石油煤和天然气的综合利用培训课件

核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练学习目标学习目标课前自主学案课前自主学案知能优化训练知能优化训练课题课题3课题课题3石油、煤和天然气的综合利用石油、煤和天然气的综合利用学习目标学习目标1.了解石油的分馏及其产品和用途，了解石油的了解石油的分馏及其产品和用途，了解石油的裂化和裂解。裂化和裂解。2.了解煤的干馏和综合利用。了解煤的干馏和综合利用。3.了解煤化工和天然气化工的发展。了解煤化工和天然气化工的发展。课前自主学案课前自主学案一、石油和天然气一、石油和天然气1石油的炼制和石化工业石油的炼制和石化工业石油是石油是_，加工前称为原油，石油要，加工前称为原油，石油要炼制，其目的是将混合物进行一定程度的炼制，其目的是将混合物进行一定程度的_，使之物尽其用，另一方面，将含碳原子较多的烃转使之物尽其用，另一方面，将含碳原子较多的烃转变为含碳原子较少的烃，作为基本变为含碳原子较少的烃，作为基本_原原料。料。2工业上常用工业上常用_分馏和分馏和_分馏的方法把分馏的方法把不同沸点的产品分离出来。不同沸点的产品分离出来。烃的混合物烃的混合物分离分离有机化工有机化工常压常压减压减压为了提高汽油产量，还可采用为了提高汽油产量，还可采用_的方法。的方法。如十六烷分解反应方程式为如十六烷分解反应方程式为C16H34C8H18C8H16。3石油不仅是燃料资源，还是石油不仅是燃料资源，还是_的的重要来源。重要来源。5乙烯的生产主要靠乙烯的生产主要靠_，乙烯的产量，乙烯的产量是衡量一个国家是衡量一个国家_化工发展水平的标志。化工发展水平的标志。催化裂化催化裂化有机化工原料有机化工原料CH3CH=CH2其他其他石油裂解石油裂解石油石油6天然气的利用天然气的利用天然气的主要用途：天然气的主要用途：直接作燃料；直接作燃料；合成氨原合成氨原料气料气(制制H2)；合成甲醇及其他化工原料。合成甲醇及其他化工原料。二、煤的综合利用二、煤的综合利用1煤与炭有何关系？煤与炭有何关系？木炭、焦炭等是碳的不纯单质，而煤是有机物和木炭、焦炭等是碳的不纯单质，而煤是有机物和无机物组成的复杂混合物。无机物组成的复杂混合物。煤除了主要含碳元素外还含有少量的煤除了主要含碳元素外还含有少量的S、P、N、H、O等元素以及无机矿物质等元素以及无机矿物质(主要有硅、铝、钙、铁主要有硅、铝、钙、铁等元素等元素)。2煤的干馏煤的干馏(1)将煤隔绝空气将煤隔绝空气_的过程，叫做的过程，叫做煤的干馏，也叫煤的焦化。煤的干馏，也叫煤的焦化。(2)工业上炼焦的原理是将煤粉放在隔绝空气的炼工业上炼焦的原理是将煤粉放在隔绝空气的炼焦炉中加热，煤粉分解得到焦炭、煤焦油、焦炉气焦炉中加热，煤粉分解得到焦炭、煤焦油、焦炉气(可燃烧可燃烧)、粗氨水和粗苯等。这些产物可用于生产、粗氨水和粗苯等。这些产物可用于生产化肥、塑料、合成橡胶、合成纤维、炸药、染料、化肥、塑料、合成橡胶、合成纤维、炸药、染料、医药等。医药等。加强热使其分解加强热使其分解3煤的气化和液化煤的气化和液化(1)煤的气化是指煤在特定的设备内，在一定温度煤的气化是指煤在特定的设备内，在一定温度及压强下使煤中及压强下使煤中_与气化剂与气化剂(如蒸气如蒸气/空气空气或氧气等或氧气等)发生一系列化学反应，将固体煤转化为发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有含有CO、H2、CH4等气体和等气体和CO2、N2等非可燃气等非可燃气体的过程。