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1、第八章第八章 化学与可持续发展化学与可持续发展第一节第一节 自然资源的开发利用自然资源的开发利用第第3 3课时课时 煤、石油和天然气的综合利用煤、石油和天然气的综合利用化石燃料：化石燃料是人类使用的主要能源及重要的化工原料，属于不可再生能源。需要解决的问题：如何实现化石燃料的综合利用，提高利用率，减少化石燃料燃烧所造成的环境污染。煤石油天然气煤、石油和天然气都是古代动植物遗骸经过一系列复杂变化而成的。1.煤的组成煤物质组成：和 组成的复杂混合物元素组成：主要为 ，还含有少量 等元素有机物少量无机物CH、O、N、S一、煤的综合利用从煤组成的元素分析，直接用煤做燃料，有何缺点？利用率低，产生CO2
2、、NOx、SO2、烟尘等污染物。解决方案：目的：获得清洁的燃料以及多种化工原料。思考与讨论：煤综合利用的途径煤的干馏煤的气化煤的液化2、煤的综合利用途径煤的干馏：原理：将煤隔绝空气加强热使它分解的过程，也叫煤的焦化。装置：注意：煤干馏得到焦炭、煤焦油、出炉煤气等，属于化学变化。煤煤点燃，导管尖嘴处有淡蓝色的火焰。点燃，导管尖嘴处有淡蓝色的火焰。出炉煤气：氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳出炉煤气：氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳有黑褐色粘稠的油状物生成，这是煤有黑褐色粘稠的油状物生成，这是煤焦油。成分：苯、甲苯、二甲苯等。焦油。成分：苯、甲苯、二甲苯等。玻璃管中的煤最终变成固体物质焦炭。干馏产物干馏产物主要
3、成分主要成分主要用途主要用途出出炉炉煤气煤气焦炉气焦炉气H2、CH4、乙烯、乙烯、CO气体燃料、化工原料气体燃料、化工原料粗氨水粗氨水NH3、铵盐、铵盐氮肥氮肥粗苯粗苯苯、甲苯、二甲苯苯、甲苯、二甲苯炸药、燃料、医药、农药、合成炸药、燃料、医药、农药、合成材料材料煤焦油煤焦油苯、甲苯、二甲苯苯、甲苯、二甲苯酚类、萘酚类、萘医药、染料、农药、合成材料医药、染料、农药、合成材料焦炭焦炭沥青沥青碳素电极、筑路材料碳素电极、筑路材料碳碳冶金、燃料、合成氨冶金、燃料、合成氨 煤干馏的主要产品和用途 减少煤燃烧产生的大量SO2、NOx、碳的氧化物和粉尘等污染物的排放。生产基本化工原料通过煤的干馏，获得大量
4、的基本化工原料。提高煤燃烧的效率煤的气化、液化都是使煤变成清洁能源的有效途径，煤的燃烧效率也有很大的提高。煤的综合利用的意义定义：将固体煤转化为可燃性气体的过程。主要反应：_。水煤气煤的综合利用途径煤的气化煤的综合利用途径煤的液化：直接液化：使煤与氢气作用生成液体燃料。方程式：CO+2H2 CH3OH（甲醇）间接液化：煤的综合利用总结煤的利用途径煤的干馏煤的气化煤的液化原理主要反应产品用途CO、H2等可燃性气体物质液态燃料油、甲醇等将煤转化为可燃性气体（水煤气）的过程使煤与氢气作用生成液体燃料的过程可作燃料可作燃料；基本化工原料隔绝空气加强热出炉煤气、煤焦油、焦炭很广泛分解反应 CO+2H2
5、CH3OH（甲醇）催化剂 C+H2O(g)CO+H2 高温 C+H2O(g)CO+H2 高温思考：煤的干馏、气化和液化是物理变化还是化学变化？二、天然气的综合利用 天然气是一种清洁的化石燃料。1.主要成分：甲烷CH42.综合利用途径：天然气是一种重要的化工原料，主要用于合成氨和生产甲醇等。可以利用甲烷合成含有两个或多个碳原子的其他有机物。认识可燃冰三、石油的综合利用 呈黑色或深棕色，粘稠液体，有特殊气味，不溶于水，比水稍轻，没有固定的熔沸点。1.石油组成：组成元素：C、H（占97%-98%）O、N、S等 石油是由多种多种碳氢化合物碳氢化合物（主要包括烷烃和芳香烃等）组成的混合物，成分复杂。2、
