煤 石油天然气的综合利用

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一课时,煤 、石油、天然气的综合利用,1,背景知识回顾,一、化石燃料,煤、石油和天然气都是古代,经过一系列复杂变化而成的，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,燃料，是,资源。,二、煤、石油燃烧对环境的影响,1,、煤的燃烧对空气的影响,煤燃烧时会排放出,等气体和一些烟尘，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品,汽油、煤油、柴油等，它们燃烧时会排放出,、,、含,化合物、未燃烧的,化合物和烟尘等，它们都是大气的污染物。,动植物遗骸,化石,不可再生,SO,2,、NO,2,CO,氮的氧化物,铅,碳氢,2,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。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，是人类面临的重大挑战。,3,我国煤的分布图,4,求知课堂互动,一、煤的综合利用,1,、煤的组成,组成元素,:,主要是碳元素；（还有少量的,H,、,O,、,N,、,P,、,S,、卤素等）,组成成分：是由多种有机物、无机物组成的复杂混合物。,煤的结构模型,5,一、煤的综合利用：,2,、煤的分类,腐泥煤,腐植煤,褐 煤,烟 煤,泥 煤,无烟煤,按,C%,95%,以上,70%,以上,60%70%,50%60%,工业上,煤品质,的检测指标：,发热量、挥发分、固定碳、水分、灰分等,6,煤的干馏实验装置图,实验装置1,实验装置2,一、煤的综合利用,（,1,）煤的干馏,煤的干馏原理：,把煤隔绝空气加强热使它分解的过程。,7,煤干馏的主要产品和用途,8,（,2,）煤的气化：,将煤中的有机物及碳转化为可燃性气体的过程。,C(s) + H,2,O CO(g) + H,2,(g),高温,CO(g)+ 3H,2,CH,4,(g) + H,2,O(l),一定条件,中热值气,高热值气,2CO(g)+ O,2,2CO,2,(g),；,H=-566KJ/mol,2H,2,(g)+ O,2,2H,2,O(l),；,H=-571KJ/mol,CH,4,(g)+ 2O,2,CO,2,(g) + 2H,2,O(l),H=-890.3KJ/mol,9,将煤转化液体燃料的过程。,分为直接液化和间接液化。,一、煤的综合利用,（,3,）煤的液化：,C(s) + H,2,O CO(g) + H,2,(g),高温,CO + 2H,2,CH,3,OH,（甲醇）,一定条件,如：,10,11,二、石油的综合利用,1,、石油的组成元素,:,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物。（,还有水分、盐分等杂质）,石油的主要成分：,2,、石油的炼制,(,除水脱盐后,),（,1,）石油的分馏：,利用原油中各组分的沸点不同将复杂的混合物分离成简单混合物的过程。,12,石油分馏示意图,13,3,、石油的裂化和裂解,（,1,）裂化的目的：,（,2,）裂化的原理：,石油的裂化是,。,在催化剂的作用下将含碳原子多的重油（烃）断裂成碳原子较少的烃的过程。,提高轻质液体燃料的产量。,(3),裂解,:,深度的裂化。,裂解的目的：,获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。,乙烯的产量是一个国家石化水平的标志,14,25%,产量提高,15,4,、石油结构的重整,石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的重新调整，是链状烃转化为环状烃，如苯或甲苯等，它们也是重要的化工基本原料。,16,17,三、天然气的综合利用,天然气既是一种清洁的化石燃料，更是一种重要的化工原料，作为化工原料，它主要用于合成,和生产,等。天然气化工以含一个碳原子的甲烷为原料，通过化学变化形成含两个或多个碳原子的其他有机化合物。实现天然气的有效转化是一项具有挑战性的课题。,氨,甲醇,18,柴达木盆地天然气储量突破,3000,亿立方米,19,阜阳市利用“西气东输”工程天然气门站鸟瞰图,20,俄天然气管道通向中国,德国天然气汽车,21,天然气灶,液化天然气公交车,22,四、合成材料,1,、原料：,。