化学《化学和资源综合利用环境保护时》

1、化学化学和资源综合利用环境保 护时 第四章第四章 第二节第二节 化学与资源的综合利用化学与资源的综合利用 环境保护环境保护 化学化学和资源综合利用环境保 护时 学习目标：学习目标： 了解化学在资源综合利用及环境保护方面了解化学在资源综合利用及环境保护方面 的作用和意义。的作用和意义。 重点：重点： 1、煤、石油、天然气的综合利用，特别、煤、石油、天然气的综合利用，特别 是石油的利用。是石油的利用。 2、通过环境保护和绿色化学的有关知识，、通过环境保护和绿色化学的有关知识， 使学生加强环保意识并培养绿色化学的理使学生加强环保意识并培养绿色化学的理 念。念。 难点：石油裂化的原理。难点：石油裂化的

2、原理。 化学化学和资源综合利用环境保 护时 第一课时第一课时 煤煤 、石油、天然气的综合利用、石油、天然气的综合利用 化学化学和资源综合利用环境保 护时 背景知识回顾背景知识回顾 一、化石燃料一、化石燃料 煤、石油和天然气都是古代煤、石油和天然气都是古代 经过一经过一 系列复杂变化而成的，它们是人们生活中经常使系列复杂变化而成的，它们是人们生活中经常使 用的主要燃料，因此人们常称它们为用的主要燃料，因此人们常称它们为 燃料，燃料， 是是 资源。资源。 二、煤、石油燃烧对环境的影响二、煤、石油燃烧对环境的影响 1、煤的燃烧对空气的影响、煤的燃烧对空气的影响 煤燃烧时会排放出煤燃烧时会排放出 等气

3、体和一些烟等气体和一些烟 尘，它们都是大气的污染物。尘，它们都是大气的污染物。 2、用石油作燃料，直接燃烧的是石油的加工产、用石油作燃料，直接燃烧的是石油的加工产 品品汽油、煤油、柴油等，它们燃烧时会排放汽油、煤油、柴油等，它们燃烧时会排放 出出 、 、含、含 化合物、未燃烧化合物、未燃烧 的的 化合物和烟尘等，它们都是大气的污化合物和烟尘等，它们都是大气的污 染物。染物。 动植物遗骸动植物遗骸 化石化石 不可再生不可再生 SO2、NO2 CO氮的氧化物氮的氧化物 铅铅 碳氢碳氢 化学化学和资源综合利用环境保 护时 化学化学和资源综合利用环境保 护时 能源能源 国家国家 石油石油 （亿吨）（亿

4、吨） 天然气天然气 （亿立方米）（亿立方米） 煤炭煤炭 （亿吨）（亿吨） 中国中国 产量产量1.461175.612.4 消费量消费量1.627175.65.72 美美 国国 产量产量3.8635320.99.35 消费量消费量8.0795924.14.92 19941994年中美三大能源产量与消费量比较表年中美三大能源产量与消费量比较表 化学化学和资源综合利用环境保 护时 我国煤的分布图我国煤的分布图 化学化学和资源综合利用环境保 护时 上京煤矿上京煤矿 宁夏优质无煤宁夏优质无煤 太西煤露天采区太西煤露天采区 化学化学和资源综合利用环境保 护时 求知课堂互动求知课堂互动 一、煤的综合利用一、

5、煤的综合利用 1、煤的组成、煤的组成 组成元素组成元素:主要是碳元素；（还有少主要是碳元素；（还有少 量的量的H、O、N、P、S、卤素等）、卤素等） 组成成分：是由多种有机物、无机组成成分：是由多种有机物、无机 物组成的复杂混合物。物组成的复杂混合物。 煤的结构模型煤的结构模型 化学化学和资源综合利用环境保 护时 煤的组成煤的组成 无机物无机物 有机物有机物 C 元素元素大量大量 H 、N、S、O等元素等元素 少量少量 Si 、Al、 Ca、 Fe 污染环境污染环境 COx NOx SO2 烟尘烟尘 煤的组成煤的组成 化学化学和资源综合利用环境保 护时 一、煤的综合利用：一、煤的综合利用： 2

6、、煤的分类、煤的分类 腐泥煤腐泥煤 腐植煤腐植煤 褐褐 煤煤 烟烟 煤煤 泥泥 煤煤 无烟煤无烟煤 按按C% 95%以上以上 70%以上以上 60%70% 50%60% 工业上煤工业上煤 品质的检品质的检 测指标：测指标： 发热量、挥发分、固发热量、挥发分、固 定碳、水分、灰分等定碳、水分、灰分等 化学化学和资源综合利用环境保 护时 煤的干馏实验装置图煤的干馏实验装置图 实验装置实验装置1实验装置实验装置2 一、煤的综合利用一、煤的综合利用 （1 1）煤的干馏）煤的干馏 煤的干馏原理：煤的干馏原理： 把煤隔绝空气加强热使它分解的过程。把煤隔绝空气加强热使它分解的过程。 化学化学和资源综合利用环