煤炭气化时，必须具备三个条件，即气体的过程。煤炭气化时，必须具备三个条件，即气化炉、气化剂、供给热量，三者缺一不可。化炉、气化剂、供给热量，三者缺一不可。(2)碳与水蒸气的反应式为碳与水蒸气的反应式为 _，属属_反应。反应。有机物有机物吸热吸热CH2O=COH2(3)煤的液化：煤的液化是把煤转化成煤的液化：煤的液化是把煤转化成_的过程，煤的液化分为直接液化和间接液化。的过程，煤的液化分为直接液化和间接液化。直接液化是把煤炭制成煤浆，然后在直接液化是把煤炭制成煤浆，然后在_、_和在和在_条件下，通过加氢裂化生条件下，通过加氢裂化生成液态碳氢化合物即成液态碳氢化合物即“合成石油合成石油”，直接液化的，直接液化的效率约为效率约为65%75%，每吨煤可生产，每吨煤可生产0.30.4t液液化油。主要产品有汽油、柴油、芳香烃和其他化油。主要产品有汽油、柴油、芳香烃和其他_。副产品有液化石油气、硫黄和氨。副产品有液化石油气、硫黄和氨气等。气等。液体燃料液体燃料高温高温高压高压催化剂催化剂化工原料化工原料间接液化是把煤炭在高温下与水蒸气作用气化，间接液化是把煤炭在高温下与水蒸气作用气化，产生合成气等，然后合成气通过产生合成气等，然后合成气通过_生成性生成性能优良的液态醇类、烃类及能优良的液态醇类、烃类及_等。间接液等。间接液化的效率一般较低。化的效率一般较低。三、煤化工和天然气化工的发展三、煤化工和天然气化工的发展一碳化学一碳化学1一碳化学是以分子中只含一个碳原子的化合物一碳化学是以分子中只含一个碳原子的化合物(如如CO、CH4、CH3OH等等)为原料来合成一系列为原料来合成一系列_和和_的化学。的化学。催化合成催化合成化学品化学品化工原料化工原料燃料燃料3使用不同的催化剂，可以从合成气制出不同的使用不同的催化剂，可以从合成气制出不同的产物，这就是产物，这就是_化学，由化学，由CH4、CH3OH等等含一个碳原子的分子，通过含一个碳原子的分子，通过_直接生直接生成新的化合物，叫成新的化合物，叫_化学和化学和_化学。化学。合成气合成气催化反应催化反应甲烷甲烷甲醇甲醇核心要点突破核心要点突破一、石油的炼制一、石油的炼制方方法法原料原料原理原理目的目的分分馏馏原油原油(常常压分馏压分馏) 重油重油(减减压分馏压分馏)根据石油各组分根据石油各组分沸点高低不同，沸点高低不同，利用加热汽化、利用加热汽化、冷凝、回流，把冷凝、回流，把石油分成不同沸石油分成不同沸点范围的组分点范围的组分得到不同沸点范得到不同沸点范围的分馏产物围的分馏产物汽油、煤油、汽油、煤油、柴油、重油等柴油、重油等方法方法原料原料原理原理目的目的裂化裂化重油、石重油、石蜡蜡在一定条件下，在一定条件下，把相对分子质量把相对分子质量大、沸点高的烃大、沸点高的烃断裂为相对分子断裂为相对分子质量小、沸点低质量小、沸点低的烃的烃提高轻质液体燃提高轻质液体燃料油的产量，特料油的产量，特别是提高汽油的别是提高汽油的产量产量裂解裂解(深度深度裂化裂化)石油分馏石油分馏产品产品(包括包括石油气石油气)在高温下，使具在高温下，使具有长链分子的烃有长链分子的烃断裂成各种短链断裂成各种短链的气态烃和少量的气态烃和少量液态烃液态烃获得短链不饱和获得短链不饱和烃，如乙烯、丙烃，如乙烯、丙烯、丁二烯等烯、丁二烯等二、煤的综合利用二、煤的综合利用课堂互动讲练课堂互动讲练煤、石油和天然气的综合利用煤、石油和天然气的综合利用1煤的干馏煤的干馏(1)原理：将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，原理：将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，煤的干馏是一个复杂的物理变化和化学变化过煤的干馏是一个复杂的物理变化和化学变化过程。