,2,、合成材料基本特征：,。,3,、合成材料的合成原理：,。,例如：乙烯合成聚乙烯,，,丙烯合成聚丙烯,。,石油、煤、天然气,相对分子质量很大，属于高分子化合物,加聚、缩聚,23,合成材料概况：,随着人类不断的文明和进步，人对天然材料的利用已不能满足很多方面的需要，于是就发生了一场材料的革命人工合成材料；,合成材料的原料丰富、制造加工简单，性能千变万化；,塑料、合成纤维、合成橡胶,称为三大合成材料；,黏合剂、涂料也属于合成材料。,24,塑料,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（如提高塑性的增塑剂、防止老化的防老化剂）；有些,热塑性塑料,（聚乙烯塑料）,，可以反复加工，多次使用；有些,热固性塑料,（电木）,，一旦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。,25,聚丙烯：,单体：,CH,2,CHCH,3,26,聚苯乙烯,单体：,CH,2,CH,C,6,H,5,27,聚甲基丙烯酸甲酯,（有机玻璃）,单体：,CH,2,C,CH,3,COOCH,3,28,酚醛塑料,单体：,苯酚、甲醛,29,聚四氟乙烯,单体：,CF,2,CF,2,30,合成纤维,纤维,天然纤维,化学纤维,棉花,羊毛,木材,草类,合成纤维,：用石油、天然气等为原料制成的单体，再经聚合制成的纤维（如：“六大纶”、碳纤维、光导纤维等）,人造纤维,：用木材、草类的纤维经化学加工制成。如黏胶纤维等,31,合成橡胶,橡胶,天然橡胶,合成橡胶,通用橡胶,特种橡胶,丁苯橡胶,顺丁橡胶,氯丁橡胶,聚硫橡胶,硅橡胶,32,33,思考与交流：,1,、目前，回收利用废旧合成材料有很多途径，请查阅资料了解有哪些途径？并试着从环境保护和经济成本等方面作出评价。,2,、你认为应该限制生产、使用聚苯乙烯塑料快餐盒，还是回收利用？请用必要资料和数据作为论据。,34,1,、回收利用废旧合成材料主要有三种途径：一是通过熔融再生重新作成多种有用的材料；二是采用热裂解或化学处理的方法使其分解，用于制备多种化工原料；三是将废旧合成材料作为燃料使用。,35,第二课时,36,第二课时,背景知识回顾,1,、通常所说的三废是指,、,和,。,2,、绿色食品是指,的食品，,白色污染是指,。,废渣,废气,废水,塑料垃圾,无污染、无公害,37,求知课堂互动,一、环境保护,1,、在环境问题面前，化学工作者所面临的重要问题,在环境问题日益突出的今天，化学工作者所面临的重要任务是对,的检测、,的治理、寻找从源头上治理,的生产工艺。,2,、化学在三废治理过程中的重要作用,环境情况,三废,环境污染,38,二、,环境保护,与,绿色化学,1,、环境：主要是指人类的生存环境。,2,、环境问题：主要是指由于人类不合理开发和利用自然资源而造成生态环境的破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染问题。,3,、环境污染：人类排放的污染物质超过了环境的自净能力，引起环境质量发生不良变化从而危害人类健康和生存的现象。,因此，要随时进行环境监测！,如：水华、赤潮、酸雨、光化学烟雾,39,水华,40,目前,全球有三大块酸雨地区：,西欧,北美和东南亚。我国长江以南也存在连片的酸雨区域。在酸雨区域内,湖泊酸化,渔业减产,森林衰退,土壤贫脊,粮菜减产,建筑物腐蚀,文物面目皆非。,41,光化学烟雾,大气污染物,一氧化氮、二氧化氮和某些碳氢化合物在太阳光紫外线的照射下，,在低空大气中发生复杂的光化学反应（大气中的氧气也参加了反应），,形成白色或浅兰色有特殊气味的光化学烟雾,。,光化学烟雾中主要含二次污染物如醛类、酮类、臭氧、过氧硝酸、乙酰酯等。光化学烟雾严重危害人体健康，损害植物及橡胶制品等。,42,环境污染的分类：,按环境要素,：,分大气污染、水体污染、土壤污染。,按人类活动分,：工业环境污染、城市环境污染、农业环境污染。,按造成污染的性质、来源分,：化学污染、生物污染、物理污染（噪声、放射性、热、电磁波等）、固体废物污染、能源污染。,43,思考与交流,:,1,、硫氧化物和氮氧化物是形成酸雨的主要,物质,。工业上常利用它们与一些廉价易得的化学,物质发生反应加以控制、消除或回收利用。请举例,说明这些方法的化学反应原理和类型。,酸雨是指,PH5.6,的酸性降水，其主要成分是硫酸和硝酸，属于严重的大气污染现象，会区域性或随风漂移形成对土壤肥力、森林、水生动植物和建筑物等的大范围危害。