【新教材】煤、石油和天然气的综合利用

【新教材】煤、石油和天然气的综合利用

【学习目标】

1、认识三大化石原料及其组成

2、掌握石油的分馏、裂化和裂解的含义及煤的干馏、气化和液化的含义 【主干知识梳理】 一、煤的综合利用 1、煤的组成

(1)物质组成：有机物和少量无机物组成的复杂混合物

(2)元素组成：主要含碳元素，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素 2、煤的综合利用 (1)煤的干馏

①概念：煤的干馏是指将煤隔绝空气加强热使煤中的有机物分解的过程，工业上也叫煤的焦化

②发生的变化：煤干馏过程中发生一系列复杂的化学反应，煤的干馏是一个复杂的物理变化和化学变化过程 ③煤干馏的产品及用途——煤焦油、焦炭、粗氨水、粗苯、焦炉气

氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳 氨、铵盐 ①煤的干馏必须隔绝空气，目的是防止煤在空气中燃烧

②煤的干馏能够减少燃烧污染，提高燃煤的热效率，且能从煤中提取有价值的化工原料 ③煤的干馏过程中发生的主要是化学变化，而蒸馏的过程发生的是物理变化 ④化学“三馏”的比较

(2)①概念：将煤转化为可燃性气体

②主要反应：C(s)＋H 2O(g)=====高温

CO(g)＋H 2(g)

③发生的变化：化学变化 (3)煤的液化

①概念：把煤转化成液体燃料的过程 ②发生的变化：化学变化 ③分类：直接液化和间接液化

a.直接液化：把煤炭制成煤浆，然后在高温、高压和催化剂条件下，使煤与氢气作用生成液态碳氢化合物 即：煤＋H 2―→液体燃料

b.间接液化：把煤炭在高温下与水蒸气作用气化，产生合成气CO 、H 2等，然后在催化剂作用下合成甲醇等

即：煤−−→

−气化CO ＋H 2−−→−催化剂

甲醇 【对点训练1】

1、下图是实验室模拟煤的干馏的实验装置，下列有关叙述错误的是( )

A ．图示实验中发生了化学变化

B ．实验后水溶液的pH>7，溶液Y 是黑色黏稠的煤焦油，上层X 是粗苯等

C ．气体Z 易燃，可以还原氧化铜

D ．液体Y 是一种纯净物 2、下列属于物理变化的是( )

①石油的分馏 ②煤的干馏 ③石油的裂化 ④铝热反应 ⑤由乙烯制备聚乙烯 ⑥将氧气转化为臭氧 ⑦乙烯催熟果实 ⑧将苯加入溴水中 ⑨海水蒸馏制取淡水 A ．①②③④ B ．①②⑤⑦ C ．①⑧⑨ D ．①②⑥⑨ 二、石油的综合利用 1、石油的形成及成分

(1)形成：古代动植物遗体经过非常复杂的变化而形成的 (2)元素组成：碳、氢、硫、氧、氮等

(3)物质组成：石油是由多种碳氢化合物组成的混合物，主要是多种烷烃、环烷烃和芳香烃等，一般石油不含烯烃，从所含成分的状态看，大部分是液态烃，在液态烃里溶有气态烃和固体烃

(4)物理性质：黑褐色的粘稠状物质，有特殊气味，比水轻，不溶于水，没有固定沸点 2、石油的炼制

石油炼制的意义

从油田里开采出来的没有经过加工处理的石油叫做原油，还含有杂质成分：水，

氯化钙，氯化镁等盐类。原油含盐类、含水多，在炼制时要浪费燃料，含水、含盐多会腐蚀设备。所以，原油必须先经脱水、脱盐等处理过程才能进行炼制，其

(1)①概念：利用原油中各种烃的沸点不同，逐步升温使烃气化，再经冷凝将烃分离成不同沸点范围的产物的过程，石油分馏得到的各种馏分是混合物，分馏可得到汽油、煤油、柴油等轻质油，此时得到的汽油叫直馏汽油 ②设备：加热炉和分馏塔 ③分类

还会炭化结焦，损坏设备，影响正常生产。由于同一种物质，在不同的压强下，沸点不同。因为外界压强越大，物质沸点就越高；外界压强越小，物质沸点就越低。因此要将重油进行减压分馏 (2)石油的裂化

①概念：在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃的过程 ②原料：重油

③目的：提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量，此时得到的汽油叫裂化汽油

④原理：C 12H 26加热、加压

催化剂

−−

→−C 6H 14＋C 6H 12 ⑤方法：热裂化和催化裂化

a.热裂化的目的是提高汽油的产量；缺点是温度过高，发生结焦现象

b.催化裂化的目的是提高汽油的产量；使用的催化剂是硅酸铝、分子筛(铝硅酸盐) (3)石油的裂解

①概念：即深度裂化，在高温下，使具有长链分子的烃断裂成乙烯、丙烯、丁烯等各种短链的气态烃和少量液态烃的过程

②原料：含直链烷烃的石油分馏产品 ③目的：获得乙烯、丙烯等短链气态不饱和烃

④裂解反应：C 16H 34加热、加压

催化剂−−

→−C 8H 18＋C 8H 16 C 8H 18加热、加压

催化剂

−−→−C 4H 10＋C 4H 8 C 4H 10加热、加压

催化剂−−

→−CH 4＋C 3H 6 C 4H 10加热、加压

催化剂

−−→−C 2H 6＋C 2H 4

(4)石油的催化重整

①概念：石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的重新调整，使链状烃转化为环状烃

②目的：使链状烃转化为环状烃，获得芳香烃

③产品：苯或甲苯等化工原料

【微点拨】

①由于石油中有些物质的沸点很接近，所以每种石油的馏分仍然是多种烃的混合物

②直馏汽油和裂化汽油的成分不同，性质有明显的区别，直馏汽油的成分为饱和烃，裂化汽油为饱和烃和不饱和烃的混合物，故裂化汽油可以发生加成反应，可使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色

③分馏是物理变化，裂化、裂解和催化重整均为化学变化

【对点训练2】

1、下列关于石油的说法不正确的是()

A．石油主要含C、H两种元素 B．石油通过催化重整可得到环状烃

C．石油裂化是物理变化 D．石油分馏得到的汽油是混合物

2、石油炼制过程中，既能提高汽油产量又能提高汽油质量的方法是()

A．常压分馏B．减压分馏 C．裂解 D．催化裂化

3、石油裂解的目的主要是()

A．提高轻质液体燃料的产量 B．提高汽油的产量

C．改善汽油的质量 D．获得短链不饱和烃

4、含有6个碳原子的烷烃，经催化裂化可生成的烷烃最多有()

A．3种 B．4种 C．5种 D．6种

三、天然气的综合利用

1、天然气的组成：主要成分是甲烷，还含有少量乙烷、丁烷、戊烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢等

2、天然气的加工及利用

①天然气是一种清洁的化石燃料，日常生活用作燃料

②化工生产主要用于合成氨和生产甲醇等

3、化学“六气”的主要成分

①煤、石油、天然气是当今世界上最重要的三大化石燃料，它们也是脂肪烃的来源

②石油的分馏与蒸馏原理相同，发生的是物理变化；石油的裂化、裂解和催化重整发生的是化学变化

③煤的液化、气化和干馏是化学变化

【对点训练3】

1、最近，新华社的一条消息中披露：我国南海海底发现巨大的“可燃冰”带，能源总量估计相当于中国石油总量的一半；而我国东海“可燃冰”的蕴藏量也很可观……“可燃冰”的主要成分是一水合甲烷晶体(CH4·nH2O)。下列说法中正确的是()