42化学与资源综合利用、环境保护

1、一、煤、石油和天然气的综合利用一、煤、石油和天然气的综合利用研究目的：研究目的：提高利用率；同时获得洁净的燃料，提高利用率；同时获得洁净的燃料，获得基本化工原料用以生产更多的获得基本化工原料用以生产更多的合成材料。合成材料。（一）（一）.煤的综合利用煤的综合利用 问题思考：问题思考：1.1.从组成分析，煤燃烧会产生哪些污染空气的气体？从组成分析，煤燃烧会产生哪些污染空气的气体？2.2.目前实现煤的综合利用的主要途径是什么？目前实现煤的综合利用的主要途径是什么？3.3.煤的干馏、气化、液化哪些是物理变化，哪些是化煤的干馏、气化、液化哪些是物理变化，哪些是化学变化？学变化？1.从组成分析，煤燃烧会

2、产生哪些污染空气的气体？从组成分析，煤燃烧会产生哪些污染空气的气体？煤的结构模型煤的结构模型2.目前实现煤的综合利用的主要途径有哪些？目前实现煤的综合利用的主要途径有哪些？（1）煤的干馏）煤的干馏隔绝空气加强热隔绝空气加强热 干干 馏馏 产产 品品 主主 要要 成成 分分 主主 要要 用用 途途出出炉炉煤煤气气焦炉气焦炉气氢气、甲烷、乙烯、氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳一氧化碳 气体燃料、化工原料气体燃料、化工原料粗氨水粗氨水 氨、铵盐氨、铵盐 氮肥氮肥粗苯粗苯 苯、甲苯、二甲苯苯、甲苯、二甲苯炸药、染料、医药、农药、炸药、染料、医药、农药、 合成材料合成材料 煤煤 焦焦 油油 苯、甲苯、二甲苯苯

3、、甲苯、二甲苯 酚类、萘类酚类、萘类染料、医药、农药、染料、医药、农药、合成材料合成材料 沥青沥青 筑路材料、制碳素电极筑路材料、制碳素电极 焦焦 炭炭 炭炭冶金、合成氨造气、电石、冶金、合成氨造气、电石、燃料燃料煤干馏的主要产品和用途煤干馏的主要产品和用途（2）煤的气化）煤的气化将其转化成可燃的气体将其转化成可燃的气体C(s) + HC(s) + H2 2O CO(g) + HO CO(g) + H2 2(g)(g)高温C(s) + HC(s) + H2 2O CO(g) + HO CO(g) + H2 2(g)(g)CO(g)+ 3HCO(g)+ 3H2 2 CH CH4 4(g) + H

4、(g) + H2 2O(l)O(l)一定条件CO(g)+ 3HCO(g)+ 3H2 2 CH CH4 4(g) + H(g) + H2 2O(l)O(l)（3）煤的液化）煤的液化 直接液化：直接液化：使煤与氢气作用生成液体燃料。使煤与氢气作用生成液体燃料。 间接液化：间接液化：先将煤转化为先将煤转化为CO和和H2，再在催化剂，再在催化剂 作用下合成甲醇等。作用下合成甲醇等。一定条件CO(g)+ 2HCO(g)+ 2H2 2 CH CH3 3OH(l)OH(l)（二）（二）.石油的综合利用石油的综合利用1.石油的分馏石油的分馏2.石油的催化裂化和裂解石油的催化裂化和裂解3.其它的石油加工其它的石

5、油加工问题思考：问题思考：1.分馏、蒸馏、干馏有什么区别？分馏、蒸馏、干馏有什么区别？2.石油的催化裂化和裂解的目的是什么？石油的催化裂化和裂解的目的是什么？石油石油?组成元素：组成元素：主要是碳、氢元素；主要是碳、氢元素；主要成分：主要成分：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，一般不含烯烃。物，一般不含烯烃。1.石油的分馏石油的分馏 石油分馏石油分馏是利用原油中是利用原油中各组分沸点的不同，各组分沸点的不同，将复杂的混合物分离成较将复杂的混合物分离成较简单和更有用的混合物简单和更有用的混合物的过程。的过程。 石油分馏主要在石油分馏主要在分馏塔分馏塔

6、中进行，通过分馏可中进行，通过分馏可以获得汽油、煤油、柴油等以获得汽油、煤油、柴油等轻质油。轻质油。 分馏分馏是分离提纯沸点相近的混合液体的一种方是分离提纯沸点相近的混合液体的一种方法，它实质上就是多次蒸馏。如石油的分馏。法，它实质上就是多次蒸馏。如石油的分馏。 干馏干馏是固态物质隔绝空气加强热发生分解反应是固态物质隔绝空气加强热发生分解反应的过程，属于化学反应。如：煤的干馏。的过程，属于化学反应。如：煤的干馏。 蒸馏蒸馏是液态混合物在不需要隔绝空气情况下加是液态混合物在不需要隔绝空气情况下加 热发生的液体气化再冷凝的过程。属物理变化。热发生的液体气化再冷凝的过程。属物理变化。问题问题1. 干