7、境保 护时 煤干馏的主要产品和用途煤干馏的主要产品和用途 化学化学和资源综合利用环境保 护时 （2）煤的气化：）煤的气化： 将煤中的有机物及碳转化为可燃性气体的过程。将煤中的有机物及碳转化为可燃性气体的过程。 C(s) + HC(s) + H2 2O CO(g) + HO CO(g) + H2 2(g)(g) 高温 CO(g)+ 3HCO(g)+ 3H2 2 CH CH4 4(g) + H(g) + H2 2O(l)O(l) 一定 条件 中热值气中热值气 高热值气高热值气 2CO(g)+ O2CO(g)+ O2 2 2CO 2CO2 2(g)(g)；H=-566KJ/mol 2H2H2 2(g

8、)+ O(g)+ O2 2 2H 2H2 2O(l)O(l)；H=-571KJ/mol CHCH4 4(g)+ 2O(g)+ 2O2 2 CO CO2 2(g) + 2H(g) + 2H2 2O(l)O(l) H=-890.3KJ/mol 化学化学和资源综合利用环境保 护时 煤气储气柜煤气储气柜 煤碳煤气化炉煤碳煤气化炉 宜昌煤制气厂宜昌煤制气厂 等离子体辅助煤汽化装置等离子体辅助煤汽化装置 化学化学和资源综合利用环境保 护时 将煤转化液体燃料的过程。将煤转化液体燃料的过程。 分为直接液化和间接液化。分为直接液化和间接液化。 一、煤的综合利用一、煤的综合利用 （3）煤的液化：）煤的液化： C(

9、s) + HC(s) + H2 2O CO(g) + HO CO(g) + H2 2(g)(g) 高温 CO + 2HCO + 2H2 2 CH CH3 3OHOH（甲醇）（甲醇） 一定 条件 如：如： 化学化学和资源综合利用环境保 护时 小资料：小资料： 最近，美、联邦德国、日三国正式签订协议最近，美、联邦德国、日三国正式签订协议 合建一个日处理合建一个日处理6000吨煤的溶剂精炼煤吨煤的溶剂精炼煤(称称 SRC方法方法)的液化示范工厂。用这个方法，的液化示范工厂。用这个方法， 23t煤可以产煤可以产1t汽油汽油(视煤种而异视煤种而异)，说明这，说明这 项技术已发展到一定的成熟程度。项技术已

10、发展到一定的成熟程度。 最近，美国某公司发表了用分子筛作催最近，美国某公司发表了用分子筛作催 化剂把甲醇转化为汽油的专利。这种催化化剂把甲醇转化为汽油的专利。这种催化 剂能够有效地控制产物的分子大小的形状，剂能够有效地控制产物的分子大小的形状， 因此产品中因此产品中75直接可以用作高级汽油。直接可以用作高级汽油。 化学化学和资源综合利用环境保 护时 化学化学和资源综合利用环境保 护时 比较分馏、蒸馏、干馏比较分馏、蒸馏、干馏 蒸馏蒸馏 分馏分馏干馏干馏 操作操作 过程过程 原理原理 目的目的 加热和冷加热和冷 凝凝 加热和冷加热和冷 凝凝 隔绝空气加强热隔绝空气加强热 物理变化物理变化物理变化

11、物理变化复杂的物理变化和复杂的物理变化和 化学变化化学变化 分离分离精炼精炼加工煤加工煤 化学化学和资源综合利用环境保 护时 二、石油的综合利用二、石油的综合利用 1、石油的组成元素、石油的组成元素: 碳、氢含量为碳、氢含量为97%-98% 是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合 物。（还有水分、盐分等杂质）物。（还有水分、盐分等杂质） 石油的主要成分：石油的主要成分： 2、石油的炼制、石油的炼制(除水脱盐后除水脱盐后) （1）石油的分馏：）石油的分馏： 利用原油中各组分的沸点不同将复杂的混合物利用原油中各组分的沸点不同将复杂的混合物 分离成简单混合物的过

