8.1.3 煤、石油和天然气的综合利用 课件2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第八章 化学与可持续发展 第一节 自然资源的开发利用 课时3 煤、石油和天然气的综合利用 亮亮图文旗舰店 https://liangliangtuwen.tmall.com 课堂导入 课堂学习 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，煤被称为“工业的粮食”，石油被称为“工业的血液”，天然气则是一种清洁燃料。 在化石燃料发挥着重要作用的同时，也带来了许多污染，所以如何实现化石燃料的综合利用，提高利用率，减少化石燃料燃料所造成的环境污染，是人类面临的重大挑战。 煤和天然气的综合利用 课堂学习 煤的综合利用 主要元素 其他元素 C H、O、N、S 等 煤是多种有机物和少量无机物组成的复杂混合物，其组成以碳元素为主，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。 因为煤的元素种类中含有C、N、S等，所以在燃烧时会生成对应的氧化物，造成污染，如二氧化碳加剧温室效应，氮氧化物造成光化学烟雾和酸雨，二氧化硫也是酸雨的主要成因。 煤直接燃烧还会产生大量的煤灰、煤渣、废气，不仅污染环境，燃烧效率也比较低，因此一般通过干馏、汽化和液化的方法进行综合利用。 课堂学习 煤和天然气的综合利用 工业上将煤隔绝空气加强热使其分解的过程叫作煤的干馏，也叫煤的焦化，从煤的干馏中可以获得重要的化工原料。 课堂学习 煤和天然气的综合利用 产品 主要成分 用途 出炉煤气 焦炉气 氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳 气体燃料、化工原料 粗氨水 氨、铵盐 化肥、炸药、染料、医药、农药、合成材料 粗苯 苯、甲苯、二甲苯 煤焦油 苯、甲苯、二甲苯 酚类、萘 染料、医药、农药、合成材料 沥青 筑路材料、碳素电极 焦炭 碳 冶金、合成氨造气、电石、燃料 课堂学习 煤和天然气的综合利用 煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程，主要反应是碳与水蒸气生成水煤气等。 C + H2O(g) = CO + H2 煤的液化分为直接液化和间接液化，直接液化是使煤与氢气作用生成液体燃料，间接液化是先转化为一氧化碳和氢气，然后在催化剂的作用下合成甲醇。 CO + 2H2 = CH3OH(甲醇) 课堂学习 煤和天然气的综合利用 煤的综合利用的意义 ①减少污染物的排放：减少煤燃烧产生的SO2、NOx、CO和粉尘等污染物的排放。 ②提高煤燃烧的效率：煤的气化、液化都是使煤变成清洁能源的有效途径，煤的燃烧效率也有很大的提高。 ③获得重要的化工原料：通过煤的干馏，获得大量重要的化工原料。 课堂学习 天然气是一种清洁的化石燃料，它作为化工原料则主要用于合成氨、生产甲醇合成多碳化合物等。天然气与水在高压、低温的条件下可以形成类冰状的结晶物质，叫作天然气水合物，又因其具有可燃性，所以被称为“可燃冰”，其主要成分为甲烷水合物(CH4·nH2O)，其中甲烷分子处于由多个水分子形成的笼中。 煤和天然气的综合利用 用作燃料：CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O； 合成氨工业：CH4 → C + H2； 合成甲醇：CH4 + H2O → CH3OH + H2； 课堂学习 煤和天然气的综合利用 课堂学习 石油是由多种碳氢化合物组成的混合物，成分复杂，需要先在炼油厂进行精炼，石油的综合利用有分馏、裂化、裂解和催化重整几种途径。 石油的综合利用 石油分馏的原理是利用石油各组分沸点不同，通过加热和冷凝的方法进行分离，所以石油分馏属于物理变化，分馏的方式有常压蒸馏和减压蒸馏两种方法。 常压蒸馏的产品有石油气、汽油、煤油、柴油和重油； 减压蒸馏的产品有柴油、燃料油、石蜡、润滑油、沥青。 课堂学习 石油的综合利用 课堂学习 煤和天然气的综合利用 蒸馏 分馏 干馏 操作过程 液态混合物各组分沸点不同而分离 蒸馏原理 隔绝空气加强热使物质分解 产物 纯净物 沸点相近的混合物 混合物 反应类型 物理变化 物理变化 化学变化 我们已经学习了石油分馏和煤的干馏的相关知识，它们和蒸馏有何异同呢？ 课堂学习 石油经过分馏之后可以获得汽油、煤油、柴油、等含碳原子少的轻质油，但其产量难以满足社会需求，而含碳原子多的重油却供大于求。因此，需要通过催化裂化过程将重油裂化为汽油等物质，再进一步裂解，便可以获得很多重要的化工原料。 石油的综合利用 石油的裂化： C16H34(十六烷) → C8H18(辛烷) + C8H16(辛烯) C8H18(辛烷) → C4H10(丁烷) + C4H8(丁烯) 石油的裂解： C4H10(丁烷) → CH4(甲烷) + C3H6(丙烯) C4H10(丁烷) → C2H6(乙烷) + C2H4(乙烯) 石油的催化裂化是指在一定条件下把相对分子质量大、沸点高的重油断裂为相对分子质