第四章第四章 化学与自然资源的开发利用化学与自然资源的开发利用(第一课时第一课时)煤、石油和天然气的综合利用煤、石油和天然气的综合利用2024/9/11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 经过一系经过一系列复杂变化而成的，它们是人们生活中经常使用列复杂变化而成的，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 等气体和一些烟尘，等气体和一些烟尘，它们都是大气的污染物。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、NO2CO氮的氧化物氮的氧化物铅铅碳氢碳氢2024/9/11迄今为止，煤、石油、天然气仍是人类使用迄今为止，煤、石油、天然气仍是人类使用的主要能源，同时它们也是重要的化工原料。的主要能源，同时它们也是重要的化工原料。如何实现化石燃料的综合利用，提高利用率，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，是人减少化石燃料燃烧所造成的环境污染，是人类面临的重大挑战。类面临的重大挑战。2024/9/11一、煤的综合利用一、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。2024/9/11煤煤的的综综合合利利用用煤的干馏煤的干馏煤的气化煤的气化煤的液化煤的液化获得洁净的燃料和获得洁净的燃料和多种化工原料多种化工原料物尽其用，保护环境物尽其用，保护环境n n煤煤直接作燃料直接作燃料利用率低并污染环境利用率低并污染环境2024/9/112 2、煤的综合利用、煤的综合利用（1 1）煤的干馏）煤的干馏 将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，叫做叫做煤的干馏，煤的干馏，工业上也叫工业上也叫煤的焦化煤的焦化。煤干馏的产物有哪些？煤干馏的产物有哪些？2024/9/11表表4-2 4-2 煤干馏的主要产品和用途煤干馏的主要产品和用途2024/9/11 在一定条件下把煤中的在一定条件下把煤中的有机物有机物转转化为可燃性化为可燃性气体气体的过程。的过程。主要反应是：主要反应是：C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) 高温高温（2 2）煤的气化）煤的气化CO和和H2的混合物又叫水煤气的混合物又叫水煤气2024/9/11在一定条件下将煤转化为在一定条件下将煤转化为液体液体燃料。燃料。直接液化直接液化间接液化间接液化煤与煤与氢气氢气作用生成液体燃料作用生成液体燃料先转化为先转化为COCO和和H H2 2，再在催化剂作，再在催化剂作用下合成用下合成甲醇甲醇（3 3）煤的液化煤的液化CO+2H2CH3OH(甲醇甲醇)催化剂催化剂加热加热 加压加压 煤的气化和液化就是使煤煤的气化和液化就是使煤变成清洁能源变成清洁能源的有效途的有效途径，与此同时煤的径，与此同时煤的燃烧效率燃烧效率等也得到等也得到提高提高. .C(sC(s) + H) + H2 2O O CO(gCO(g) + H) + H2 2(g)(g)高温2024/9/112024/9/11二、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: 主要是碳、氢元素主要是碳、氢元素是由各种烷烃、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： 利用原油中各组分利用原油中各组分沸点沸点的不同的不同将复杂的混将复杂的混合物分离成简单混合物的过程合物分离成简单混合物的过程叫做分馏，分馏叫做分馏，分馏产物叫产物叫馏分馏分。( (它属它属混合物混合物) )2024/9/11石石油油分分馏馏示示意意图图 石油分馏主要在分馏塔中进行，通过石油分馏主要在分馏塔中进行，通过分分馏馏可以可以获得获得汽油、煤油、柴油汽油、煤油、柴油等等轻质油轻质油。 有有 常压分馏常压分馏 和和 减压分馏两种减压分馏两种. .2024/9/11比较蒸馏、分馏、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加热和冷凝冷凝加热和加热和冷凝冷凝隔绝空气隔绝空气加强热加强热物理物理变化变化物理物理变化变化复杂的物理变化复杂的物理变化和化学变化和化学变化分离分离精炼精炼加工煤加工煤2024/9/11（）油的催化裂化（）油的催化裂化在催化剂作用下，将相对分子质量大、沸在催化剂作用下，将相对分子质量大、沸点较高的烃断裂为相对分子质量小、沸点较点较高的烃断裂为相对分子质量小、沸点较低的汽油的过程。低的汽油的过程。C16H34 C8H18+C8H16催化剂催化剂加热、加压加热、加压催化剂催化剂加热、加压加热、加压 C8H18C4H10+C4H8 规律：生成等物质的量的烷烃和烯烃规律：生成等物质的量的烷烃和烯烃。 目的：提高目的：提高轻质液体燃料轻质液体燃料（特别是（特别是汽油汽油）的的产量和质量。产量和质量。 注意注意 汽油有直馏汽油和裂化汽油两种汽油有直馏汽油和裂化汽油两种. .直馏汽油是由石直馏汽油是由石油直接分馏而得的汽油油直接分馏而得的汽油( (不不含烯烃含烯烃)；裂化汽油是由重油；裂化汽油是由重油经裂化而制得的汽油经裂化而制得的汽油( (含有烯烃含有烯烃)。两者成分不同。两者成分不同. .2024/9/11、石油的裂解：、石油的裂解：深度裂化深度裂化 用用用用比比比比裂化更高的温度使长链的烃分子断裂成碳原子数较少裂化更高的温度使长链的烃分子断裂成碳原子数较少裂化更高的温度使长链的烃分子断裂成碳原子数较少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烃，获取有机化工原料，如乙烯等。的气态烃分子和少量的液态烃，获取有机化工原料，如乙烯等。