程。(2)煤的干馏产物煤的干馏产物固态物质固态物质焦炭。用途：冶金工业、制造焦炭。用途：冶金工业、制造电石。电石。液态物质液态物质煤焦油：芳香烃煤焦油：芳香烃(苯的同系物、萘、蒽苯的同系物、萘、蒽)、酚和沥青、酚和沥青等。等。粗氨水：氨和铵盐。用途：可作氮肥。粗氨水：氨和铵盐。用途：可作氮肥。粗苯：苯的同系物。粗苯：苯的同系物。气态物质气态物质焦炉气焦炉气(H2、CH4、C2H4、CO)。2煤的气化煤的气化将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程，目前将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程，目前主要方法是碳和水蒸气反应制水煤气：主要方法是碳和水蒸气反应制水煤气：4天然气的主要成分是天然气的主要成分是CH4，甲烷经化学变化形，甲烷经化学变化形成含两个碳或多个碳的其他有机物。成含两个碳或多个碳的其他有机物。5石油的分馏石油的分馏利用石油中各种烃的沸点不同，逐步升温使烃汽化，利用石油中各种烃的沸点不同，逐步升温使烃汽化，再经冷凝后将烃分离成不同沸点范围的产物的过程再经冷凝后将烃分离成不同沸点范围的产物的过程叫做分馏。叫做分馏。其主要目的是得到汽油、煤油、柴油等轻质油。其主要目的是得到汽油、煤油、柴油等轻质油。6石油的裂化石油的裂化通过催化剂催化、高温等手段将含碳原子较多、沸通过催化剂催化、高温等手段将含碳原子较多、沸点较高的烃断裂为含碳原子较少、沸点较低的汽油点较高的烃断裂为含碳原子较少、沸点较低的汽油等的过程，叫裂化。例如：等的过程，叫裂化。例如：主要目的是提高轻质燃料油的含量，所得轻质油主要目的是提高轻质燃料油的含量，所得轻质油和直接分馏所得轻质油的区别是前者含有不饱和和直接分馏所得轻质油的区别是前者含有不饱和烯烃，因此裂化汽油可使溴水、酸性烯烃，因此裂化汽油可使溴水、酸性KMnO4溶溶液褪色。液褪色。7石油的裂解石油的裂解石油在更高的温度下发生深度裂化，石油中的烃石油在更高的温度下发生深度裂化，石油中的烃分子断裂成以乙烯为主的小分子的过程叫裂解。分子断裂成以乙烯为主的小分子的过程叫裂解。裂解的目的是获得重要化工原料乙烯等气态不饱裂解的目的是获得重要化工原料乙烯等气态不饱和烃。和烃。8乙烯的聚合反应乙烯的聚合反应例例 (2011年广州高二检测年广州高二检测)如何从石油中获得更如何从石油中获得更多的轻质燃油一直是化学家探索的课题，将石油分多的轻质燃油一直是化学家探索的课题，将石油分馏得到的重油进行裂化可以获得更多的轻质燃油。馏得到的重油进行裂化可以获得更多的轻质燃油。资料资料1：石蜡是含有：石蜡是含有2030个碳原子的烷烃的混合个碳原子的烷烃的混合物，常温下呈固态。物，常温下呈固态。资料资料2：石油催化裂化中通常使用：石油催化裂化中通常使用Al2O3作催化剂。作催化剂。某研究性学习小组在实验室中模拟石油的催化裂某研究性学习小组在实验室中模拟石油的催化裂化，装置如图：实验过程中可观察到烧瓶化，装置如图：实验过程中可观察到烧瓶中固中固体石蜡先熔化，试管体石蜡先熔化，试管中有少量液体凝结，试管中有少量液体凝结，试管中酸性高锰酸钾溶液褪色，实验后闻试管中酸性高锰酸钾溶液褪色，实验后闻试管中中液体气味，具有汽油的气味。