7、馏、蒸馏、分馏有什么区别？干馏、蒸馏、分馏有什么区别？u 石油的催化裂化是将含碳原子较多、沸点较高的石油的催化裂化是将含碳原子较多、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。烃断裂为含碳原子较少、沸点较低的汽油等的过程。u 石油裂化的产品再进一步石油裂化的产品再进一步裂解裂解，可以获得很多重，可以获得很多重要的化工原料。要的化工原料。 催化剂加热、加压 C C1616H H3434 C C8 8H H1818+C+C8 8H H1616催化剂加热、加压C C8 8H H1818 C C4 4H H1010+ C+ C4 4H H8 8催化剂加热、加压C C4 4H H1010 C

8、 C2 2H H6 6+C+C2 2H H4 4催化剂加热、加压C C4 4H H1010 CHCH4 4+C+C3 3H H8 8乙烯、丙烯、甲烷乙烯、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。等都是通过石油裂化和裂解得到的重要化工原料。 问题问题2. 石油的催化裂化和裂解的目的是什么？石油的催化裂化和裂解的目的是什么？催化裂化：催化裂化：裂解裂解3 3其它的石油加工其它的石油加工 石油经过催化重整，可以使链状烃转化为环石油经过催化重整，可以使链状烃转化为环状烃，获得苯、甲苯等重要化工基本原料。状烃，获得苯、甲苯等重要化工基本原料。4 4聚合反应和高分子化合物聚合反应和高分子化合

9、物 由低分子（相对分子质量小）生成高分子化合由低分子（相对分子质量小）生成高分子化合物（相对分子质量巨大）的反应叫做物（相对分子质量巨大）的反应叫做聚合反应聚合反应。 请写出由丙烯合成聚丙烯的反应方程式请写出由丙烯合成聚丙烯的反应方程式nCH3CH=CH2CHCH2nCH31. 下列物质属于纯净物的是（下列物质属于纯净物的是（ ） 医用酒精医用酒精 乙醇乙醇 煤焦油煤焦油 聚乙烯聚乙烯 天然气天然气 石油石油 冰醋酸冰醋酸 焦炉气焦炉气 乙酸乙酯乙酸乙酯 A. B. C. D. B2. 下列关于化石燃料的综合利用，错误的是下列关于化石燃料的综合利用，错误的是 A.煤的气化和液化使煤变成清洁能源

10、，同时煤的气化和液化使煤变成清洁能源，同时 煤的燃烧效率等也得到提高煤的燃烧效率等也得到提高 B. 石油分馏的目的是获得乙烯、丙烯等化工原料石油分馏的目的是获得乙烯、丙烯等化工原料 C. 天然气是一种清洁的化石燃料，作为化工原料天然气是一种清洁的化石燃料，作为化工原料 目前主要用于合成氨和生产甲醇等目前主要用于合成氨和生产甲醇等 D. 煤的干馏主要目的是获得冶金工业需要的焦炭煤的干馏主要目的是获得冶金工业需要的焦炭BD3. 下列说法正确的是下列说法正确的是 A.石油分馏获得的是含有烯烃的碳原子数较少的石油分馏获得的是含有烯烃的碳原子数较少的 混合物混合物 B. 煤的干馏和石油的分馏都是化学变化

11、煤的干馏和石油的分馏都是化学变化 C. 裂化汽油中含有饱和烃和烯烃，不能做萃取剂裂化汽油中含有饱和烃和烯烃，不能做萃取剂 萃取溴水中的溴萃取溴水中的溴 D. 石油裂化是将重油再分解，主要获得生活生产石油裂化是将重油再分解，主要获得生活生产 需要较多的汽油。需要较多的汽油。CD二、绿色化学理念二、绿色化学理念（防治优于治理）（防治优于治理） 核心：核心：利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境造成的污染。又称为环境造成的污染。又称为“环境无害化学环境无害化学”、“环境环境友好化学友好化学”、“清洁化学清洁化学”。 从学科观点看：从学科观点看：是化学基础

12、内容的更新。（改变反应是化学基础内容的更新。（改变反应历程）历程） 从环境观点看：从环境观点看：强调从源头上消除污染。（从一开始强调从源头上消除污染。（从一开始就避免污染物的产生）就避免污染物的产生） 从经济观点看：从经济观点看：它提倡合理利用资源和能源，降低生它提倡合理利用资源和能源，降低生产成本。（尽可能提高原子利用率）产成本。（尽可能提高原子利用率） 热点：热点：原子经济性原子经济性反应物原子全部转化为最终的反应物原子全部转化为最终的期望产物，原子利用率为期望产物，原子利用率为100%以乙烯为原料通过氯代乙醇法生产环氧乙烷，其原子利用率为：以乙烯为原料通过氯代乙醇法生产环氧乙烷，其原子利用率为： 采用银催化一步合成环氧乙烷的原子利用率为：采用银催化一步合成环氧乙烷的原子利用率为：100100。 课堂练习课堂练习11101页原子经济原子经济性反应性反应高选择性高选择性反应反应无毒无害无毒无害原料原料可再生资源可再生资源环境友好产品环境友好产品（安全、能降解（安全、能降解可再生利用）可再生利用）1、安全的生产工艺、安全的生产工艺2、应用无毒无害的催化剂3、应用无毒无害的溶剂4、提高能源的利用率、提高能源的