资源综合利用环境保护授课人PPT课件

.,1,第二节资源综合利用环境保护,授课人：董啸,.,2,思考：什么是化石燃料？请例举化石燃料的种类.,思考：化石燃料是如何形成的？,.,3,思考：化石燃料的优点是什么?,.,4,思考：化石燃料的缺点是什么?,解决方法：提高燃料使用率；开发新能源,缺点：污染环境,解决方法：利用新技术，减低对环境的污染；积极开发洁净的新能源。,缺点：不可再生,.,5,一、煤、石油和天然气的综合利用,煤由有机物和少量无机盐组成的复杂混合物，主要含碳元素，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。,1、煤的综合利用,.,6,煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，其组成以碳元素为主，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。,无机物,C元素大量,H、N、S、O等元素少量,Si、Al、Ca、Fe,COxNOxSO2烟尘,.,7,煤的现代结构模型,.,8,煤的干馏,煤的气化,煤的液化,煤直接作燃料利用率低并污染环境,.,9,一、煤、石油和天然气的综合利用,（1）煤的干馏：,将煤隔绝空气加高温使之分解，得到焦炉煤气、煤焦油和焦炭。,煤干馏过程中发生一系列复杂的化学反应，从煤干馏产物中可获得重要的化工原料，如氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳、苯、甲苯、二甲苯、萘、酚类等。,.,10,.,11,.,12,干馏与蒸馏的比较：,强热,加热,隔绝空气,要求不严,化学变化,物理变化,制取新物质,分离混合物,.,13,（2）煤的气化：,将其中的有机物转化为可燃气体的过程，主要反应是：,（）煤的液化（直接液化、间接液化）：,直接液化：使煤与氢气作用生成液体燃料。,间接液化：先转化为一氧化碳和氢气，再在催化剂作用下合成甲醇等。,.,14,2、天然气的综合利用,天然气是一种高效、清洁的化石燃料。气体燃料与空气混合充分，容易完全燃烧，与固体燃料相比有较高的利用率。气体燃料便于运输，使用方便（易点燃，易熄灭），且清洁卫生。天然气作为化工原料主要用于合成氨和生产甲醇。,.,15,资料卡片,甲烷水合物甲烷水合物是由甲烷和水组成的固态化合物，可表示为CH4nH2O，甲烷分子处于由多个水分子形成的笼中。其外观像冰，具有可燃性，故又被称为“可燃冰”。甲烷水合物被认为是21世纪新型洁净的能源。但是，储量巨大的甲烷水合物的分解和释放，会诱发海底地质灾害，还会加重温室效应。目前，甲烷水合物已经成为各国关注和研究的重要领域，并取得了多项进展。,.,16,3、石油的组成及其综合利用,主要是由多种碳氢化合物组成的混合物。同时还含有少量的硫、氧、氮等元素。,按状态：固态、液态、气态。大部分是液态烃，同时在液态烃里溶有少量气态烃和固态烃。,按元素：碳、氢含量为97%98%,按物质：各种烷烃、环烷烃、芳香烃所组成的混合物。（一般石油不含烯烃）,（1）石油的成分,.,17,3、石油的综合利用,（1）石油的分馏：利用原油中各组分沸点的不同，将复杂的混合物分离成较简单和更有用的混合物的过程。,石油分馏主要在分馏塔中进行，通过分馏可获得汽油、煤油、柴油等轻质油。,.,18,注意：,a.石油分馏中物质变化类型为物理变化。,b.由于石油中有些物质的沸点很接近，所以每种石油的分馏产品一般为混合物。,c.对石油进行分馏，是石油炼制的主要方法之一，如果在常压下进行分馏，叫常压分馏；如果在减压条件下进行分馏，叫减压分馏。,.,19,石油的常压蒸馏产品：,重油的减压蒸馏产品：,燃料油、柴油、润滑油、石蜡、沥青,.,20,（2）石油的催化裂化,在催化剂作用下，将含碳原子较多、沸点较高的烃断裂为含碳原子较少、沸点较低的汽油等的过程。,.,21,（3）石油的裂解,用比裂化更高的温度使长链的烃分子断裂成碳原子数较少的气态烃分子和少量的液态，获取有机化工原料，如乙烯等。,乙烯、丙烯、甲烷等都是通过石油裂化和裂解得到的重要化工原料。,.,22,（4）石油的催化重整：,在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的重新调整，使链状烃转化为环状烃，如苯。,.,23,重整：在加热和催化剂作用下，使石油中的链状烃发生结构的重新调整而转化为环状烃的过程。,注意：,a.裂化和裂解是石油加工过程中两个不同的概念。裂解是更深度的裂化，二者反应的条件不同，产物也不同，但都是化学变化。,b.石油裂化和裂解的产物都是短链的饱和烃和不饱和烃的混合物，因此能使酸性高锰酸钾褪色，能发生加成反应，经裂化和裂解得到的汽油不能作为实验室中的萃取剂。