的气态烃分子和少量的液态烃，获取有机化工原料，如乙烯等。的气态烃分子和少量的液态烃，获取有机化工原料，如乙烯等。催化剂催化剂加热、加压加热、加压CH+CH CHCH催化剂催化剂加热、加压加热、加压CH+CH 目的：获得短链不饱和烃（如目的：获得短链不饱和烃（如乙烯、丙烯、丁二烯等）和少乙烯、丙烯、丁二烯等）和少量液态烃。量液态烃。2024/9/1125%产量提高产量提高2024/9/112024/9/11中海油渤海石油平台中海油渤海石油平台2024/9/112024/9/11三、天然气的综合利用三、天然气的综合利用2024/9/11三、天然气三、天然气的组成及其综合利用的组成及其综合利用 天然气的主要成分是甲烷。天然气的主要成分是甲烷。 我国的天然气资源很丰富我国的天然气资源很丰富, ,但分布很不均但分布很不均匀匀, ,为了改善我国东部的能源结构为了改善我国东部的能源结构, ,制定了什制定了什么计划？么计划？综合利用：综合利用：A A、燃料、燃料清洁能源清洁能源B B、化工原料：合成氨、生产甲醇、合成、化工原料：合成氨、生产甲醇、合成两碳或多碳有机物两碳或多碳有机物2024/9/11天然气灶天然气灶液化天然液化天然气公交车气公交车2024/9/11四、合成材料：四、合成材料：塑料、合成橡胶、合成纤维塑料、合成橡胶、合成纤维化石燃料的产品化石燃料的产品三大合成材料：三大合成材料：1 1、聚乙烯的生成、聚乙烯的生成nCH2=CH2 CH2CH2 n聚乙烯聚乙烯单体单体单体单体CH2CH2CH2=CH2链节链节链节链节聚合度聚合度聚合度聚合度n方法：方法：将将双键双键改为改为单键单键，将原来连在，将原来连在不饱和碳原子上的不饱和碳原子上的其它原子（或原子团）其它原子（或原子团）写在链节的写在链节的上方或下方。上方或下方。2024/9/11聚氯乙烯聚氯乙烯nCH2CH2 CH2CH2 n催化剂催化剂ClClnCH2CH2 CH2CH2 n催化剂催化剂CH3CH3聚丙烯聚丙烯2 2、高分子化合物及其特征、高分子化合物及其特征相对分子质量很大相对分子质量很大, ,是混合物是混合物, ,无固定的熔沸点。无固定的熔沸点。2024/9/11塑料塑料 塑料的主要成分是合成树脂，其中还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（如提高塑性添加了某些特定用途的添加剂（如提高塑性的增塑剂、防止老化的防老化剂）；有些的增塑剂、防止老化的防老化剂）；有些热热塑性塑料塑性塑料（聚乙烯塑料），（聚乙烯塑料），可以反复加工，可以反复加工，多次使用；有些多次使用；有些热固性塑料热固性塑料（电木），（电木），一旦一旦加工成型就不会受热熔化。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（电基丙烯酸甲酯（有机玻璃）、酚醛塑料（电木）、聚四氟乙烯（塑料王）等。木）、聚四氟乙烯（塑料王）等。2024/9/11聚丙烯：聚丙烯： 单体：单体：CH2CHCH32024/9/11聚苯乙烯聚苯乙烯单体：单体：CH2CHC6H52024/9/11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：CH2CCH3COOCH32024/9/11酚醛塑料酚醛塑料单体：单体：苯酚、甲醛苯酚、甲醛2024/9/11聚四氟乙烯聚四氟乙烯单体：单体：CF2CF22024/9/11合成纤维合成纤维纤纤维维天天然然纤纤维维化化学学纤纤维维棉花棉花羊毛羊毛木材木材草类草类合成纤维合成纤维：用石油、天然气等为原：用石油、天然气等为原料制成的单体，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）人造纤维人造纤维：用木材、草类的纤维经：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2024/9/11合合成成纤纤维维2024/9/112024/9/11合成橡胶合成橡胶橡橡胶胶天然橡胶天然橡胶合成橡胶合成橡胶通通用用橡橡胶胶特特种种橡橡胶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2024/9/112024/9/112024/9/11白色污染白色污染1、由于合成材料的广泛应用和发展，一些塑、由于合成材料的广泛应用和发展，一些塑料制品带来的环境污染就是料制品带来的环境污染就是“白色污染白色污染”。2、白色污染的危害；、白色污染的危害；3、白色污染的治理：、白色污染的治理：（1）废弃塑料的再利用（如直接作为材）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）；料、制作单体和燃料油、制作气体等）；（2）制造易降解材料；）制造易降解材料；（3）超市塑料袋有偿使用。）超市塑料袋有偿使用。2024/9/11练习练习Avv石油加工的主要目的是（石油加工的主要目的是（ ）A.A.将石油按其成分的沸点不同加以分离将石油按其成分的沸点不同加以分离B.B.将石油按饱和与不饱和烃加以分离将石油按饱和与不饱和烃加以分离C.C.得到碳原子数多的烃类得到碳原子数多的烃类D.D.将石油中烷烃、环烷烃和芳香烃分开将石油中烷烃、环烷烃和芳香烃分开2024/9/11用重油制取丙烯的方法是（用重油制取丙烯的方法是（）A.减压分馏减压分馏B.干馏干馏C.裂化裂化D.裂解裂解Dv石油裂解的目的是（石油裂解的目的是（ ）A.提高轻质液体燃料的产量提高轻质液体燃料的产量B.主要提高汽油的产量主要提高汽油的产量C.获得短链不饱和烃获得短链不饱和烃D.改善汽油的质量改善汽油的质量C2024/9/11 下列变化属于物理变化的是下列变化属于物理变化的是 （ ）、煤的气化、石油的分馏、煤的气化、石油的分馏、石油的裂解、煤的干馏、石油的裂解、煤的干馏B2024/9/11