课题3　石油、煤和天然气的综合利用

1、化学与资源综合利用 环境保护 三废:废气、废水、废渣 煤、石油和天然气仍然是人类使用的主要能源，也是三种重要的化石燃料优点: 提供能量、化工原料缺点: 不可再生、环境污染无机物(少量)有机物C 元素大量H、O、N、S 等元素 少量无机盐等 污染环境COx、NOx、 SO2 烟尘煤的组成1、煤的组成及其综合利用一、煤、石油和天然气的综合利用一、煤的综合利用煤的结构模型煤的组成 煤的综合利用煤的干馏煤的气化煤的液化获得洁净的燃料和多种化工原料物尽其用，保护环境煤直接作燃料利用率低并污染环境煤干馏的产物有哪些？ 将煤隔绝空气加高温使之分解的过程，叫做煤的干馏。焦炉煤气、煤焦油、焦炭煤的干馏煤干馏的主

2、要产品和用途在一定条件下把煤中的有机物及碳转化为可燃性气体的过程。主要反应是：C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) 高温煤的气化在一定条件下将煤转化为液体燃料直接液化间接液化煤与氢气作用生成液体燃料先转化为CO和H2，再在催化剂作用下合成甲醇CO+2H2 CH3OH催化剂煤的液化煤煤的组成有机物和无机物组成的混合物主要含碳；还含少量、等煤的综合利用煤的干馏焦炭煤焦油焦炉煤气苯、甲苯、二甲苯酚、萘沥青煤的气化煤的液化焦炉气粗氨水粗苯H2、CH4、C2H4、CO氨、铵盐苯、甲苯、二甲苯 高温C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)直接液化间接液化煤氢气液体燃料CO、H2CH3OHA

3、焦炭就是煤B焦炭是由煤隔绝空气强热后制得的C焦炭是由木材隔绝空气强热后制得的D焦炭可用作毒气的吸附剂题与问练习1.关于焦炭的说法正确的是： （ ）BA煤是工业上获得芳香烃的一种重要来源B煤的干馏过程属于化学变化C煤是由多种有机物组成的混合物D煤除主要含有碳元素，还含少量的氢、 氮、硫、氧等元素。2.下列关于煤的叙述中不正确的是（ ）C题与问练习 A液化气 B煤油 C煤饼 D木柴题与问练习3.在相同条件下，对环境污染程度最小的燃料是（ ）A思路分析 某混合气体通过溴水（使其褪色），再通过灼热的氧化铜（使其黑色变红色），再通过无水 白色粉末（使其变蓝色），再通过澄清石灰水（石灰水由清变浑再变清），

4、最后剩余气体在空气中点燃，火焰呈淡蓝色，这混合气体是（ ）。 （A）水煤气 （B）焦炉煤气 （C）石油液化气 （D）高炉煤气例题 水煤气的主要成分是 一氧化碳和氢气 ；焦炉煤气的主要成分是 氢气、甲烷 、 乙烯和 一氧化碳等；石油液化气的成分是 C3-C5 的烷烃；高炉煤气的成分是 一氧化碳、二氧化碳和氮气等。能符合题给实验现象的气体只有焦炉煤气。 答案为（B）B一、石油的成分：含烃的混合物按元素来看：碳、氢含量为97%-98%按物质来看：烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物 二.石油的分馏 1、 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。石油分馏示意图石油的炼制

5、：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程。液化石油气 汽油 煤油 柴油 重油 轻质油（碳原子数少）碳原子数多常压分馏得到： 减压分馏的原因： 重油沸点范围较高，再进行常压分馏易烧结炭化，故将其减压分馏，使沸点范围降低下来。 减压分馏的作用： 使重油在较低温度下分馏，并且避免出现炭化结焦。 减压分馏的原料：重油液化石油气 汽油 煤油 柴油 重油 轻质油（碳原子数少）碳原子数多润滑油 燃料油 石蜡 沥青减压分馏得到：常压分馏得到：石油分馏石油的催化裂化 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。C16H34 C8H18+C8H16

