化学：2.3《石油、煤和天然气的综合利用》课件(新人教版选修2)_百度...

三、煤化工和天然气化工的发展—碳化学 煤化工和天然气化工的发展 碳化学 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， 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。 用化工的方法制造一系列化工原料和燃料的化学。
油
原油
C4
常 压 蒸 馏 塔
Liquid petroleum gas LPG
汽油 C5~C11 煤油 C11~C16 柴油 C15~C18 催 化 裂 化
油 C20 减压蒸馏塔
燃料油 石蜡 润滑油
石油通过分馏获得的汽油、煤油、 石油通过分馏获得的汽油、煤油、柴油等轻质油的产量比较 仅占石油总产量的25 左右。 25％ 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， 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。 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、 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、 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： 加压和催化剂存在的条件下，十六烷裂化为辛烷和辛烯：
为获得有机化工的基本原料。在石油化工生产过程里， 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， 油分馏产品（包括石油气）作原料，采用比裂化更高的温度 ），使具有长链分子的烃 （700～800℃，有时甚至高达 ～ ℃ 有时甚至高达1000℃以上），使具有长链分子的烃 ℃以上）， 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。 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， 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。 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， 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、 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， 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， 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、 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。 等方面得到广泛应用。
必修2内容： 石油主要是由各种烷烃 环烷烃和 烷烃、 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， 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。 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、 氮等元素。 元素，同时还含有少量的硫、氧、氮等元素。 石油炼制目的是什么？ 石油炼制目的是什么？ 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。 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， 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。 的利用价值。
(2)液化 (2)液化 煤的液化是将煤转化为液体燃料的过程。 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。 液化可以分为直接和间接两个途径。
把煤粉和煤液化过程中产生的油跟氢气混合， 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、 温下经催化剂催化，进行加氢解聚反应，同时脱去硫、 氧等原子，生成固-液混合物的油、 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， 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。 成为低氢、低硫的重质液体燃料。
裂化、催化裂化、 裂化、催化裂化、裂解的对比
石油的炼 制 方法 常压 减压 原理 主要原料
用蒸发冷凝的方法把 石油分成不同沸点范 围的蒸馏产物
分馏
裂化 热裂 催化 裂化 化
在加热或催化剂存在 的条件下，把相对分 子质量大，沸点高的 烃断裂成相对分子质 量小，沸点低的烃
无 烟 煤
褐 煤
1 、煤的干馏 煤的干馏—— Fra bibliotek 把煤隔绝空气加强热使它分解 叫煤的干馏。是一个（ 叫煤的干馏。是一个（ 化学变化 石油的分馏和煤的干馏的区别： 石油的分馏和煤的干馏的区别：
） 的过程 ）过程 。
石油的分馏是物理变化、 石油的分馏是物理变化、煤的干馏是化 学变化过程。 学变化过程。
煤汽化的主要反应： 2 C O ===2CO C＋O C+H2O === CO＋H2 CO+H2O === CO2＋H2 高温条件，天然气重整： CH4＋H2O = CO＋3H2
大量的化工产品可以以合成气作为起始原料。 大量的化工产品可以以合成气作为起始原料。使用不 同的催化剂，可以从合成气制出不同的有机化合物产物， 同的催化剂，可以从合成气制出不同的有机化合物产物， 这就组成了所谓的合成气化学。 CH4、CH3OH等含一个碳 这就组成了所谓的合成气化学。由CH4、CH3OH等含一个碳 原子的分子，也可以通过催化反应直接生成新的化合物。 原子的分子，也可以通过催化反应直接生成新的化合物。 这就形成了所谓的甲烷化学和甲醇化学， 这就形成了所谓的甲烷化学和甲醇化学，它们都是由一系 列典型的化学合成反应所组成的。 列典型的化学合成反应所组成的。 由CO加氢合成一系列化合物的化学称合成气化学 由甲烷直接合成的称甲烷化学 由甲醇为原料合成一系列下游产品的为甲醇化学
（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。 煤汽化的主要化反应是指碳和水蒸气的反应。 CO＋ C+H2O === CO＋H2 这是一个吸热反应， 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。 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， 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。 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。 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 CO和 用催化剂合成甲烷。 即把中热值煤气里的CO和H2用催化剂合成甲烷。 CO＋ CO＋3H2 →CH4＋H2O
石油化工厂的景观
阅读课本40页第二段， 阅读课本40页第二段，说 40页第二段 出煤的主要元素， 出煤的主要元素，目前煤的 综合利用方法。 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 、 、 、 、 等元素以及无机 矿物质（主要有硅、 矿物质（主要有硅、铝、钙、铁等 元素） 元素）煤是有机物和无机物组成的 复杂混合物 泥煤
2、煤的汽化与液化 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， 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， 利用新技术的研究，其中主要包括对煤的液化和汽 化技术。 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， 有效途径，与此同时煤的燃烧效率等也得到提高
间接液化的气化首先把煤气化为H2 H2、 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。 CO和CH4。用催化剂把气态物质转变为液态。 nCO＋ )n＋ nCO＋2nH2→(CH2)n＋nH2O 2nCO＋ )n＋ 2nCO＋nH2→(CH2)n＋nCO2 煤的液化是否能得到发展， 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、 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， 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， 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， 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。 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。 化还是可以探索的。
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高中《化学》新人教版 选修2系列课件
化学与技术
2.3《石油、煤和天然气 的综合利用》
教学目标
知识与能力 ? 1.掌握煤、石油和天然气等综合利用中基本的化学原理。 ? 2.通过调查讨论煤、石油和天然气等综合利用的最新进展。 3.了解我国基本化工的生产资源、基本化工产品的主要种类 和发展概况。 教学重点、难点： 教学重点、难点： ? 煤、石油和天然气等综合利用中基本的化学原理。 ? 探究建议： 探究建议： ? 1.收集资料：海水、煤、石油和天然气等资源的综合利用。 2.绘制图表：石油化工或其他化工的主要原料、过程和产品 3.讨论：资源的循环利用、能源的优化应用、环境的源头治 理对可持续发展的意 义。 4.调查当地固体废弃物（如粉煤灰）的回收和利用情况， 讨论存在问题的解决途径。 ? 课时划分 课时划分：一课时
石油的裂解
在高温下，把石油产 品中具有长链分子的 烃断裂 成为各种短链 的气态烃或液态烃。