第四章_第2节资源综合利用__环境保护

1、 为什么对煤要进行综合利用？为什么对煤要进行综合利用？ 煤不经过加工，只能作为燃料，不仅煤不经过加工，只能作为燃料，不仅 对热的利用率低，而且煤燃烧时还产对热的利用率低，而且煤燃烧时还产 生大量的烟尘、废渣和有毒气体，污生大量的烟尘、废渣和有毒气体，污 染环境。通过煤的干馏、煤的气化和染环境。通过煤的干馏、煤的气化和 液化等加工措施，可以获得洁净的燃液化等加工措施，可以获得洁净的燃 料和化工原料，同时减少对环境造成料和化工原料，同时减少对环境造成 的破坏，更好地为人类服务。的破坏，更好地为人类服务。 一、煤的综合利用一、煤的综合利用 煤的结构模型煤的结构模型 煤的组成煤的组成 一、煤的综合利用

2、一、煤的综合利用 组成成分：组成成分：是由有机物和少量无机物是由有机物和少量无机物 组成的复杂组成的复杂混合物混合物。 组成元素：组成元素：主要是碳元素；还有少量的主要是碳元素；还有少量的 H、O、N、P、S、卤素等。、卤素等。 煤的组成煤的组成 把煤把煤隔绝空气加强热隔绝空气加强热使它分解的过程。使它分解的过程。 一、煤的综合利用一、煤的综合利用 1、煤的干馏、煤的干馏 煤的干馏是复杂的煤的干馏是复杂的物理、化学变化物理、化学变化过程，过程， 可获得重要的化工原料。可获得重要的化工原料。 煤干馏的主要产品和用途煤干馏的主要产品和用途 将煤中的有机物及碳转化为可燃性气体的过程。将煤中的有机物及

3、碳转化为可燃性气体的过程。 一、煤的综合利用一、煤的综合利用 2、煤的气化、煤的气化 C(s) + H2O（g） CO(g) + H2(g) 高高 温温 发生的主要反应是碳和水蒸气反应生成水发生的主要反应是碳和水蒸气反应生成水 煤气（煤气（ CO和和H2的混合气体）。的混合气体）。 将煤转化液体燃料的过程。将煤转化液体燃料的过程。 分为直接液化和间接液化。分为直接液化和间接液化。 一、煤的综合利用一、煤的综合利用 3、煤的液化、煤的液化 直接液化：使煤与氢气作用生成液体燃料。直接液化：使煤与氢气作用生成液体燃料。 间接液化：先转化为间接液化：先转化为CO和和H2 ，再在催化，再在催化 剂作用下

4、合成甲醇等。剂作用下合成甲醇等。 CO + 2H2 CH3OH（甲醇）（甲醇） 催化剂催化剂 C(s) + H2O（g） CO(g) + H2(g) 高高 温温 煤煤 煤的组成煤的组成 有机物和无机物组成的混合物有机物和无机物组成的混合物 主要含碳；还含少量、等主要含碳；还含少量、等 煤的综煤的综 合利用合利用 煤的煤的 干馏干馏 焦炭焦炭 煤焦油煤焦油 焦炉煤气焦炉煤气 苯、甲苯、二甲苯苯、甲苯、二甲苯 酚、萘酚、萘 沥青沥青 煤的煤的 气化气化 煤的煤的 液化液化 焦炉气焦炉气 粗氨水粗氨水 粗苯粗苯 H2、CH4、C2H4、CO 氨、铵盐氨、铵盐 苯、甲苯、二甲苯苯、甲苯、二甲苯 高温高

5、温 C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) 直接液化直接液化 间接液化间接液化 煤煤氢气氢气液体燃料液体燃料 CO、H2CH3OH 组成元素：组成元素： 主要是碳、氢元素主要是碳、氢元素 是由各种碳氢化合物组成的是由各种碳氢化合物组成的 混合物混合物。 主要成分：主要成分： 二、石油的综合利用二、石油的综合利用 石油的组成石油的组成 利用原油中各组分利用原油中各组分沸点的不同沸点的不同，将复杂，将复杂 的混合物分离成简单混合物的过程。的混合物分离成简单混合物的过程。 二、石油的综合利用二、石油的综合利用 1、石油的分馏、石油的分馏 石油是以烃为主的多种烃的混合物，没有固定的沸点。对石油

