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 第3课时 煤、石油和天然气的综合利用 化石燃料： 化石燃料是人类使用的主要能源及重要的化工原料，属于不可再生能源。 需要解决的问题： 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。 煤 石油 天然气 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。 1.煤的组成 煤 物质组成： 和 组成的复杂混合物 元素组成：主要为 ，还含有少量 等元素 有机物 少量无机物 C H、O、N、S 一、煤的综合利用 从煤组成的元素分析，直接用煤做燃料，有何缺点？ 利用率低，产生CO2、NOx、SO2、烟尘等污染物。 解决方案： 目的：获得清洁的燃料以及多种化工原料。 思考与讨论： 煤综合利用的途径 煤的干馏 煤的气化 煤的液化 2、煤的综合利用途径——煤的干馏： ①原理：将煤隔绝空气加强热使它分解的过程，也叫煤的焦化。 ②装置： 注意：煤干馏得到焦炭、煤焦油、出炉煤气等，属于化学变化。 煤 点燃，导管尖嘴处有淡蓝色的火焰。 出炉煤气：氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳 有黑褐色粘稠的油状物生成，这是煤焦油。成分：苯、甲苯、二甲苯等。 玻璃管中的煤最终变成固体物质焦炭。 干馏产物 主要成分 主要用途 出炉 煤气 焦炉气 H2、CH4、乙烯、CO 气体燃料、化工原料 粗氨水 NH3、铵盐 氮肥 粗苯 苯、甲苯、二甲苯 炸药、燃料、医药、农药、合成材料 煤焦油 苯、甲苯、二甲苯 酚类、萘 医药、染料、农药、合成材料 焦炭 沥青 碳素电极、筑路材料 碳 冶金、燃料、合成氨  煤干馏的主要产品和用途 ① 减少煤燃烧产生的大量SO2、NOx 、碳的氧化物和粉尘等污染物的排放。 ② 生产基本化工原料——通过煤的干馏，获得大量的基本化工原料。 ③ 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。 煤的综合利用的意义 ①定义：将固体煤转化为可燃性气体的过程。 ②主要反应：_______________________。 水煤气 煤的综合利用途径——煤的气化 煤的综合利用途径——煤的液化： 直接液化：使煤与氢气作用生成液体燃料。 方程式：CO + 2H2 → CH3OH（甲醇） 间接液化： 煤的综合利用总结 煤的利用途径 煤的干馏 煤的气化 煤的液化 原理 主要 反应 产品 用途 CO、H2等可燃性 气体物质 液态燃料油、甲醇等 将煤转化为可燃性 气体（水煤气）的过程 使煤与氢气作用生成液体燃料的过程 可作燃料 可作燃料； 基本化工原料 隔绝空气加强热 出炉煤气、 煤焦油、焦炭 很广泛 分解反应 CO + 2H2 CH3OH（甲醇） 催化剂 C+H2O(g) CO + H2 高温 C+H2O(g) CO + H2 高温 思考：煤的干馏、气化和液化是物理变化还是化学变化？ 二、天然气的综合利用 ①天然气是一种清洁的化石燃料。 1.主要成分： 甲烷CH4 2.综合利用途径： ②天然气是一种重要的化工原料，主要用于合成氨和生产甲醇等。 ③可以利用甲烷合成含有两个或多个碳原子的其他有机物。 认识可燃冰 三、石油的综合利用 呈黑色或深棕色，粘稠液体，有特殊气味，不溶于水，比水稍轻，没有固定的熔沸点。 1.石油组成： 组成元素：C、H（占97%-98%）O、N、S等 石油是由多种碳氢化合物（主要包括烷烃和芳香烃等）组成的混合物，成分复杂。 2、 物理性质： 3、石油综合利用的主要方法 分馏 裂化 裂解 催化重整 原理：利用原油中各组分沸点的不同，将复杂的混合物分离成简单和更有用的混合物的过程叫做分馏，实质上就是连续蒸馏，该过程是物理变化。 石油分馏示意图 石油综合利用的方法——分馏 石油气(C1～C4) 汽油(C5~C12) 煤油(C12~C16) 柴油(C15~C18) 重油(C20以上) 原油 脱盐脱水 石油 常压分馏 柴油、燃料油、石蜡、润滑油、沥青 减压分馏 轻质油 石油分馏的产品： C16H34 C8H18 + C8H16 催化剂 加热、加压 C8H18 C4H10 + C4H8 催化剂 加热、加压 此时所得的汽油也叫裂化汽油 石油综合利用的方法—— 催化裂化 定义：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量较小、沸点较低的汽油。 目的：获得更多的轻质油（如：汽油、煤油) C4H10 丁烷 CH4 甲烷 ＋ C3H6 丙烯 催化剂 加热、加压 C2H6 乙烷 C4H10 丁烷 ＋ C2H4 乙烯 催化剂 加热、加压 C8H18 辛烷 C4H10 丁烷 ＋ C4H8 丁烯 催化剂 加热、加压 目的：获得更多的短链不饱和烃 石油综合利用的方法—— 裂解 定义：又称深度裂化。采用比裂化更高的温度再断裂成乙烯、丙烯、甲烷等小分子烃。 在加热和催化剂的作用下，通过结构的调整，使链状烃转化为环状烃。 目的： 原理： 获得苯、甲苯等重要的化工原料 石油综合利用的方法—— 催化重整 1.石油的分馏、裂化、裂解、催化重整，属于物理变化还是化学变化？ 2.石油分馏得到的各种分馏产品是纯净物吗？ 分馏属于物理变化，裂化、裂解、催化重整属于化学变化 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。 思考并回答下列问题： 【思考】什么叫裂化汽油和直馏汽油？怎么鉴别它们？ 通过分馏得到的汽油叫直馏汽油，直馏汽油中没有不饱和烃。 通过裂化得到的汽油叫裂化汽油，裂化汽油中含有不饱和烃。 鉴别它们可以使用溴水，能使溴水褪色的为裂化汽油，不能使溴水裉色的为直馏汽油。 石油工艺的总结 它利用混合液体或液-固体系中各组分沸点不同，使低沸点组分先蒸发。 使相对分子质量较大、沸点高的烃断裂为相对分子质量较小，沸点较低的烃。 石油分馏 石油裂化 石油裂解 原理 原料 产品 变化类型 使石油分馏产物中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等气态短链烃。 原油 重油 重油 石油中各种碳原子数不同、沸点不同的烃 得到更多、质量更好的轻质油 得到更多短链如乙烯、丙烯不饱和气态烃。 物理变化 化学变化 化学变化 生物柴油 生物质定义：通过光合作用形成的各种有机体，包括所有动植物和微生物。 生物质资源：农业、林业产品废弃物和生产、生活废弃物。 生物质能源 C＋H2O(g)CO＋H2 Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 $$