,.,24,除去原油中的盐和水，减少能耗及对设备的腐蚀。,利用加热和冷凝，把石油分成不同沸点范围的产物。,石油气，汽油，煤油，柴油，石蜡油、润滑油、重油等。,轻质液体燃料（裂化汽油）,在一定条件下使用催化剂并加热，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃。,采用比裂化更高的温度，使其中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等小分子,乙烯、丙烯、丁二烯等（有机化工的原料）,重油,原油,原油,燃料油、润滑油,石油炼制,在加热和催化剂作用下，对直链烷烃的结构进行重新调整，使其转化成带支链的烷烃或环状烃。,燃料油、润滑油,苯的同系物及其它芳香烃,注：石油的分馏是物理变化，催化裂化、裂解、重整是化学变化。,.,25,.,26,蒸馏、分馏、干馏的比较,加热冷凝,加热冷凝,隔绝空气加强热,物理变化,物理变化,物理变化和化学变化,单一组分的纯净物,沸点相近的各组分组成的混合物，称之为馏分,混合物,分离,精炼,加工煤,.,27,.,28,4、从化石燃料为原料生产合成材料,（1）合成材料：塑料、合成橡胶和合成纤维三大人工合成的高分子材料，它们就是以石油、煤和天然气为原料生产的。,.,29,三大合成材料：,塑料、合成橡胶和合成纤维。,聚乙烯的生成原理：（聚合反应）在适当温度、压强和有催化剂存在的情况下，乙烯双键里的一个键会断裂，分子里的碳原子能互相结合成为很长的链。,.,30,（2）聚合反应和高分子化合物,由低分子（相对分子质量小）生成高分子化合物（相对分子质量巨大）的反应叫做聚合反应。例如，聚乙烯是由成千上万个乙烯分子在一定条件下发生聚合反应生成的相对分子质量巨大的高分子化合物。单体：生成高分子化合物的小分子称为单体。链节：高分子化合物中的重复单元称为链节。聚合度：高分子化合物中的链节数目称为聚合度。,.,31,相对分子质量巨大是高分子化合物的基本特征，也是它们与低分子化合物的根本区别。高分子化合物有天然的，如蛋白质、纤维素、淀粉等，也有人工合成的，如聚乙烯等。聚合反应分为加聚反应和缩聚反应。加聚反应：具有加成反应特征的聚合反应叫做加聚反应。缩聚反应：通过取代反应进行的聚合反应叫做缩聚反应。,.,32,缩聚反应：,+nHOCH2CH2OH,对苯二甲酸,乙二醇,+（2n-1）H2O,聚酯纤维（涤纶）,+2nH2O,单体间相互反应而生成高分子，同时还生成小分子（如水、氨、氯化氢等）的反应。,.,33,聚丙烯：,单体：,CH2CHCH3,.,34,聚苯乙烯,单体：,.,35,聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）,单体：,用途：用于仪器仪表零件、汽车车灯、光学镜片、透明管道等,.,36,酚醛塑料,单体：,苯酚、甲醛,用途：广泛用作电绝缘材料、家具零件、日用品、工艺品等。此外，还用作耐酸用的石棉酚醛塑料、作绝缘用的涂胶纸、涂胶布、作绝缘隔音用的酚醛泡沫塑料和蜂窝塑料等。,.,37,聚四氟乙烯,单体：,CF2CF2,用途：用作工程塑料，可制成聚四氟乙烯管、棒、带、板、薄膜等。一般应用于性能要求较高的耐腐蚀的管道、容器、泵、阀以及制雷达、高频通讯器材、无线电器材等。,优良综合性能：耐高温，耐腐蚀、不粘、自润滑、优良的介电性能、很低的摩擦系数。,.,38,聚乙烯颗粒,思考：如何处理高分子材料带来的环境污染？,.,39,日本水俣病事件：,.,40,从1949年起，位于日本熊本县水俣镇的日本氮肥公司开始制造氯乙烯和醋酸乙烯。由于制造过程要使用含汞（Hg）的催化剂，大量的汞便随着工厂未经处理的废水被排放到了水俣湾。1954年，水俣湾开始出现一种病因不明的怪病，叫水俣病，患病的是猫和人，症状是步态不稳、抽搐、手足变形、神经失常、身体弯弓高叫，直至死亡。经过近十年的分析，科学家才确认：工厂排放的废水中的汞是水俣病的起因。汞被水生生物食用后在体内被转化成甲基汞（CH3Hg），这种物质通过鱼虾进入人体和动物体内后，会侵害脑部和身体的其他部位，引起脑萎缩、小脑平衡系统被破坏等多种危害，毒性极大。在日本，食用了水俣湾中被甲基汞污染的鱼虾人数达数十万。,.,41,伦敦烟雾事件：,.,42,空气污染最典型的事件是50年代伦敦的冬季烟雾污染，4天夺走4000多条人命。过后的两个月中，又陆续有8000多人死亡。时至1952年，伦敦仍用煤发电，距市中心不远有许多工厂，居民家庭用煤取暖，蒸汽机车拖着列车穿梭于伦敦和各大城市之间，对卡车和小汽车尾气污染也不加控制。这些污染源产生大量的碳、硫化物以及其它的化学烟雾漂浮在空气中。