石油、煤和天然气的综合利用

课题3石油 煤和天然气的综合利用 必修2内容 石油主要是由各种烷烃 环烷烃和环烷烃所组成的混合物 石油的大部分是液态烃 同时在液态烃里溶有少量的气态烃和固态烃 石油主要含有碳和氢两种元素 同时还含有少量的硫 氧 氮等元素 思考与交流 石油炼制的目的是什么 一方面是将石油中的混合物进行一定程度的分离使它们物尽其用 另一方面 将含碳原子数较多的烃转变为含碳原子数较少的烃作为化工原料 以提高石油的利用价值 汽油C5 C11 煤油C11 C16 柴油C15 C18 常压蒸馏塔 重油C20以上 减压蒸馏塔 燃料油 沥青 石蜡 润滑油 催化裂化 石油气C4以下 Liquidpetroleumgas LPG 原油 石油通过分馏获得的汽油 煤油 柴油等轻质油的产量比较低 仅占石油总产量的25 左右 但社会需求量大的正是这些轻质油 为了提高轻质油的产量 特别是提高汽油的产量 还可以采用裂化的方法从重油中获取轻质油 裂化就是在一定的条件下 将相对分子质量较大 沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小 沸点较低的烃的过程 例如 在加热 加压和催化剂存在的条件下 十六烷裂化为辛烷和辛烯 裂化有热裂化和催化裂化 热裂化 催化裂化 目的 提高汽油的质量和产量 目的 提高汽油的产量 缺点 温度过高 发生结焦现象 催化剂 硅酸铝 分子筛 铝硅酸盐 实验 为获得有机化工的基本原料 在石油化工生产过程里 常用石油分馏产品 包括石油气 作原料 采用比裂化更高的温度 700 800 有时甚至高达1000 以上 使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃 以提供有机化工原料 工业上把这种方法叫做石油的裂解 所以说裂解就是深度裂化 以获得短链不饱和烃为主要成分的石油加工过程 石油裂解的化学过程是比较复杂的 生成的裂解气是一种复杂的混合气体 它除了主要含有乙烯 丙烯 丁二烯等不饱和烃外 还含有甲烷 乙烷 氢气 硫化氢等 裂解气里烯烃含量比较高 因此 常把乙烯的产量作为衡量石油化工发展水平的标志 把裂解产物进行分离 就可以得到所需的多种原料 这些原料在合成纤维工业 塑料工业 橡胶工业等方面得到广泛应用 阅读 裂解 定义 使具有长链分子的烃在700度以上高温时断裂成短链的烃的过程叫裂解 目的 生产短链不饱和烃如工业 三烯 乙烯的产量作为衡量石油化工发展水平的标志 用途 合成纤维 塑料 橡胶等 总结 裂化 催化裂化 裂解的对比 归纳 思考与交流 结合在必修化学所学内容 与同学交流 以乙烯为原料合成那些产品 体会乙烯在工业合成中的价值 合成 乙醇 乙醛 乙酸 乙酸乙酯 氯乙烷 聚乙烯等等 学习第40页第一自然段回答 天然气的来源用途 2 天然气的利用合成氨所需的氢气 制乙烯 制甲醇 合成液体燃料 石油化工厂的景观 二 煤的综合利用 无烟煤 泥煤 褐煤 思考与交流 阅读课本40页第二段 说出煤的主要元素 目前煤的综合利用方法 煤除了主要含碳外还含有少量的S P N H O等元素以及无机矿物质 主要有硅 铝 钙 铁等元素 煤是有机物和无机物组成的复杂混合物 1 煤的干馏 的过程叫煤的干馏 是一个 过程 把煤隔绝空气加强热使它分解 石油的分馏是物理变化 煤的干馏是化学变化过程 化学变化 石油的分馏和煤的干馏的区别 为了预防或减少煤燃料对环境和人体健康带来的危害 近二三十年来 世界各国大力开展了对煤利用新技术的研究 其中主要包括对煤的液化和汽化技术 煤的汽化和液化就是使煤变成清洁能源的有效途径 与此同时煤的燃烧效率等也得到提高 2 煤的汽化与液化 1 汽化煤的汽化就是将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程 煤汽化的主要化反应是指碳和水蒸气的反应 C H2O CO H2这是一个吸热反应 所需热量一般都由同时进行的碳的燃烧反应来提供 C O2 CO2碳燃烧时可以使用空气 也可以使用氧气 但得到的煤气成分 热值及用途都不同 分别叫低热值气和中热值气 中热值气在适当催化剂的作用下 又可以转变成高热值气 即把中热值煤气里的CO和H2用催化剂合成甲烷 CO 3H2 CH4 H2O 把煤粉和煤液化过程中产生的油跟氢气混合 在高温下经催化剂催化 进行加氢解聚反应 同时脱去硫 氮 氧等原子 生成固 液混合物的油 液化的煤以及含有未液化的煤和炭等固态物质 经过分离可以得到油 成为低氢 低硫的重质液体燃料 2 液化煤的液化是将煤转化为液体燃料的过程 煤的液化可以分为直接和间接两个途径 间接液化的气化 液化法首先把煤气化为H2 CO和CH4 用催化剂把气态物质转变为液态 nCO 2nH2 CH2 n nH2O2nCO nH2 CH2 n nCO2煤的液化是否能得到发展 决定于石油是否能满足不断增长的需要 煤跟石油的比价以及煤的液化技术的成熟程度 从世界范围来看 由于石油价格的增长 液化技术的日臻成熟 煤液化工业的再度兴起是可能的 对我国来说 目前汽油和煤的比价比国外更有利于发展以合成高级汽油为主要目的的煤的液化 在有煤地区发展煤的液化还是可以探索的 碳化学是指以分子中只含一个碳原子的化合物如一氧化碳 二氧化碳 甲烷 甲醇等 为原料 用化工的方法制造一系列化工原料和燃料的化学 2C O 2COC H2O CO H2CO H2O CO2 H2 高温条件 天然气重整 CH4 H2O CO 3H2 煤汽化的主要反应 三 煤化工和天然气化工的发展 碳化学 典型例题 例1 工业上合成氨的原料气之一 H2有一种来源是取自石油气 如丙烷 1 有人设计了以下反应途径 假设反应都能进行 你认为最合理的是A D B C 2 按照所选反应途径 理论上用1mol丙烷最多可制得氨A 4molB 4 7molC 10molD 2 7mol 3 所选反应途径最显著的特点是A 简单易行B 所得H2纯度高C 所得H2产量高D 可获得大量热能 例2 如何用化学方法检验一瓶裂化汽油里是否含有甲苯 二甲苯等芳香烃 写出实验步骤 取约5ml汽油 滴加溴水至溴水不褪色为止 再加入适量NaOH溶液除去剩余Br2 分液 取油层液体 滴加酸性