资源综合利用--环境保护.pptx

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1、22 四月四月 2023第1页/共63页 是人类使用的是人类使用的主要能源主要能源，也，也是三种重要的是三种重要的化石燃料化石燃料.优点优点:提供能量大、使用方便提供能量大、使用方便解决方法：解决方法：提高燃料使用率达到节约的目的提高燃料使用率达到节约的目的开开发新能源发新能源 缺点：污染环境缺点：污染环境 解决方法：解决方法：利用新技术，尽量减低对环境的污染利用新技术，尽量减低对环境的污染积极开发洁净的新能源积极开发洁净的新能源缺点：不可再生缺点：不可再生 煤、石油和天然气第2页/共63页一、煤的综合利用1、煤的组成 组成元素:主要是碳元素；（还有少量的H、O、N、P、S、卤素以及无机矿物质

2、(Si、Al、Ca、Fe等)组成成分：是由多种有机物、无机物组成的复杂混合物。无烟煤无烟煤(8595).烟煤烟煤(7085)褐褐 煤煤(5070).泥煤泥煤(约约50)煤的种类：第3页/共63页煤的结构模型煤的结构模型第4页/共63页无机物(少量)有机物C 元素-大量H、O、N、S等元素 -少量无机盐等 污污染染环环境境COx、NOx、SO2 烟尘烟尘煤煤的的组组成成第5页/共63页煤煤的的综综合合利利用用煤的干馏煤的气化煤的液化获得洁净的燃料和多种化工原料物尽其用，保护环境n n煤直接作燃料利用率低并污染环境第6页/共63页煤的干馏实验装置图煤的干馏实验装置图实验装置实验装置1实验装置实验装

3、置22、煤的干馏原理：把煤隔绝空气加强热使它分解的过程。第7页/共63页煤干馏的主要产品和用途煤干馏的主要产品和用途阅读教材阅读教材 P95 P95 表表4-24-2第8页/共63页主要化学反应：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)高温煤的气化:低热值气：CO、H2中热值气：CO、H2、CH4高热值气：CH4CO+3H2 CH4+H2O催化剂（作为燃料气）（煤气、合成氨、甲醇）（合成天然气）3.煤的气化：煤的气化：将煤中的有机物及碳转化为可燃性气体的过程。将煤中的有机物及碳转化为可燃性气体的过程。作用作用-使煤变成清洁能源，提高煤的燃烧效率使煤变成清洁能源，提高煤的燃烧效率 第10页/

4、共63页 将煤转化液体燃料的过程。将煤转化液体燃料的过程。分为直接液化和间接液化。分为直接液化和间接液化。4.煤的液化：煤的液化：C(s)+HC(s)+H2 2O CO(g)+HO CO(g)+H2 2(g)(g)高温 CO+2HCO+2H2 2 CH CH3 3OHOH（甲醇）（甲醇）一定条件如：如：直接液化：使煤与氢气作用生成液体燃料 间接液化：间接液化：先把煤气化成一氧化碳和氢气，然后先把煤气化成一氧化碳和氢气，然后再经过催化合成，得到液体燃料。再经过催化合成，得到液体燃料。（如：甲醇等）（如：甲醇等）第12页/共63页第13页/共63页二、石油的综合利用 是一种暗绿色或暗褐色的粘稠的油

5、状液体，不溶于水，有特殊气味，密度小于水，没有一定的熔点和沸点。第14页/共63页第15页/共63页二、石油的综合利用1、石油的组成元素:主要是碳、氢元素主要是碳、氢元素是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物。（还有水分、盐分等杂质）物。（还有水分、盐分等杂质）石油的主要成分：2、石油的炼制(除水脱盐后)（1）石油的分馏：）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。第16页/共63页石油石油蒸馏蒸馏蒸 馏 烧 瓶冷 凝 管牛 角 管(尾接管)锥 形 瓶 温度计酒 精 灯铁架台冷凝水出口冷凝水进口第19页/共63页注注意意