6、是以烃为主的多种烃的混合物，没有固定的沸点。对 石油进行加热时，石油进行加热时，沸点低的烃（分子中碳原子数较沸点低的烃（分子中碳原子数较 少）先气化，少）先气化，其蒸气经冷凝后变为液体首先从混合物里其蒸气经冷凝后变为液体首先从混合物里 分离处理。随着温度的升高，分离处理。随着温度的升高，沸点较高的烃（分子中沸点较高的烃（分子中 碳原子较多）再气化，碳原子较多）再气化，经过冷凝也分离出来。这样，经过冷凝也分离出来。这样， 通过加热和冷凝，可以把石油分成不同沸点范围的产物，通过加热和冷凝，可以把石油分成不同沸点范围的产物， 这种方法叫做石油的分馏。这种方法叫做石油的分馏。 石油分馏示意图石油分馏示

7、意图 蒸馏：蒸馏：把液体加热到沸腾变为蒸气，再使蒸把液体加热到沸腾变为蒸气，再使蒸 气冷却凝结成液体的操作。蒸馏可使混合物气冷却凝结成液体的操作。蒸馏可使混合物 中沸点较低的组分挥发而达到混合物分离或中沸点较低的组分挥发而达到混合物分离或 除杂质的目的。被蒸馏的混合物中至少要有除杂质的目的。被蒸馏的混合物中至少要有 一种组分为液体。一种组分为液体。 分馏：分馏：对多组分混合物在控温下先后、连续对多组分混合物在控温下先后、连续 进行的进行的两次或多次蒸馏两次或多次蒸馏。分馏可使多组分混。分馏可使多组分混 合物在一个完整的操作过程中分离为两种或合物在一个完整的操作过程中分离为两种或 多种馏分而达到

8、混合物分离或除杂质的目的。多种馏分而达到混合物分离或除杂质的目的。 蒸馏、分馏和干馏蒸馏、分馏和干馏 干馏：干馏：把把固态混合物（如煤、木柴）固态混合物（如煤、木柴）隔绝空隔绝空 气加强热使它分解的过程。气加强热使它分解的过程。 蒸馏、分馏都属于物理变化，干馏过程往蒸馏、分馏都属于物理变化，干馏过程往 往发生复杂的物理、化学变化。干馏的对往发生复杂的物理、化学变化。干馏的对 象是固体物质。象是固体物质。 液化石油气液化石油气 汽油汽油 煤油煤油 柴油柴油 重油重油 轻质油轻质油 （碳原子数少）（碳原子数少） 碳原子碳原子 数多数多 常压分馏得到：常压分馏得到： 减压分馏的减压分馏的原因：原因：

9、 重油沸点范围较高，再进行常压分馏易烧结重油沸点范围较高，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。炭化，故将其减压分馏，使沸点范围降低下来。 减压分馏的减压分馏的作用：作用： 使重油在较低温度下分馏，并且避免出现使重油在较低温度下分馏，并且避免出现 炭化结焦。炭化结焦。 减压分馏的原料：减压分馏的原料：重油重油 液化石油气液化石油气 汽油汽油 煤油煤油 柴油柴油 重油重油 轻质油轻质油 （碳原子数少）（碳原子数少） 碳原子碳原子 数多数多 润滑油润滑油 燃料油燃料油 石蜡石蜡 沥青沥青 减压分馏得到：减压分馏得到： 常压分馏得到：常压分馏得到： 石石 油油 分分 馏馏

10、石油的裂化：石油的裂化：在催化剂存在、一定的温度和在催化剂存在、一定的温度和 压强的条件下，将压强的条件下，将重油重油分子内含碳原子数较分子内含碳原子数较 多多、沸点较高的烃断裂为分子内含碳原子数、沸点较高的烃断裂为分子内含碳原子数 较较少少、沸点较低的汽油等。、沸点较低的汽油等。 二、石油的综合利用二、石油的综合利用 2、石油的裂化、石油的裂化 石油裂化的目的：石油裂化的目的： 提高汽油、煤油、柴油等轻质液体燃料的产量。提高汽油、煤油、柴油等轻质液体燃料的产量。 二、石油的综合利用二、石油的综合利用 3、石油的裂解、石油的裂解 石油的裂解：石油的裂解：（深度的裂化）（深度的裂化）采用比石采用

11、比石 油裂化更高的条件，使油裂化更高的条件，使某些石油加工产某些石油加工产 品品转化为分子内含碳原子数更少、沸点转化为分子内含碳原子数更少、沸点 较更低的较更低的气态化工原料气态化工原料。 石油裂解的目的：石油裂解的目的： 获得乙烯、丙烯、甲烷、氢气等重要化工原料。获得乙烯、丙烯、甲烷、氢气等重要化工原料。 乙烯的产量是一个国家石油化工发展水平的标志。乙烯的产量是一个国家石油化工发展水平的标志。 重油重油 裂化裂化 汽油等汽油等 裂解裂解 化工原料化工原料 （液态烃）（液态烃） （气态烃）（气态烃） 产量质量产量质量 提高提高 直馏汽油直馏汽油 裂化汽油裂化汽油 直馏汽油中没有不饱和烃，直馏汽