6、催化剂加热、加压催化剂加热、加压 C8H18C4H10+ C4H8 裂化的目的：提高轻质液体燃料特别是汽油的产量。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。催化剂加热、加压CH+ CH CH12CH12催化剂加热、加压CH+ CH 裂解: 深度的裂化。裂解的目的：获得乙烯、丙烯、丁二烯等短链不饱和烃（重要化工基本原料）。乙烯的产量是一个国家石油化工水平的标志重油裂化汽油等裂解化工原料（液态烃）（气态烃）产量质量提高直馏汽油裂化汽油直馏汽油中没有不饱和烃，裂化汽油中含有不饱和烃。 所以 裂化汽油不能用来做溶剂石油在加热和

7、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，如苯或甲苯等，这个过程叫石油的催化重整。4、石油的催化重整作用：提高汽油的辛烷值，生产苯、甲苯等芳香烃。石油石油的组成各种烃(烷烃、环烷烃、芳香烃)组成的混合物石油综合利用重油汽油石油气煤油柴油常压分馏减压分馏重柴油燃料油润滑油石蜡沥青催化裂化复杂的物理、化学变化化学变化化学变化物理变化化学变化化学变化 化学变化煤的干馏：煤的气化：煤的液化：石油的分馏：石油的裂化：石油的裂解：石油的催化重整：注意对比区分1、蒸馏、分馏、干馏2、煤的液化、气化，石油的裂化、 碳酸钠晶体的风化蒸馏、分馏是物理变化，其余都是化学变化。分馏、裂化、裂解的对

8、比石油的炼 制方法分馏裂化石油的裂解常压减压热裂化催化裂化原理用蒸发冷凝的方法把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物在加热或催化剂存在的条件下，把相对分子质量大，沸点高的烃断裂成相对分子质量小，沸点低的烃在高温下，把石油产品中具有长链分子的烃断裂 成为各种短链的气态烃或液态烃。主要原料主要产品石油的炼 制方法分馏裂化石油的裂解常压减压热裂化催化裂化原理用蒸发冷凝的方法把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物在加热或催化剂存在的条件下，把相对分子质量大，沸点高的烃断裂成相对分子质量小，沸点低的烃在高温下，把石油产品中具有长链分子的烃断裂 成为各种短链的气态烃或液态烃。主要原料原油重油重油含直链烷烃的石油分馏产

9、品（含石油气）主要产品石油的炼 制方法分馏裂化石油的裂解常压减压热裂化催化裂化原理用蒸发冷凝的方法把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物在加热或催化剂存在的条件下，把相对分子质量大，沸点高的烃断裂成相对分子质量小，沸点低的烃在高温下，把石油产品中具有长链分子的烃断裂 成为各种短链的气态烃或液态烃。主要原料原油重油重油含直链烷烃的石油分馏产品（含石油气）主要产品石油气汽油煤油柴油重油重柴油燃料油润滑油石蜡沥青抗震性能好的汽油等乙烯、丙烯、甲烷、丁二烯1、下列说法中，错误的是 A. 石油工业可以通过石油的分馏得到汽油 B. 煤的干馏是化学变化 C. 煤中含有较多的苯和甲苯，可以用干馏的 方法把它们分离出

10、来 D. 石油催化裂化的目的是提高汽油的产量2、下列变化中，属于化学变化的是 A. 石油分馏 B. 石油的裂解和裂化 C. 用苯从溴水中萃取溴 D. 从煤焦油中提取苯、甲苯、二甲苯等产物A石油中含有C5C11的烷烃，可以 通过石油的分馏得到汽油；B含C18以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油；C煤是有机物和无机物组成的复杂混合物；D煤中含有苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把它们分开。 试一试下列说法错误的是( )D题与问练习 下列变化属于物理变化的是 （ ）、煤的气化、石油的分馏、石油的裂解、煤的干馏BA裂解与裂化的产物中都含有不饱和烃B裂解与裂化都是为了得到气态烃C裂解与裂化的原料都是石

