資源簡介

(共34張PPT)
煤、石油和天然氣的綜合利用
第八章 化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展
1．通過煤、天然氣和石油的化學(xué)組成和綜合利用途徑的學(xué)習(xí)，從化學(xué)的角度分析自然資源到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化途徑，認(rèn)識化學(xué)方法在實現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化中的作用和貢獻
2．通過化石能源在社會生產(chǎn)、生活中的重要應(yīng)用學(xué)習(xí)，感受化學(xué)科學(xué)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用價值
3．通過介紹化石能源引發(fā)的環(huán)境問題，思考開發(fā)清潔新能源的綠色、可持續(xù)發(fā)展的新途徑
煤
石油
天然氣
人類使用的主要能源
重要的化工原料
綜合利用、提高利用率、減少環(huán)境污染
化石燃料
1. 煤的組成——有機物+少量無機物組成的復(fù)雜混合物
主要元素 其他元素
C
H、O、N、S 等
一、煤——工業(yè)的糧食
【思考】煤作為燃料有什么缺點？
煤燃燒產(chǎn)生大量的煤灰、煤渣、廢氣（SO2、氮的氧化物、碳的氧化物和煙塵等），污染環(huán)境，燃燒效率低！
褐煤
泥煤
無煙煤
CO2會加劇溫室效應(yīng)
氧化物會造成環(huán)境問題
2. 煤的綜合利用
——清潔能源+多種化工原料
(1)煤的干餾：
將煤隔絕空氣加強熱使它分解的過程，也叫煤的焦化。
煤焦油
出爐煤氣
焦炭
【思考】煤的干餾為什么要隔絕空氣？
若不隔絕空氣，在高溫條件下，煤會在空氣中燃燒。
煤的干餾是復(fù)雜的物理和化學(xué)變化過程
表8-1煤的干餾的重要產(chǎn)品和用途
干餾產(chǎn)物 主要成分 主要用途
出爐 煤氣 焦?fàn)t氣 H2、CH4、乙烯、CO 氣體燃料、化工原料
粗氨水 NH3、銨鹽 化肥、炸藥、染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、合成材料
粗苯 苯、甲苯、二甲苯 煤焦油 苯、甲苯、二甲苯 酚類、萘 染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、
合成材料
瀝青 筑路材料、碳素電極
焦炭 碳 冶金、合成氨造氣、電石、燃料
CO + 2H2 CH3OH（甲醇）
高溫
（2）煤的氣化:
將煤轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程
（3） 煤的液化
直接液化：
使煤與氫氣作用生成液體燃料
間接液化：
先轉(zhuǎn)化為CO和H2，然后在催化劑作用下合成甲醇
主要反應(yīng)：
C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)
高溫
水煤氣
【思考】為什么一不小心將少量水灑在燒得通紅的煤上時，火不但沒有熄滅，反而燒得更旺？
這就是煤的氣化，燒得通紅的煤與水蒸氣反應(yīng)生成可燃性氣體H2和CO，所以燃燒更旺。
C+H2O(g) CO + H2
高溫
煤的利用途徑 煤的干餾 煤的氣化 煤的液化
原理
主要 反應(yīng)
產(chǎn)品
用途
CO、H2等可燃性
氣體物質(zhì)
液態(tài)燃料油、甲醇等
將煤轉(zhuǎn)化為可燃性
氣體（水煤氣）的過程
直接加氫液化或間接液化
將煤轉(zhuǎn)化為液態(tài)燃料的過程
可作燃料
可作燃料；
基本化工原料
隔絕空氣加強熱
出爐煤氣、
煤焦油、焦炭
很廣泛
分解反應(yīng)
下表比較煤的綜合利用途徑的區(qū)別
C+H2O(g) CO + H2
高溫
CO + 2H2 CH3OH（甲醇）
催化劑
【思考】煤的氣化、液化是物質(zhì)三態(tài)(氣、液、固)之間的變化嗎？