12、油中没有不饱和烃， 裂化汽油中含有不饱和烃。裂化汽油中含有不饱和烃。 所以所以 裂化汽油不能用来做溶剂裂化汽油不能用来做溶剂 石油在加热和催化剂的作用下，可以通石油在加热和催化剂的作用下，可以通 过过结构的重新调整，使链状烃转化为环结构的重新调整，使链状烃转化为环 状烃状烃，如苯或甲苯等，这个过程叫石油，如苯或甲苯等，这个过程叫石油 的催化重整。的催化重整。 二、石油的综合利用二、石油的综合利用 4、石油的催化重整、石油的催化重整 作用：作用：提高汽油的辛烷值，生产苯、甲苯提高汽油的辛烷值，生产苯、甲苯 等芳香烃。等芳香烃。 石石 油油 石油的组成石油的组成 各种烃各种烃(烷烃、环烷烃、芳香烃

13、烷烃、环烷烃、芳香烃) 组成的混合物组成的混合物 石油综石油综 合利用合利用 重油重油 汽油汽油 石油气石油气 煤油煤油 柴油柴油 常压分馏常压分馏 减压分馏减压分馏 重柴油重柴油 燃料油燃料油 润滑油润滑油 石蜡石蜡 沥青沥青 催催 化化 裂裂 化化 复杂的物理、化学变化复杂的物理、化学变化 化学变化化学变化 化学变化化学变化 物理变化物理变化 化学变化化学变化 化学变化化学变化 化学变化化学变化 煤的干馏：煤的干馏： 煤的气化：煤的气化： 煤的液化：煤的液化： 石油的分馏：石油的分馏： 石油的裂化：石油的裂化： 石油的裂解：石油的裂解： 石油的催化重整：石油的催化重整： 注意对比区分注意对

14、比区分 1、蒸馏、分馏、干馏、蒸馏、分馏、干馏 2、煤的液化、气化，石油的裂化、煤的液化、气化，石油的裂化、 碳酸钠晶体的风化碳酸钠晶体的风化 蒸馏、分馏是物理变化，蒸馏、分馏是物理变化， 其余都是化学变化。其余都是化学变化。 分馏、裂化、裂解的对比分馏、裂化、裂解的对比 石油的炼石油的炼 制制 方法方法 分馏分馏裂化裂化 石油的裂解石油的裂解 常压常压减压减压 热裂热裂 化化 催化催化 裂化裂化 原理原理 用蒸发冷凝的用蒸发冷凝的 方法把石油分方法把石油分 成成不同沸点范不同沸点范 围的蒸馏产物围的蒸馏产物 在加热或催化剂存在在加热或催化剂存在 的条件下，的条件下，把相对把相对 分子质量大，

15、沸分子质量大，沸 点高的烃断裂成点高的烃断裂成 相对分子质量小，相对分子质量小， 沸点低的烃沸点低的烃 在高温下，把石在高温下，把石 油产品中具有长油产品中具有长 链分子的烃断裂链分子的烃断裂 成为各种短链的成为各种短链的 气态烃或液态烃气态烃或液态烃。 主要原料主要原料 主要产品主要产品 石油的炼石油的炼 制制 方法方法 分馏分馏裂化裂化 石油的裂解石油的裂解 常压常压减压减压 热裂热裂 化化 催化催化 裂化裂化 原理原理 用蒸发冷凝的用蒸发冷凝的 方法把石油分方法把石油分 成成不同沸点范不同沸点范 围的蒸馏产物围的蒸馏产物 在加热或催化剂存在在加热或催化剂存在 的条件下，的条件下，把相对把

16、相对 分子质量大，沸分子质量大，沸 点高的烃断裂成点高的烃断裂成 相对分子质量小，相对分子质量小， 沸点低的烃沸点低的烃 在高温下，把石在高温下，把石 油产品中具有长油产品中具有长 链分子的烃断裂链分子的烃断裂 成为各种短链的成为各种短链的 气态烃或液态烃气态烃或液态烃。 主要原料主要原料 原油原油重油重油重油重油 含直链烷烃的石含直链烷烃的石 油分馏产品（含油分馏产品（含 石油气）石油气） 主要产品主要产品 石油的炼石油的炼 制制 方法方法 分馏分馏裂化裂化 石油的裂解石油的裂解 常压常压减压减压 热裂热裂 化化 催化催化 裂化裂化 原理原理 用蒸发冷凝的用蒸发冷凝的 方法把石油分方法把石油