11、油分馏产品D裂解与裂化都是为了使相对分子质量大的烃断裂成相对分子质量小的烃题与问练习关于裂化和裂解的叙述中，不正确的是（ ）B 3、天然气的组成及其综合利用 天然气的主要成分是甲烷。 我国的天然气资源很丰富,但分布很不均匀,为了改善我国东部的能源结构,制定了什么计划？综合利用：A、燃料清洁能源B、化工原料：合成氨、生产甲醇、合成两碳或多碳有机物填写下列物质的主要成分汽车尾气：CH4等短链烷烃乙烯、丙烯、丁二烯等H2 、CH4 、CH2 = CH2 、CO等丙烷、丁烷、丙烯、丁烯等CO 、H2 和少量烃类CO 、CO2 、N2CO、 NOx天然气：石油气：裂解气：焦炉气：水煤气：液化石油气：管道

12、煤气：高炉煤气：CO 、H2思 考有机高分子材料：用有机高分子化合物制成的材料。有机高分子材料天然有机高分子材料合成有机高分子材料 （简称合成材料）：淀粉、纤维素、蛋白质、 天然橡胶等：塑料、合成纤维、 合成橡胶四、合成材料生活中塑料用品生活中的合成橡胶 合成纤维煤石油天然气乙烯、丙烯等塑料合成橡胶合成纤维 合成有机高分子材料加聚反应：单体：CH2CH2链节：CH2CH2聚合度：n以煤、石油和天然气为原料生产合成材料（聚乙烯）n CH2 CH2催化剂 CH2CH2 n试写出下列制取塑料的反应方程式（1）聚氯乙烯（以 CH2 = CHCl为单体） （2）聚四氟乙烯（以 CF2 = CF2 为单体

13、） 聚氯乙烯nCH2CH2 CH2CH2n 催化剂ClClnCH2CH2 CH2CH2n 催化剂CH3CH3聚丙烯 知识回顾1、通常所说的三废是指 、 和 。2、绿色食品是指 的食品，白色污染是指 。废渣废气废水塑料垃圾无污染、无公害废气（化学燃料燃烧及工厂废气）废水（工业废水、生活废水等）废渣（工业垃圾、生活垃圾等）工业“三废”请看以下数据：1全世界每年消耗的化石燃料，20世纪初不足15亿吨，70年代初达7080亿吨人类每年都在制造成千上万种新化学品，有毒化学品已达400万吨南极企鹅体内也检验出滴滴涕，北极附近冰盖层,铅汞含量不断上升。污染到处存在,世界已无净土1986年4月,乌克兰基辅北部

14、切尔诺贝利核电站4号反应堆爆炸,放射性物质大量外泻,造成31人死亡,237人受放射性伤害。沙尘暴:水！央视东方时空：毒患笼罩下的天津癌症村中国环境正在恶化! 这是一个很清楚的事实如果我们不试图平衡经济与环境的关系，我们将不可能有真正意义上的经济与文明的发展。 2月02日：国际湿地日 3月22日：世界水日 4月22日：地球日 5月31日：世界无烟日 6月05日：世界环境日 6月17日：世界防治荒漠化和干旱日 7月11日：世界人口日 9月16日：国际保护臭氧层日 10月4日：世界动物日10月16日：世界粮食日12月29日：国际生物多样性日世界环境日 把保护生态环境看成自己的神圣使命，正成为世界上越

15、来越多人的共识。请看 -保护环境 从我做起几类环境污染1大气污染主要污染物:SO2、NO、NO2、H2S、CxHy、颗粒物、氟化物（F）、铅及其化合物（Pb）、来源: 煤、石油的燃烧,矿石冶炼,汽车尾气,工业废气等危害:危害人类健康，影响植物生长破坏建筑材料，改变地球气候2水体污染水污染的来源：工业废水、农业用水、生活污水。水污染的危害： (1)危害人的健康：水污染后，通过饮水或食物链，污染物进入人体，使人急性或慢性中毒。(2)对工农业生产的危害(3)水的富营养化的危害 化石燃料对环境的影响 化石燃料在利用过程中对环境的影响 主要是燃烧时的各种气体与固体废物和发电时的污染化石燃料产生的污染物对