不是，物質(zhì)三態(tài)之間的變化是物理變化，煤的氣化、液化是化學(xué)變化。
液化天然氣公交車
天然氣灶
二、天然氣的綜合利用
A. 燃料——清潔能源
1. 天然氣組成——主要成分是甲烷
B. 化工原料：合成氨、生產(chǎn)甲醇、合成兩碳或多碳有機物
2. 天然氣用途
三、石油——工業(yè)的血液
汽油、煤油、柴油等
直接從礦井里開采出來的石油
分餾、裂化、裂解、催化重整
加工處理
原油
石油的綜合利用
1、物理性質(zhì)：
黑色或深棕色粘稠液體，比水稍輕，不溶于水，有特殊氣味，無固定沸點。
2、石油的組成
按元素：碳、氫含量為 97% ~ 98%
按物質(zhì)：含有1~50個碳原子的烷烴及環(huán)烷烴（一般不含烯烴）
按組成狀態(tài)：固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)。
大部分是液態(tài)烴，同時在液態(tài)烴里溶有氣態(tài)烴和固態(tài)烴。
工業(yè)上是如何將石油各成分進行分離？
利用原油中各組分沸點的不同進行分離的過程叫做分餾，分餾產(chǎn)物叫餾分。(它屬混合物)
（1）石油的分餾
3、石油的綜合利用
重柴油
潤滑油(脫凡士林石蠟)
渣油(制瀝青)
石油氣
汽油: C5～C11 (直餾汽油)
煤油: C11～C16
柴油: C15～C18
重油: C20 以上
常壓 常壓
石油 ──→ ──→
加熱爐 分餾塔
重油: C20 以上
減壓 減壓
──→ ──→
加熱爐 分餾塔
（分為常壓蒸餾和減壓蒸餾）
（1）石油的分餾
3、石油的綜合利用
蒸餾 分餾
蒸餾
分餾
適用沸點相差較大的物質(zhì)
適用沸點較為接近的物質(zhì)
得到純凈物
得到混合物
蒸餾和分餾的原理是一致的，都是物理變化
混合物
氣體
液體
由于汽車工業(yè)的發(fā)展，分餾所得的汽油滿足不了需要，而所得的重油用途不廣。
如何把重油中變成的汽油
重油
(C20以上的烴)
汽油
(C5～C12的烴)
大分子烴
小分子烴
如何把重油中變成的汽油
(2)石油的裂化
在一定條件下（加熱、催化劑），把相對分子質(zhì)量大、沸點高的烴斷裂為相對分子質(zhì)量較小、沸點較低的烴。
裂化的目的:提高輕質(zhì)汽油的產(chǎn)量。
相對分子質(zhì)量大
沸點高的烴
相對分子質(zhì)量小
沸點較低的烴
斷裂
原料：重油、石蠟
產(chǎn)物：汽油、煤油、柴油、潤滑油等
（3）裂解：又稱為深度裂化。
目的是獲得短鏈不飽和烴（如乙烯、丙烯、甲烷等）為主要成分的基本化工原料。
（4）催化重整：石油在加熱和催化劑的作用下，通過結(jié)構(gòu)的調(diào)整，使鏈狀烴轉(zhuǎn)化為環(huán)狀烴（苯，甲苯等）的過程。
石油的分餾是物理變化；裂化、裂解、催化重整是化學(xué)變化
石油分餾、裂化所生產(chǎn)的汽油分別叫做直餾汽油和裂化汽油。
它們有何不同之處？若用汽油作鹵素的萃取劑，應(yīng)該用哪一種？
直餾汽油 裂化汽油
C5～C12
C5～C12
烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴
烯烴與烷烴
石油分餾的餾分
石油裂化的液體
石油的進一步利用
目前，多數(shù)石油產(chǎn)品仍作為燃料使用，只有一部分轉(zhuǎn)化為化工、紡織、建材、醫(yī)藥、日用化學(xué)品等行業(yè)的基本原料。
以煤、石油、天然氣為原料生產(chǎn)合成材料
(1)三大合成材料：塑料、合成橡膠、合成纖維。主要是以石油、煤和天然氣為原料生產(chǎn)的。
(2)合成材料的大量生產(chǎn)和使用，急劇增加的廢棄物對人類社會造成巨大的環(huán)境壓力。
nCH2=CH—CH3
催化劑
[CH2—CH]n
CH3
催化劑
干餾 蒸餾 分餾
原理
產(chǎn)物
反應(yīng)類型
隔絕空氣、高溫下使物質(zhì)分解
根據(jù)液態(tài)混合物中各組分沸點不同進行分離
與蒸餾原理相同
產(chǎn)物為混合物
產(chǎn)物為單一組分的純凈物