12、程。分离成简单混合物的过程。 化学化学和资源综合利用环境保 护时 石油分馏示意图石油分馏示意图 化学化学和资源综合利用环境保 护时 化学化学和资源综合利用环境保 护时 3、石油的裂化和裂解、石油的裂化和裂解 （1）裂化的目的：）裂化的目的： （2）裂化的原理：）裂化的原理： 石油的裂化是石油的裂化是 。 在催化剂的作用下将含碳原子多的重在催化剂的作用下将含碳原子多的重 油（烃）断裂成碳原子较少的烃的过程。油（烃）断裂成碳原子较少的烃的过程。 提高轻质液体燃料的产量。提高轻质液体燃料的产量。 (3)裂解裂解: 深度的裂化。深度的裂化。 裂解的目的：裂解的目的： 获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本

13、原料。获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。 乙烯的产量是一个国家石化水平的标志乙烯的产量是一个国家石化水平的标志 化学化学和资源综合利用环境保 护时 25% 产量提高产量提高 化学化学和资源综合利用环境保 护时 4、石油结构的重整、石油结构的重整 石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构 的重新调整，是链状烃转化为环状烃，如苯或的重新调整，是链状烃转化为环状烃，如苯或 甲苯等，它们也是重要的化工基本原料。甲苯等，它们也是重要的化工基本原料。 化学化学和资源综合利用环境保 护时 过程过程原理原理原料原料产品及用途产品及用途 脱水脱水 脱盐脱盐 分馏分馏

14、 裂化裂化 催化裂化催化裂化 裂解裂解 除去原油中的盐和水，减少对设除去原油中的盐和水，减少对设 备的腐蚀。备的腐蚀。 利用加热和冷凝，把石油分成利用加热和冷凝，把石油分成 不同沸点范围的产物。不同沸点范围的产物。 石油气，汽油，煤油，石油气，汽油，煤油， 柴油，石蜡油、润滑柴油，石蜡油、润滑 油、重油。油、重油。 轻质液体燃料轻质液体燃料 （裂化汽油）（裂化汽油） 在一定条件下加热，把相对分子质量在一定条件下加热，把相对分子质量 大、沸点高的烃断裂为相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量 较小、沸点较低的烃。较小、沸点较低的烃。 轻质液体燃料轻质液体燃料 （裂化汽油）（裂化汽油） 在一

15、定条件下使用催化剂并加热，把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大、沸点高的烃断裂为 相对分子质量较小、沸点较低的烃。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、丙烯等小的长链烃断裂成乙烯、丙烯等小 分子分子 乙烯、丙烯、丁乙烯、丙烯、丁 二烯等（有机化二烯等（有机化 工的原料）工的原料） 重油重油 原油原油 原油原油 重油重油 直链烷直链烷 烃烃 石油气石油气 石油炼制 化学化学和资源综合利用环境保 护时 化学化学和资源综合利用环境保 护时 中海油渤海石油平台中海油渤海石油平台 化学

16、化学和资源综合利用环境保 护时 化学化学和资源综合利用环境保 护时 三、天然气的综合利用三、天然气的综合利用 天然气既是一种清洁的化石燃料，更是一天然气既是一种清洁的化石燃料，更是一 种重要的化工原料，作为化工原料，它主种重要的化工原料，作为化工原料，它主 要用于合成要用于合成 和生产和生产 等。天然气化等。天然气化 工以含一个碳原子的甲烷为原料，通过化工以含一个碳原子的甲烷为原料，通过化 学变化形成含两个或多个碳原子的其他有学变化形成含两个或多个碳原子的其他有 机化合物。实现天然气的有效转化是一项机化合物。实现天然气的有效转化是一项 具有挑战性的课题。具有挑战性的课题。 氨氨甲醇甲醇 化学化

17、学和资源综合利用环境保 护时 柴达木盆地天然气储量突破柴达木盆地天然气储量突破3000亿立方米亿立方米 化学化学和资源综合利用环境保 护时 珠海振戎公司已经珠海振戎公司已经 与伊朗方面签署协与伊朗方面签署协 议，同意在未来议，同意在未来25 年向伊朗购买年向伊朗购买200亿亿 美元的液化天然气美元的液化天然气 亚洲最大的天亚洲最大的天 然气处理厂然气处理厂 化学化学和资源综合利用环境保 护时 阜阳市利用阜阳市利用“西气东输西气东输”工程天然气门站鸟瞰图工程天然气门站鸟瞰图 化学化学和资源综合利用环境保 护时 俄天然气俄天然气 管道通向管道通向 中国中国 德国天然气汽车德国天然气汽车 化学化学和