液体气味，具有汽油的气味。(1)该装置仪器连接的顺序应遵循的原则为该装置仪器连接的顺序应遵循的原则为_，为保证实验成功，实验前，为保证实验成功，实验前必须进行的操作是必须进行的操作是_，装置中较，装置中较长导管的作用是长导管的作用是_；(2)试管试管中少量液体凝结说明了中少量液体凝结说明了_；(3)试管试管中溶液褪色说明了中溶液褪色说明了_；(4)能否用试管能否用试管中的液体萃取溴水中的溴，理由中的液体萃取溴水中的溴，理由是是_。(5)写出二十烷裂化得到癸烷和癸烯的化学方程式写出二十烷裂化得到癸烷和癸烯的化学方程式_。(6)石油裂化的重要意义是石油裂化的重要意义是_。【解析解析】仪器连接的顺序应遵循从下往上，仪器连接的顺序应遵循从下往上，从左到右的原则，装入药品之前要检验装置的从左到右的原则，装入药品之前要检验装置的气密性。依据石油分馏工业的分馏塔原理，设气密性。依据石油分馏工业的分馏塔原理，设置了长导管，其作用除导气外，兼起冷凝气体置了长导管，其作用除导气外，兼起冷凝气体的作用；依据催化裂化原理，下列反应皆有可的作用；依据催化裂化原理，下列反应皆有可能发生：能发生：其中，其中，D易溶于水，且与易溶于水，且与CH3COOH互为同分异构互为同分异构体，体，F分子中的碳原子数是分子中的碳原子数是D中的中的3倍，倍，H经催化氧经催化氧化可得到化可得到G。请回答下列问题：。请回答下列问题：(1)写出下列物质的结构简式：写出下列物质的结构简式：A_，H_；指出；指出A和和H的关系：的关系：_。(2)利用合成气利用合成气(H2CO)生产汽油、甲醇和氨等已生产汽油、甲醇和氨等已经实现了工业化，合成气也可合成醛、酸、酯等经实现了工业化，合成气也可合成醛、酸、酯等多种产物，下列表述正确的是多种产物，下列表述正确的是_。以合成气为原料的反应都是化合反应以合成气为原料的反应都是化合反应改变合成气中改变合成气中CO与与H2的体积比，可得到不同的的体积比，可得到不同的产物产物合成气的转化反应需在适当的温度和压强下通过合成气的转化反应需在适当的温度和压强下通过催化完成催化完成从合成气出发生成气态烃或醇类有机物是实现从合成气出发生成气态烃或醇类有机物是实现“煤变油煤变油”的有效途径的有效途径以合成气为原料的反应产物中不可能有烯烃或水以合成气为原料的反应产物中不可能有烯烃或水ABC D(3)写出下列反应的化学方程式：写出下列反应的化学方程式：CH3COOHEF：_；D与新制氢氧化铜加热：与新制氢氧化铜加热：_。解析：解析：本题以能源为载体考查烃的衍生物的性质，本题以能源为载体考查烃的衍生物的性质，命题着眼点在于煤的气化和液化，同时它又结合有命题着眼点在于煤的气化和液化，同时它又结合有机化学反应类型，要求整合新信息得出结论。机化学反应类型，要求整合新信息得出结论。(1)由题图知，由题图知，A经两次催化氧化得到经两次催化氧化得到C，则，则A为为CH3OH，B为为HCHO，C为为HCOOH，且，且H应为应为CH3CH2CH2CH2OH，G为为CH3CH2CH2CHO，D的的分子式为分子式为C2H4O2，易溶于水，说明不是酯，则，易溶于水，说明不是酯，则D为为H O C H2C H O ， E 为为 H O C H2C H2O H ， F 为为CH3COOCH2CH2OOCCH3。(2)依题意，依题意，CO和和H2可合成汽油，汽油是烃类，所以可合成汽油，汽油是烃类，所以必然生成水，不是化合反应，必然生成水，不是化合反应，和和都不正确。都不正确。