17、分 成成不同沸点范不同沸点范 围的蒸馏产物围的蒸馏产物 在加热或催化剂存在在加热或催化剂存在 的条件下，的条件下，把相对把相对 分子质量大，沸分子质量大，沸 点高的烃断裂成点高的烃断裂成 相对分子质量小，相对分子质量小， 沸点低的烃沸点低的烃 在高温下，把石在高温下，把石 油产品中具有长油产品中具有长 链分子的烃断裂链分子的烃断裂 成为各种短链的成为各种短链的 气态烃或液态烃气态烃或液态烃。 主要原料主要原料 原油原油重油重油重油重油 含直链烷烃的石含直链烷烃的石 油分馏产品（含油分馏产品（含 石油气）石油气） 主要产品主要产品 石油气石油气 汽油汽油 煤油煤油 柴油柴油 重油重油 重柴油重柴

18、油 燃料油燃料油 润滑油润滑油 石蜡石蜡 沥青沥青 抗震性能好的汽抗震性能好的汽 油等油等 乙烯乙烯、丙烯、丙烯、 甲烷、丁二烯甲烷、丁二烯 三、天然气的综合利用三、天然气的综合利用 天然气的组成：主要是气态烃，其中最天然气的组成：主要是气态烃，其中最 重要的是重要的是甲烷甲烷 天然气天然气 清洁的化石燃料清洁的化石燃料 用作化工原料，合成氨、用作化工原料，合成氨、 生产甲醇以及其他有机物生产甲醇以及其他有机物 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：用有机高分子化合物制成的材料。 有机高分子材料有机高分子材料 天然天然有机高分子材料有机高分子材料 合成合成有机高分子材料

19、有机高分子材料 （简称合成材料）（简称合成材料） ：棉花、羊毛、麻、棉花、羊毛、麻、 天然橡胶等天然橡胶等 ：塑料、合成纤维、塑料、合成纤维、 合成橡胶合成橡胶 四、合成材料四、合成材料 煤煤 石油石油 天然气天然气 乙烯、丙烯等乙烯、丙烯等 塑料塑料 合成橡胶合成橡胶 合成纤维合成纤维 合成有机合成有机 高分子材料高分子材料 加聚反应：加聚反应： 单体：单体：CH2CH2 链节：链节：CH2CH2 聚合度：聚合度：n 以煤、石油和天然气为原料以煤、石油和天然气为原料生产合成材料生产合成材料 （聚乙烯）（聚乙烯）n CH2 CH2 催化剂催化剂 CH2CH2 n 1、下列说法中，错误的是、下列

20、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 方法把它们分离出来方法把它们分离出来 D. 石油催化裂化的目的是提高汽油的产量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、下列变化中，属于化学变化的是 A. 石油分馏石油分馏 B. 石油的裂解和裂化石油的裂解和裂化 C. 用苯从溴水中萃取溴用苯从溴水中萃取溴 D. 从煤焦油中提取苯、甲苯、二甲苯等产物从煤焦油中提取苯、甲苯、二甲苯等产物 3、下列关于煤、

21、石油、天然气的说法正确的是、下列关于煤、石油、天然气的说法正确的是 A. 三者均为可再生资源三者均为可再生资源 B. 石油产品中的乙烷和乙烯都能发生加成反应石油产品中的乙烷和乙烯都能发生加成反应 C. 天然气的主要成分是甲烷天然气的主要成分是甲烷 D. 煤燃烧产生的煤燃烧产生的SO2和和CO2都是造成温室效应都是造成温室效应 的主要原因的主要原因 4、下列说法正确的是、下列说法正确的是 A. 石油裂解得到的汽油是纯净物石油裂解得到的汽油是纯净物 B. 石油产品都可用于聚合反应石油产品都可用于聚合反应 C. 水煤气是通过煤的液化得到的气体燃料水煤气是通过煤的液化得到的气体燃料 D. 天然气是一种清洁的化石燃料天然气是一种清洁的化石燃料 5、下列物质能使溴的四氯化碳溶液褪色的是、下列物质能使溴的四氯化碳溶液褪色的是 A. 直镏汽油直镏汽油 B. 聚乙烯聚乙烯 C. 石油裂化气石油裂化气 D. 水煤气水煤气 6、下列说法中错误的是、下列说法中错误的是 A. 在汽油中加入适量乙醇可减少汽车尾气在汽油中加入适量乙醇可减少汽车尾气 的污染，乙醇汽油是一种新型化合物的污染，乙醇汽油是一种新型化合物 B. 石油的裂解得到乙烯、丙烯、甲烷等重石油的裂解得到乙烯、丙烯、甲烷等重 要的化工原料要的化工原料 C. 石油的催化重整可以获得芳香烃