產(chǎn)物為沸點相近的各組分組成的混合物
化學(xué)變化
物理變化
物理變化
化學(xué)“三餾”的比較
高爐 煤氣 水煤氣 天然氣 液化石油氣 焦?fàn)t氣 裂解氣
主要成分
CO、CO2
H2、CO
CH4
C3H8、C4H10
H2、CO、
CH4、C2H4
C2H4、C3H6、C4H8、CH4
化學(xué)“六氣”的主要成分
烷和烯
石油
常壓分餾
直餾汽油
C4以下石油氣
煤油
柴油
重油
裂化汽油
C5~C11烷
裂解
乙烯
丙烯
丁二烯
甲烷
乙烷
【課堂小結(jié)】煤、石油和天然氣的綜合利用
1.下列關(guān)于煤、石油及其所得產(chǎn)品的敘述正確的是( )
A.煤的氣化和液化都是物理變化
B.煤的干餾和石油的分餾發(fā)生的都是化學(xué)變化
C.用溴的四氯化碳溶液可鑒別直餾汽油和裂化汽油
D.煤和石油都是混合物，都只由碳和氫兩種元素組成
C
2.下列關(guān)于煤和石油的說法不正確的是（ ）
①石油是混合物，其分餾產(chǎn)品煤油為純凈物
②煤油可由石油分餾獲得，可用作燃料和保存少量金屬鈉
③煤經(jīng)過氣化和液化等物理變化可轉(zhuǎn)化為清潔燃料
④石油催化裂化的主要目的是提高汽油等輕質(zhì)油的產(chǎn)量與質(zhì)量
⑤煤的干餾屬于化學(xué)變化
⑥煤是工業(yè)上獲得芳香烴的一種重要來源
⑦通過煤的干餾，可以得到焦炭、煤焦油、粗氨水、焦?fàn)t氣等產(chǎn)品
A.①③ B.②④⑥ C.①②⑤ D.③④⑦
A
3.關(guān)于煤和石油的綜合利用，下列說法正確的是（ ）
A.煤中含有甲苯、二甲苯等有機物，可以通過干餾得到
B.以煤為主要原料，可以合成甲醇
C.石油裂化的目的是獲取短鏈不飽和氣態(tài)烴
D.石油裂化生產(chǎn)的汽油不能使溴水褪色
B
4.下列有關(guān)石油煉制和煤的利用的說法正確的是（ ）
A．煤的氣化、液化和干餾是物理變化
B．通過石油分餾得到的汽油是純凈物
C．石油裂解是為了得到乙烯、丙烯等氣態(tài)短鏈烴
D．干餾的產(chǎn)物能提取出苯、甲苯等芳香烴，因為煤中含有苯和甲苯
C
5.下列關(guān)于化石燃料的加工說法正確的（ ）
A．石油裂化主要得到乙烯
B．石油分餾是化學(xué)變化，可得到汽油、煤油
C．煤干餾主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水、粗苯和焦?fàn)t氣
D．煤制煤氣是物理變化，是高效、清潔地利用煤的重要途徑
C
6.煤、石油和天然氣是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)的重要資源。下列有關(guān)說法正確的是（ ）
A．煤的干餾是將煤在空氣中加強熱使之分解的過程
B．煤的氣化是將其通過物理變化轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的過程
C．石油裂化生產(chǎn)的汽油不能使溴水褪色
D．天然氣除了作燃料之外，還可用于合成氨和生產(chǎn)甲醇
D
7.下列關(guān)于化石燃料及其使用的一些說法中不正確的是(　　)
A．石油是多種烴組成的混合物
B．水煤氣是通過煤的液化得到的氣體燃料
C．石油分餾得到的汽油和石油催化裂化得到的汽油其成分不相同
D．化石燃料也是重要的化工原料，乙烯和苯就是分別來自于石油和
煤的基本化工原料
B
8.我國提出爭取在2030年前實現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年前實現(xiàn)碳中和，這對于改善環(huán)境、實現(xiàn)綠色發(fā)展至關(guān)重要。“碳中和”是指CO2的排放總量和減少總量相當(dāng)。下列措施中能促進碳中和最直接有效的是（ ）
A.將重質(zhì)油裂解為輕質(zhì)油作為燃料
B.大規(guī)模開采可燃冰作為新措施
C.通過清潔煤技術(shù)減少煤燃燒污染
D.研發(fā)催化劑將CO2還原為甲醇
D

展開更多......

收起↑