酸雨主要是由化石燃料的燃烧、金属矿物的冶炼、生产和使用硫酸、硝酸的工厂等排放的硫氧化物和氮氧化物所造成的。,44,利用化学方法可以控制硫和氮氧化物，进而控制,酸雨等危害。例如：针对我国以煤炭为主、酸雨类型,属于硫酸型的特点，主要采取燃料预脱煤、炉内脱硫,和烟囱排气除硫等措施，用,CaCO,3,、CaO、Ca(OH),2,、,NH,3,、,水等吸收脱硫。,CaO+SO,2,=CaSO,3,2CaSO,3,+O,2,=2CaSO,4,SO,2,+2NH,3,+H,2,O=(NH,4,),2,SO,3,800,800,45,再如，机动车辆的尾气排放也同样需要控制，,其中的氮氧化物还是光化学污染的主要成因，,它比硫氧化物的消除难度大，一般采用,CH,4,、H,2,、,NH3,等在,Pt、Pd,等催化作用下是氮氧化物还原，,转化为,N,2,、CO,2,、H,2,O,等无害气体。,CH,4,+4NO,2,=4NO+CO,2,+2H,2,O,CH,4,+4NO=2N,2,+CO,2,+2H,2,O,Pt,400500 ,Pt,400500,46,2,、含氮、磷的大量污水任意排向湖泊、水库和近海,海域，会出现水华、赤潮等水体污染问题。你认为,在农村和城市造成的这种水体污染各有什么特点，,并请查阅资料了解有关的污染及治理情况。,工业废水和污水的不适当排放、化肥的不合理,使用以及生活污水的任意排放会造成严重水体和水源污染。例如，含有大量氮、磷的污水排向湖泊、水库和近海海域，造成了水体的富营养化，出现藻类大量繁殖形成赤潮、水华等严重污染问题。我们日常使用的合成洗涤剂常用多聚磷酸盐作为助洗剂，在水体中经藻类的微生物催化后，容易水解为磷酸盐，成为引起水体富营养化的污染物。,47,绿色化学理念,（防治优于治理）,核心：,利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境造成的污染。又称为“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”。,从学科观点看：,是化学基础内容的更新。（改变反应历程）,从环境观点看：,强调从源头上消除污染。（从一开始就避免污染物的产生）,从经济观点看：,它提倡合理利用资源和能源，降低生产成本。（尽可能提高原子利用率）,热点：,原子经济性,反应物原子全部转化为最终的期望产物，原子利用率为,100%,48,91,页,原子经济,性反应,高选择性,反应,无毒无害,原料,可再生资源,环境友好产品,（安全、能降解,可再生利用）,1,、安全的生产工艺,2,、应用无毒无害的催化剂,3,、应用无毒无害的溶剂,4,、提高能源的利用率,原子利用率,100%,49,原子利用率,=25.4%,原子利用率,=100%,50,海底石油,:,1350,亿吨,天然气：,140,万亿立方米,镁、钾、铀、锶等矿物：,5,亿亿吨（液体矿山）,锰结核：,3,万亿吨,;,鱼虾贝藻：,6,亿吨,/,年，现在捕捞量,9000,万吨,/,年,波浪能：,700,亿千瓦,潮汐能：,27,亿千瓦,重水：,200,万吨,水：,13,亿亿吨,资料,:,51,海水：名副其实的液体资源宝库,!,52,海水中资源的分类,:,海水资源,水资源,化学资源,生物资源,能源,.,53,海水资源的分布特点：,1,、海水资源的,广阔性,2,、海水资源的,多样性,3,、海水资源的,分散性,总之，海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库！,54,一、水资源的开发利用：,水资源的利用,直接利用,海水淡化,55,设计,1,：设计实验进行海水的淡化。,56,海水的淡化：,57,与能源技术相结合,能解决成本问题,:,58,其他淡化技术：,1,、电渗析法,+,-,59,2,、离子交换法,阳离子交换树脂,:,HR,+Na,+,=NaR+H,+,阴离子交换树脂,:,ROH,+Cl,-,=RCl+OH,-,H,+,+OH,-,=H,2,O,60,二、化学资源的开发利用：,化学资源的开发,从,海水,中提取物质,从,生物体,中提取物质,从,矿物,中提取物质,61,干海带中含碘量：,0.3%-0.5%,，有的高达,1%,，约比海水中的碘浓度提高了,10,万倍,！,海带中碘的存在形式,:,有机碘化物,62,取样处理,灼烧,过滤,溶解,验证,不用水洗,酒精浸泡,浸取,I,-,转化为无,机灰烬,实验过程,先氧化后检验,63,海水是一座巨大的液体资源宝库，合理环保的开发利用海水资源是实现人类可持续发展的重要方向。,64,