(精品)课题3　石油、煤和天然气的综合利用.ppt

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1、课题课题3 3 石油、煤和天然气的综合利用石油、煤和天然气的综合利用组成物度状态：组成物度状态：大部分是液态烃大部分是液态烃，同时在，同时在液态烃里溶有液态烃里溶有少量少量的的气气态烃和态烃和固固态烃。态烃。一、石油和天然气一、石油和天然气1 1、石油的炼制和石油化工、石油的炼制和石油化工组成物类别：组成物类别：主要是由各种主要是由各种烷烃、环烷烷烃、环烷烃和烃和芳香芳香烃烃所组成的混合物。所组成的混合物。组成元素：组成元素：主要含有主要含有碳和氢碳和氢两种元素，两种元素，同时还含有少量的硫、氧、氮等元素。同时还含有少量的硫、氧、氮等元素。石油石油的的成分成分 石油炼制石油炼制和加工的和加工的

2、目的目的另一方面另一方面，将将含碳原子数较多的烃转变含碳原子数较多的烃转变为含碳原子数较少为含碳原子数较少的烃作为的烃作为基本有机基本有机化工化工原料，以提高石油的利用价值。原料，以提高石油的利用价值。一方面是将石油中的混合物进行一定程度一方面是将石油中的混合物进行一定程度的的分离分离使它们物尽其用；使它们物尽其用；石油炼制石油炼制和加工的和加工的方法方法 分馏分馏：利用原油中各组分的沸点不同进利用原油中各组分的沸点不同进行分离行分离（蒸发冷凝蒸发冷凝）的过程。的过程。所得馏分仍为所得馏分仍为混合物。混合物。分馏分馏-物理变化！物理变化！常压常压分馏分馏：以原油为原料，产品为石油以原油为原料，

3、产品为石油气、汽油、煤油、柴油、重油等含碳原子少气、汽油、煤油、柴油、重油等含碳原子少的轻质油。的轻质油。减压减压分馏分馏：以重油为原料，产品为柴油、以重油为原料，产品为柴油、润滑油、石蜡、润滑油、石蜡、燃料油、沥青等。燃料油、沥青等。减压原理？减压原理？汽油汽油 C5C11煤油煤油 C11C16柴油柴油 C15C18常常压压蒸蒸馏馏塔塔重油重油 C20以上以上减压蒸馏塔减压蒸馏塔燃料油燃料油沥青沥青石蜡石蜡润滑油润滑油燃料油燃料油石蜡石蜡润滑油润滑油燃料油燃料油石蜡石蜡润滑油润滑油催催化化裂裂化化石油气石油气 C4以下以下LPGLPG原油原油 石油通过石油通过分馏分馏获得的获得的汽油、煤油、

4、柴油汽油、煤油、柴油等轻质等轻质油的产量低，仅占石油总产量的油的产量低，仅占石油总产量的25左右。左右。远远远远不能满足不能满足社会社会的的需求，需求，为了提高轻质油的产量，为了提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量特别是提高汽油的产量，采用，采用裂化裂化的方法从的方法从重油重油中获取轻质油。中获取轻质油。裂化裂化：在一定的条件下，将在一定的条件下，将相对分子质量较大相对分子质量较大、沸点较高的烃沸点较高的烃断裂为断裂为相对分子质量较小、沸相对分子质量较小、沸点较低点较低的烃的过程。的烃的过程。裂化裂化-化学变化！化学变化！例如，在加热、加压和催化剂存在的条件下，十六烷裂例如，在加热、加压和催