18、资源综合利用环境保 护时 天然气灶天然气灶 液化天然液化天然 气公交车气公交车 化学化学和资源综合利用环境保 护时 四、合成材料四、合成材料 1、原料：、原料： 。 2、合成材料基本特征：、合成材料基本特征： 。 3、合成材料的合成原理：、合成材料的合成原理： 。 例如：乙烯合成聚乙烯例如：乙烯合成聚乙烯 ， 丙烯合成聚丙烯丙烯合成聚丙烯 。 石油、煤、天然气石油、煤、天然气 相对分子质量很大，属于高分子化合物相对分子质量很大，属于高分子化合物 加聚、缩聚加聚、缩聚 化学化学和资源综合利用环境保 护时 合成材料概况：合成材料概况： 随着人类不断的文明和进步，人对天随着人类不断的文明和进步，人对

19、天 然材料的利用已不能满足很多方面的需要，然材料的利用已不能满足很多方面的需要， 于是就发生了一场材料的革命人工合于是就发生了一场材料的革命人工合 成材料；成材料； 合成材料的原料丰富、制造加工简单，合成材料的原料丰富、制造加工简单， 性能千变万化；性能千变万化； 塑料、合成纤维、合成橡胶称为三大塑料、合成纤维、合成橡胶称为三大 合成材料；合成材料； 黏合剂、涂料也属于合成材料。黏合剂、涂料也属于合成材料。 化学化学和资源综合利用环境保 护时 塑料塑料 塑料的主要成分是合成树脂，其中还添塑料的主要成分是合成树脂，其中还添 加了某些特定用途的添加剂（如提高塑性加了某些特定用途的添加剂（如提高塑性

20、 的增塑剂、防止老化的防老化剂）；有些的增塑剂、防止老化的防老化剂）；有些 热塑性塑料（聚乙烯塑料），可以反复加热塑性塑料（聚乙烯塑料），可以反复加 工，多次使用；有些热固性塑料（电木），工，多次使用；有些热固性塑料（电木）， 一旦加工成型就不会受热熔化。一旦加工成型就不会受热熔化。 常见的塑料：聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲常见的塑料：聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲 基丙烯酸甲酯（有机玻璃）、酚醛塑料基丙烯酸甲酯（有机玻璃）、酚醛塑料 （电木）、聚四氟乙烯（塑料王）等。（电木）、聚四氟乙烯（塑料王）等。 化学化学和资源综合利用环境保 护时 聚丙烯：聚丙烯： 单体：单体： CH2CHCH3 化学化学和资源综合

21、利用环境保 护时 聚苯乙烯聚苯乙烯 单体：单体： CH2CH C6H5 化学化学和资源综合利用环境保 护时 聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯 （有机玻璃）（有机玻璃） 单体：单体： CH2C CH3 COOCH3 化学化学和资源综合利用环境保 护时 酚醛塑料酚醛塑料 单体：单体： 苯酚、甲醛苯酚、甲醛 化学化学和资源综合利用环境保 护时 聚四氟乙烯聚四氟乙烯 单体：单体： CF2CF2 化学化学和资源综合利用环境保 护时 合成纤维合成纤维 纤维纤维 天然纤维天然纤维 化学纤维化学纤维 棉花棉花 羊毛羊毛 木材木材 草类草类 合成纤维：用石油、天然气等为原合成纤维：用石油、天然气等为原 料制成的

22、单体，再经聚合制成的纤料制成的单体，再经聚合制成的纤 维（如：维（如：“六大纶六大纶”、碳纤维、光、碳纤维、光 导纤维等）导纤维等） 人造纤维：用木材、草类的纤维经人造纤维：用木材、草类的纤维经 化学加工制成。如黏胶纤维等化学加工制成。如黏胶纤维等 化学化学和资源综合利用环境保 护时 合成橡胶合成橡胶 橡胶橡胶 天然橡胶天然橡胶 合成橡胶合成橡胶 通用橡胶通用橡胶特种橡胶特种橡胶 丁苯橡胶丁苯橡胶 顺丁橡胶顺丁橡胶 氯丁橡胶氯丁橡胶 聚硫橡胶聚硫橡胶 硅橡胶硅橡胶 化学化学和资源综合利用环境保 护时 思考与交流：思考与交流： 1、目前，回收利用废旧合成材料有很多途、目前，回收利用废旧合成材料有很多途 径，请查阅资料了解有哪些途径？并试着径，请查阅资料了解有哪些途径？并试着 从环境保护和经济成本等方面作出评价。从环境保护和经济成本等方面作出评价。 2、你认为应该限制生产、使用聚苯乙烯塑、你认为应该限制生产、使用聚苯乙烯塑 料快餐盒，还是回收利用？请用必要资料料快餐盒，还是回收利用