12月5日一场浓雾笼罩着伦敦，空气中的污染物与雾混合在一起，彼此产生化学反应。4天后污染浓度增强了10倍，毒性加强。12月7日市中心能见度降低到5米以下，因而被称为“黑暗的星期日”，汽车无法行驶，泰晤士河上的船也无法航行。烟雾进入了莎士比亚剧场，舞台无法看清，因此正在上演的歌剧茶花女演到第一幕结束就被迫中止。12月10日大雾散去，4000人死亡，其中大部分是老人，感染支气管炎和有关肺部疾病的患者达数千人。,.,43,2005年世界及我国能源利用情况表,结论：我国的能源结构不合理，对煤炭能源的依赖过大,新能源的开发和利用不够.,思考：据下表，你能得出什么结论?,.,44,保护我们的家园!,保护人类的生存环境，实施“可持续发展战略”已经成为国际社会“和平与发展”永恒主题的主要内容之一！人类对大自然的破坏，已经开始自食其果，红色的警报正在拉响.地球母亲需要我们的帮助!,.,45,环境问题，主要是指由于人类不合理的开发和利用自然资源而造成的生态环境破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。1、工业三废：（1）废气；（2）废水；（3）废渣。,二、环境保护与绿色化学,形成酸雨的主要物质：硫氧化物和氮氧化物。,水华、赤潮等水体污染的主要物质：氮、磷过多。,.,46,废气,废水,废渣,工业三废：,.,47,2、化学在环境保护上的应用：,（1）对环境情况进行监测：对污染物的存在形态、含量进行分析和鉴定。（2）治理三废：对生产过程中产生的废气、废水和废渣进行处理，减少环境污染，实现资源的回收利用。（3）寻找源头治理环境污染的生产工艺，实施清洁生产绿色化学。,.,48,3、绿色化学,绿色化学的核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。按照绿色化学的原则，最理想的“原子经济”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物，这是原子利用率为100%。,.,49,绿色化学示意图,反应物,生成物,生产过程,安全的生产工艺,提高能源的利用率,应用无毒无害的催化剂,应用无毒无害的溶剂,原子经济性反应,高选择性反应,.,50,【思考与交流】,以乙烯为原料生产环氧乙烷，经典的方法是氯代乙醇法，包括以下两步反应，试计算两种生产工艺的原子利用率分别是什么？（课本102页）说明：原子利用率是指产品质量与产物质量的比率。,.,51,1、绿色化学对于化学反应提出了“原子经济性”（原子节约）的新概念及要求。理想的原子经济性反应是原料分子中的原子全部转变成所需产物，不产生副产物，实现零排放。下列几种生产乙苯的方法中，原子经济性最好的是（反应均在一定条件下进行）：,活学活用,.,52,.,53,2、某工厂利用铜屑制硝酸铜。你认为可以用哪些方法？哪种最好？,.,54,【分享与交流】,这节课我们通过探究，学习了环境保护，你有什么收获？请与大家分享！,.,55,常见的环境污染及危害,（1）酸雨（PH5.6的酸性降水）,起因：空气中硫和氮的氧化物溶于雨水形成的，最终转化为H2SO4、HNO3。,危害：对土壤肥力、森林、水生动植物和建筑物等带来大范围严重的危害。,来源：主要是化石燃料的燃烧、金属矿物的冶炼、生产和使用硫酸、硝酸的工厂等排放的硫氧化物和氮氧化物所造成的。,.,56,酸雨正式的名称是为酸性沉降，它可分为“湿沉降”与“干沉降”两大类，前者指的是所有气状污染物或粒状污染物，随着雨、雪、雾或雹等降水型态而落到地面者，后者则是指在不下雨的日子，从空中降下来的落尘所带的酸性物质而言。,.,57,酸雨能加速建筑物和文物古迹的腐蚀和风化过程，使文物面目皆非，碑林文字模糊。,.,58,使湖泊、河流酸化并溶解土壤和水体底泥中的重金属进入水中，毒害鱼类，造成鱼类死亡。,.,59,能加速金属腐蚀，出现空洞和裂缝，强度降低，桥梁损坏。如重庆的嘉陵江大桥，锈蚀速度每年为0.16毫米，远超过瑞典斯德哥尔摩每年0.03毫米的速度。,.,60,可以直接使大片森林死亡，农作物枯萎。1982年6月18日晚重庆下了一场酸雨，市郊2万亩水稻叶片突然枯黄，好像火烤过一样,几天后局部枯萎。,.,61,利用化学方法可以控制硫和氮氧化物，进而控制酸雨等危害。例如，针对我国以煤炭为主、酸雨类型属于硫酸型的特点，主要采取燃料预脱硫、炉内脱硫和烟囱排气除硫等措施，用CaCO3、CaO、Ca(OH)2、NH3H2O等吸收脱硫。,酸雨控制：生石灰脱硫,.,62,（2）光化学烟雾,危害：光化学烟雾氧化性很强，能使橡胶开裂，并刺激眼睛和黏膜，使呼吸困难并诱发其他的病症。,起因：氮氧化物和碳氢化合物在大气环境中受到强烈的太阳紫外线照射后，生成新的二次污染物。,来源：汽车行驶排出的废气,.,63,汽