16、环境的影响主要有两个方面一是全球气候变化燃料中二氧化碳进入大气，使大气中二氧化碳的浓度增大，从而导致温室效应，改变了全球的气候，这是热污染.原子能化石燃料对环境的影响 它的缺点是存在放射性污染，因此为了保证安全，要求由反应产生的废物应与环境隔离，不让它进入生态环境 水力发电对环境的影响自然方面：巨大的水库可能引起地表的活动，甚至有可能诱发地震。 生物方面：对陆生动物而言，水库建成后，可 能会造成大量的野生动植物被淹没死亡灭绝。 社会经济方面：修建水库可以防洪、发电，也可以改善水的供应和管理，增加农田的产量。大气污染酸雨臭氧层空洞全球气候变暖光化学烟雾水污染水华、赤潮 （含磷洗衣粉等、太湖蓝藻事

17、件）重金属盐污染污染现象电池（Cd、Hg等）土壤污染白色污染合理使用农药化肥酸雨是指PH5.6的酸性降水，其主要成分是硫酸和硝酸，属于严重的大气污染现象，会区域性或随风漂移形成对土壤肥力、森林、水生动植物和建筑物等的大范围危害。酸雨主要是由化石燃料的燃烧、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。“空中的死神 ”酸雨酸雨是怎样形成的？SO2H2SO3H2SO4NO2HNO3酸雨的危害有哪些？1.酸化土壤,使土壤养分流失并失去活性2.酸化水资源,使鱼类减少甚至灭绝3.侵蚀建筑物、桥梁等4.侵蚀国家保护文物防治酸雨,降低煤燃烧时向大气中排放二氧化硫,工业上将生石

18、灰和硫煤混合燃烧,请写出此法“固硫”的化学方程式:SO2+CaO=CaSO32CaSO3+O2=2CaSO4再如，机动车辆的尾气排放也同样需要控制，其中的氮氧化物还是光化学污染的主要成因，它比硫氧化物的消除难度大，一般采用CH4、H2、NH3等在Pt、Pd等催化作用下是氮氧化物还原，转化为N2、CO2、H2O等无害气体。 CH4+4NO2=4NO+CO2+2H2O CH4+4NO=2N2+CO2+2H2OPt400500 Pt400500 水华 赤潮水华是淡水中的一种自然生态现象，是由于水的富营养化引起藻类 （如蓝藻 、绿藻、硅藻等）的迅猛生长，水一般呈蓝色或绿色淡水中“水华”造成的最大危害是

19、：饮用水源受到威胁，藻毒素通过食物链影响人类的健康，蓝藻“水华”的次生代谢产物MCRST能损害肝脏，有促癌效应，直接威胁人类的健康和生存。赤潮是由于海水中浮游藻类、原生动物或细菌异常增殖或聚集而引起海水变色的现象。实际上，赤潮并不一定都是红色的，它可因引发赤潮的生物种类和数量不同而呈现出不同颜色。 返回迅速扩大的“臭氧层空洞 ” 堪称地球上芸芸众生“保护伞”的臭氧层，太阳辐射到地球的紫外线99%被它吸收。然而，正被它所保护的人类严重破坏。1985年南极地区发现臭氧层空洞以后，1988年发现北极上空也出现了一个臭氧层空洞。两个空洞都一直以极其惊人的速度扩大。白色污染1、由于合成材料的广泛应用和发

20、展，一些塑料制品带来的环境污染就是“白色污染”。2、白色污染的危害；3、白色污染的治理：（1）废弃塑料的再利用（如直接作为材料、制作单体和燃料油、制作气体等）；（2）制造易降解材料；（3）超市塑料袋有偿使用。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绿色化学与“原子经济” 绿色化学的核心就是要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。绿色化学的主要特点： 1、充分利用资源和能源，采用无毒、无害的原料； 2、在无毒、无害的条件下进行反应，以减少废物向 环境排放； 3、提高原子的利用率，力图使所有作为原料的原子 都被产品所消纳，实现“零排放”； 4、生产出有利于环境保护、社区安全和人体健康的环境友好的产品。91页原子经济性反应高选择性反应无毒无害原料可再生资源环境友好产品（安全、能降解可再生利用）1、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、提高能源的利用率原子利用率100%原子利用率=25.4%原子利用率=100%1、下列环境问题与化石燃料无关的是 （ ）。 A、酸雨 B、