5、化剂存在的条件下，十六烷裂化为辛烷和辛烯：化为辛烷和辛烯：热裂化热裂化催化裂化催化裂化目的目的:提高汽油的质量和产量提高汽油的质量和产量目的目的:提高汽油的产量提高汽油的产量缺点：温度过高，缺点：温度过高，易易发生发生碳化碳化结焦现象结焦现象催化剂：硅酸铝，分子筛（铝硅酸盐）催化剂：硅酸铝，分子筛（铝硅酸盐）裂化有裂化有热裂化热裂化和和催化裂化催化裂化为获得有机化工的基本原料。在石油化工为获得有机化工的基本原料。在石油化工生产过程里，生产过程里，常用石油分馏产品（包括石油常用石油分馏产品（包括石油气）作原料，采用比裂化更高的温度（气）作原料，采用比裂化更高的温度（700700800800，有时

6、甚至高达，有时甚至高达10001000以上），使长链以上），使长链烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃，烃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。工业上把这种方法以提供有机化工原料。工业上把这种方法叫叫做石油的裂解。做石油的裂解。所以说所以说裂解就是深度裂化裂解就是深度裂化，以获得短链不饱和烃为主要成分的石油加工以获得短链不饱和烃为主要成分的石油加工过程。过程。裂解气是一种复杂的混合气体，它除裂解气是一种复杂的混合气体，它除了主要含有了主要含有乙烯、丙烯、丁烯乙烯、丙烯、丁烯等不饱和烃外，等不饱和烃外，还含有还含有甲烷、乙烷、氢气、硫化氢甲烷、乙烷、氢气、硫化氢等等，这些原料在

7、合成纤维工业、塑料工业、橡胶工业等方面得到广泛应用。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。裂裂解：解：裂解裂解定义：定义：使具有使具有长链长链分子的烃在分子的烃在700以上以上高温时高温时断裂成短链断裂成短链的烃的过程叫裂解的烃的过程叫裂解目的：目的：生产短链不饱和烃生产短链不饱和烃，如工业如工业“三烯三烯”。乙烯的产量乙烯的产量作为衡量作为衡量一个国家一个国家石油化工石油化工发展水平发展水平的标志的标志用途：用途：合成纤维，塑料，橡胶合成纤维，塑料，橡胶等等等等例如，己烷裂解石油的炼石油的炼制方法制方法分馏分馏裂化裂化石油的石油的裂解裂解常压常压减压减压热裂热裂化化催

8、化催化裂化裂化原理原理用蒸发冷凝的方法把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物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。主要原料主要原料原油重油重油含直链烷烃的石油 分馏产品（含石油气）主要产品主要产品溶剂油、汽油、煤油、柴油、重油润滑油、凡士林、石蜡、沥青、石油焦抗震性能好的气油和甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯等乙烯、丙烯、丁烯结合在必修化学所学内容，与同学交流：以乙烯为原料合成那些产品：体会乙烯在工业合成中的价值。合成：乙醇、乙醛、乙酸、乙酸乙酯、合成：乙醇、乙醛、乙酸、乙酸

9、乙酯、氯乙烷、氯乙烷、乙二醇、乙二醇、聚乙烯聚乙烯、洗涤剂、杀虫、洗涤剂、杀虫剂、植物生长调节剂、剂、植物生长调节剂、等等等等思考与交流石油化工厂的景观天然气的来源天然气的来源？请列举出一些天然气的？请列举出一些天然气的用途。用途。作燃料、化工生产作燃料、化工生产的原料。的原料。例如，例如，合合成氨所需的氢气、成氨所需的氢气、制乙烯、制甲醇、制乙烯、制甲醇、合成液体燃料、合成液体燃料、）2 2、天然气的利用、天然气的利用无无烟烟煤煤泥煤泥煤褐褐煤煤煤煤的成分的成分组成元素：组成元素：主要含主要含碳碳外外还含有少量的还含有少量的S、P、N、H、O等元素以及无机矿等元素以及无机矿物质（主要有硅、铝