6、物理性质：3、石油综合利用的主要方法分馏裂化裂解催化重整原理：利用原油中各组分沸点的不同，将复杂的混合物分离成简单和更有用的混合物的过程叫做分馏，实质上就是连续蒸馏，该过程是物理变化。石油分馏示意图石油综合利用的方法分馏石油气石油气(C1C4)汽油汽油(C5C12)煤油煤油(C12C16)柴油柴油(C15C18)重油重油(C20以上以上)原油原油脱盐脱水脱盐脱水石油石油常压分馏常压分馏柴油、燃料油、石蜡、润滑油、沥青柴油、燃料油、石蜡、润滑油、沥青减压减压分馏分馏轻质油轻质油石油分馏的产品：C16H34 C8H18 +C8H16催化剂催化剂加热、加压加热、加压 C8H18 C4H10+C4H8
7、 催化剂催化剂加热、加压加热、加压此时所得的汽油也叫此时所得的汽油也叫裂化汽油裂化汽油石油综合利用的方法 催化裂化定义：在一定条件下把相对分子质量大、沸点高的重油断裂为相对分子质量较小、沸点较低的汽油。目的：获得更多的轻质油（如：汽油、煤油)C4H10丁烷丁烷CH4甲烷甲烷C3H6丙烯丙烯 催化剂催化剂 加热、加压加热、加压C2H6乙烷乙烷C4H10丁烷丁烷C2H4乙烯乙烯 催化剂催化剂 加热、加压加热、加压C8H18辛烷辛烷C4H10丁烷丁烷C4H8丁烯丁烯 催化剂催化剂 加热、加压加热、加压目的：获得更多的短链短链不饱和烃石油综合利用的方法 裂解定义：又称深度裂化。采用比裂化更高的温度再断
8、裂成乙烯、丙烯、甲烷等小分子烃。在加热和催化剂的作用下，通过结构的调整，使链状烃链状烃转化为环状烃环状烃。目的：原理：获得苯、甲苯等重要的化工原料石油综合利用的方法 催化重整1.石油的分馏、裂化、裂解、催化重整，属于物理变化还是化学变化？2.石油分馏得到的各种分馏产品是纯净物吗？分馏属于物理变化分馏属于物理变化，裂化、裂解、催化重整属于化学变化由于石油中有些物质的沸点很接近，所以每种石油的馏分仍然是多种烃的混合物。思考并回答下列问题：【思考思考】什么叫裂化汽油和直馏汽油？怎么鉴别它们？什么叫裂化汽油和直馏汽油？怎么鉴别它们？通过分馏得到的汽油叫直馏汽油，通过分馏得到的汽油叫直馏汽油，直馏汽油中
9、没有不饱和烃。直馏汽油中没有不饱和烃。通过裂化得到的汽油叫裂化汽油，通过裂化得到的汽油叫裂化汽油，裂化汽油中含有不饱和烃裂化汽油中含有不饱和烃。鉴别它们可以使用溴水，能使溴水褪色的为裂化汽油，不能鉴别它们可以使用溴水，能使溴水褪色的为裂化汽油，不能使溴水裉色的为直馏汽油。使溴水裉色的为直馏汽油。石油工艺的总结它利用混合液体或液它利用混合液体或液-固固体系中各组分沸点不同，体系中各组分沸点不同，使低沸点组分先蒸发。使低沸点组分先蒸发。使相对分子质量较大、使相对分子质量较大、沸点高的烃断裂为相对沸点高的烃断裂为相对分子质量较小，沸点较分子质量较小，沸点较低的烃。低的烃。石油分馏石油分馏石油裂化石油裂化石油裂解石油裂解原理原理原料原料产品产品变化变化类型类型使石油分馏产物中的使石油分馏产物中的长链烃断裂成乙烯、长链烃断裂成乙烯、丙烯等气态短链烃。丙烯等气态短链烃。原油原油重油重油重油重油石油中各种碳原子数石油中各种碳原子数不同、沸点不同的烃不同、沸点不同的烃得到更多、质量更得到更多、质量更好的轻质油好的轻质油得到更多短链如乙得到更多短链如乙烯、丙烯不饱和气烯、丙烯不饱和气态烃。态烃。物理变化物理变化化学变化化学变化化学变化化学变化生物质定义：通过光合作用形成的各种有机体，包括所有动植物和微生物。生物质资源：农业、林业产品废弃物和生产、生活废弃物。生物质能源