第二节 化学与资源综合利用 环境保护

石 油 分 馏 示 意 图
3、石油的裂化和裂解 （1）裂化的目的： 提高轻质液体燃料的产量。 （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。 。
(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
。
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。
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。
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。
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。
正方观点举例： 1、生产和使用合成材料可以更加合理的开发和利 用自然资源； 2、生产和使用合成材料可以使利用太阳能变的方 便、经济和实用； 3、用合成材料替代木材、棉花、天然橡胶等，有 利于生态环境的保护。 反方观点举例： 1、生产和使用合成材料等自然界原本没有的物质， 超出环境的自然消化能力，这不是科技的进步， 而是异化和倒退。 2、废旧合成材料的回收和利用并不容易，甚至有 些材料的回收再生成本大大高于制造成本，经济 上考虑根本不合算。 3、天然的东西是最好的，我们应该提倡“回归自
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
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CaCO3、CaO、Ca(OH)2、 NH3、水等吸收脱硫。
CaO+SO2====CaSO3
2CaSO3+O2====2CaSO4 SO2+2NH3+H2O====(NH4)2SO3
柴达木盆地天然气储量突破3000亿立方米
珠海振戎公司已经 与伊朗方面签署协 议，同意在未来25 年向伊朗购买200亿 美元的液化天然气
亚洲最大的天 然气处理厂
阜阳市利用“西气东输”工程天然气门站鸟瞰图
俄天然气 管道通向 中国
德国天然气汽车
液化天然 气公交车
天然气灶
四、合成材料
1、原料： 石油、煤、天然气 。 2、合成材料基本特征： 相对分子质量很大，属于高分子化合物 3、合成材料的合成原理： 加聚、缩聚 。 例如：乙烯合成聚乙烯 ， 丙烯合成聚丙烯 。
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。
1994年中美三大能源产量与消费量比较表
能源
国家
产量 中 国 美 国
石油 天然气 （亿吨） （亿立方米） 1.461 175.6
第二课时
第二课时
背景知识回顾 废气 和 废水 。 1、通常所说的三废是指 废渣 、 2、绿色食品是指 无污染、无公害 的食品， 白色污染是指 塑料垃圾 。
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 环境情况 的检测、 三废 的治理、寻找从 源头上治理 环境污染的生产工艺。 2、化学在三废治理过程中的重要作用
纤 维
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
合成橡胶
天然橡胶 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
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。
煤的结构模型
一、煤的综合利用： 腐植煤 2、煤的分类 腐泥煤
按C%
无烟煤95%以上 烟 煤 70%以上 褐 煤 60%~70% 泥 煤 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
一、煤的综合利用 （1）煤的干馏 ①煤的干馏原理： 把煤隔绝空气加强热使它分解的过程。
高热值气 2CO2(g)；△H=-566KJ/mo
；△H=-571KJ/mo 2H2O(l) CO2(g) + 2H2O(l)
△H=-890.3KJ/mol
宜昌煤制气厂
等离子体辅助煤汽化装置
煤 气 储 气 柜
煤 碳 煤 气 化 炉
一、煤的综合利用 （3）煤的液化：
将煤转化液体燃料的过程。 分为直接液化和间接液化。 如：
C(s) + H2O
CO + 2H2
高温
CO(g) + H2(g)
CH3OH（甲醇）
一定 条件
小资料：
最近，美、联邦德国、日三国正式签订协议 合建一个日处理6000吨煤的溶剂精炼煤(称 SRC—Ⅱ方法)的液化示范工厂。用这个方法， 2～3t煤可以产1t汽油(视煤种而异)，说明这 项技术已发展到一定的成熟程度。 最近，美国某公司发表了用分子筛作催 化剂把甲醇转化为汽油的专利。这种催化 剂能够有效地控制产物的分子大小的形状， 因此产品中75％直接可以用作高级汽油。
产量提高
25%
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。
中海油渤海石油平台
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 氨 和生产 甲醇 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。
800 ℃
800 ℃
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CH4、H2、 NH3等在Pt、Pd等催化作用下是氮氧化物还原， 转化为N2、CO2、H2O等无害气体。
Pt CH4+4NO2======4NO+CO2+2H2O
400~500 ℃
Pt CH4+4NO======2N2+CO2+2H2O
400~500℃
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。
第四章
第二节 资源综合利用 环境保护
第一课时 煤 、石油、天然气的综合利用
背景知识回顾
一、化石燃料 煤、石油和天然气都是古代 动植物遗骸 经过一 系列复杂变化而成的，它们是人们生活中经常使 化石 用的主要燃料，因此人们常称它们为 燃 不可再生 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 SO2、NO2 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 CO 、 氮的氧化物 、含 铅化合物、未燃烧 的 碳氢 化合物和烟尘等，它们都是大气的污 染物。
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%
煤液化 装置
煤 液化烘干机
纳米级煤液化油
液化氣罐 煤氣灶
二、石油的综合利用
1、石油的组成元素: 主要是碳、氢元素 石油的主要成分： 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） 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。
煤的干馏实验装置图
实验装ห้องสมุดไป่ตู้1
实验装置2
②煤干馏的主要产品和用途
（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。