10、、物质（主要有硅、铝、钙、铁等元素）钙、铁等元素）组成物类别：组成物类别：煤是煤是有机有机物和无机物物和无机物组成的复杂组成的复杂混合物混合物将将煤煤隔绝空气隔绝空气加加强热强热使使其其分解分解的过程叫的过程叫煤的干馏。是一个煤的干馏。是一个化学变化化学变化过程过程。石油的分馏是石油的分馏是物理变化物理变化，煤的干馏是煤的干馏是化学变化化学变化过程过程。（1）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？1 1 、煤的干馏煤的干馏（2）煤干馏的主要目的？）煤干馏的主要目的？-获得优质焦炭获得优质焦炭煤的干馏实验装置图煤的干馏实验装置图（1 1）煤的煤的气化气化：含义含义 反应原理反应原

11、理将煤中的将煤中的有机物有机物转化为转化为可燃性气体可燃性气体的过程。的过程。煤煤气化气化的主要化的主要化学学反应是反应是碳和水蒸气的反碳和水蒸气的反应应C+HC+H2 2O O(g g)=CO=COH H2 2 这是一个这是一个吸热吸热反反应，所需热量一般由同时进行的应，所需热量一般由同时进行的碳的燃烧反应碳的燃烧反应来来提供。提供。C CO O2 2=CO=CO2 2高温2 2、煤的、煤的气化气化与液化与液化催化剂 煤煤燃烧时可以使用燃烧时可以使用空气空气或或氧气氧气，但得到，但得到的煤气的煤气成分、热值及用途成分、热值及用途都不同，分别叫都不同，分别叫低热值气和中热值气低热值气和中热值气

12、。中热值气在适当催。中热值气在适当催化剂的作用下，又可以转变成高热值气。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即把中热值煤气里的COCO和和H H2 2用催化剂合成用催化剂合成甲甲烷烷。COCO3H3H2 2 CHCH4 4H H2 2O O主要产品主要产品汽汽油、油、煤油、芳香烃、其它煤油、芳香烃、其它化化工工原料、副产燃料气、液化石油气、硫黄和氨原料、副产燃料气、液化石油气、硫黄和氨等。等。煤的液化煤的液化：将煤转化为将煤转化为液体燃料液体燃料的过程。煤的的过程。煤的液化分为液化分为直接直接液化液化和间接和间接液化液化两个途径。两个途径。(2)(2)煤的煤的液化液化直接直接

13、液化：液化：煤煤（与适当的溶剂混合）（与适当的溶剂混合）氢气氢气液体燃液体燃料料 煤的液化是否能得到发展，决定于石油是否能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、煤跟石油的比价以及煤的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，由于石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，煤液化工油价格的增长，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，目前汽油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

14、化。在有煤地区发展煤的液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。间接间接液化：液化：（气化气化-液化法液化法）首先把煤首先把煤转转化为化为H H2 2、COCO和和CHCH4 4。然后然后用催化剂用催化剂把气态物质转变为把气态物质转变为烃类燃料、醇类燃料及化学烃类燃料、醇类燃料及化学品等品等。一一碳化学碳化学：以分子中只含以分子中只含一个碳原子一个碳原子的化合物的化合物(如一氧化碳、二氧化碳、甲烷、甲醇等如一氧化碳、二氧化碳、甲烷、甲醇等)为原为原料料来合成来合成一系列一系列化工原料和燃料化工原料和燃料的化学。的化学。三、煤化工和天然气化工的发展三、煤化工和天然气化工的发展 一一碳化学碳化学煤煤气化气化的主要反应：的主要反应：2CO2=2COC+H2O=COH2CO+H2O=CO2H2天然气重整：天然气重整：CH4H2O=CO3H2高温由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 由甲醇为原料直接合成一系列产品的为甲醇化学练习：1、C8H18在一定条件下受热裂化，可生成CH4、C2H6、C2H4、C3H6、C4H8五种混合气体，此混合气体的平均分子量为（）A、14 B、57 C、38 D、无定值2、如何区别直馏汽油和裂化汽油？、如何区别直馏汽油和裂化汽油？