安全等优点.,.,能源,危机,.,如何解决人类面临的能源危机呢？,燃料的充分利用。改进生产工艺，减少燃烧能源的危害开发新能源,.,.,开发新能源,太阳能,氢能,生物能,地热能,潮汐能,可燃冰,核能,风能,.,太阳能,与其他能源相比，太阳能具有独特的优点：它没有一般煤炭、石油等矿物燃料产生的有害气体和废渣，因而不污染环境，被称作“干净能源”。到处都可以得到太阳能，使用方便、安全。成本低廉，可以再生。,.,太阳能电池主要以半导体材料为基础，利用光照产生电子空穴对，在PN结上可以产生光电流、光电压的现象（光伏效应），实现光电转换。硅是最合适最理想的太阳能电池材料。,光电转换,.,低温热利用：地膜、塑料大棚以及干燥器、蒸馏、供暖、太阳能热水系统中温热利用：空调制冷、制盐以及其它工业用热高温热利用：聚焦形太阳灶、焊接机和高温炉,光热转换,.,在新能源的探索中，氢气被认为是理想的二次能源。氢气作为动力燃料有很多优点。干净、无毒。燃料热值大，能满足热机对燃料的要求。资源丰富。应用范围广，适用性强。有关氢能源的研究，目前面临三大课题：氢气的制取；氢的贮存和输送；氢的利用。,氢能,.,核裂变能与核电站核裂变是指一个重原子核分裂成为两个或两个以上中等质量原子核的过程。只有一些质量非常大的原子核，像铀、钍等才能发生核裂变。原子核在发生核裂变时，释放出巨大的能量（1克235U完全发生核裂变后放出的能量相当于燃烧2.5吨煤所产生的能量），核裂变是取得核能的重要途径之一。,魔鬼与天使,核能,.,核能,大规模地和平利用裂变能必须满足两个条件:重核裂变要形成链式反应；链式反应必须是可控的。实现可控链式反应的装置称为反应堆。,.,链式反应,.,核废料是指含有、和辐射的不稳定元素并伴随有热产生的无用材料，核废料进入环境后会造成水、大气、土壤的污染，并通过各种途径进入人体，当放射性辐射超过一定水平，就能杀死生物体的细胞，妨碍正常细胞分裂和再生，引起细胞内遗传信息的突变。目前，核废料的处理有“天葬”、“水葬”和“火葬”三种方法。,放射性废料的处理,核裂变能利用带来的问题,.,核聚变由2个或多个轻原子核聚合成一个较重的原子核的过程叫核聚变，这时也将释放出很大的能量。与U235裂变相比热值高一个量级产物无污染原料含量高,天然的核聚变场所,核能,.,核力是一种短程力，只有当两个核的距离接近万分之一毫米时，核力能才起作用，使两个原