6、事事项项1.蒸馏烧瓶中液体体积不得超过容积的 2/32.少量瓷片，以防止液体在沸腾时剧烈跳动(暴沸)3.温度计的水银球与蒸馏烧瓶的支管口处4.冷凝水要从低处向高处逆流，却不可颠倒第20页/共63页第21页/共63页石石油油的的炼炼制制（常压分馏）原油分馏塔 石油气(含C4以下烃)汽油(含C5C11的烃)煤油(含C11C16 的烃)柴油(含C15C18的烃)重油(含C20以上的烃)重油 润滑油(含C15C20的烃)凡士林 液态烃和固态烃的混合物；石 蜡(含C20C30的烃)沥 青(含C30C40的烃)注意：外压越小，物质的沸点越低，降低分馏塔里的压强，使重油在低温下能充分分馏，防止重油在高温下炭

7、化结焦。（减压分馏）第23页/共63页第24页/共63页（）石油的催化裂化在催化剂作用下，将含碳原子较多、沸点较高的烃断裂为含碳原子较少、沸点较低的汽油等。C16H34 C8H18+C8H16 催化剂加热、加压催化剂加热、加压 C8H18C4H10+C4H8提高轻质液体燃料的产量。提高轻质液体燃料的产量。故裂化汽油中含有不饱和烃第25页/共63页（）石油的裂解用比裂化更高的温度使长链的烃分子断裂成碳原子数较少的气态烃分子和少量的液态，获取有机化工原料，如乙烯、丙烯、甲烷等催化剂加热、加压CH+CHCHCH催化剂加热、加压CH+CH深度的裂化。第26页/共63页（）石油的催化重整：在加热和催化剂

8、的作用下，可以通过结构的重新调整，使链状烃转化为环状烃，如苯第27页/共63页三、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 和生产 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。氨氨甲醇甲醇第28页/共63页天然气灶液化天然气公交车第29页/共63页四、合成材料1、原料：。2、合成材料基本特征：。3、合成材料的合成原理：。石油、煤、天然气石油、煤、天然气相对分子质量很大，是混合物相对分子质量很大，是混合物,无固定的熔沸点，无固定的熔沸点，属于高分

9、子化合物属于高分子化合物加聚、缩聚加聚、缩聚塑料、合成橡胶、合成纤维塑料、合成橡胶、合成纤维第30页/共63页例如：乙烯合成聚乙烯，丙烯合成聚丙烯。对苯二甲酸和乙二醇缩聚成聚酯纤维（涤纶）。第31页/共63页聚丙烯：聚丙烯：单体：单体：CH2CHCH3第32页/共63页聚苯乙烯聚苯乙烯单体：单体：CH2CHC6H5第33页/共63页聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯 （有机玻璃）（有机玻璃）单体：单体：CH2CCH3COOCH3第34页/共63页酚醛塑料酚醛塑料单体：单体：苯酚、甲醛苯酚、甲醛第35页/共63页聚四氟乙烯聚四氟乙烯单体：单体：CF2CF2第36页/共63页练习练习石油加工的主要目

10、的是（）A.将石油按其成分的沸点不同加以分离B.将石油按饱和与不饱和烃加以分离C.得到碳原子数多的烃类D.将石油中烷烃、环烷烃和芳香烃分开Avv石油加工的主要目的是（）A.A.将石油按其成分的沸点不同加以分离B.B.将石油按饱和与不饱和烃加以分离C.C.得到碳原子数多的烃类D.D.将石油中烷烃、环烷烃和芳香烃分开第39页/共63页用重油制取丙烯的方法是（）A.减压分馏 B.干馏 C.裂化 D.裂解Dv用重油制取丙烯的方法是（）A.减压分馏 B.干馏 C.裂化 D.裂解v石油裂解的目的是（）A.提高轻质液体燃料的产量B.主要提高汽油的产量C.获得短链不饱和烃D.改善汽油的质量Cv石油裂解的目的是

11、（）A.提高轻质液体燃料的产量B.主要提高汽油的产量C.获得短链不饱和烃D.改善汽油的质量第40页/共63页第二课时第41页/共63页 1、通常所说的三废是指 、和 。2、绿色食品是指 的食品，白色污染是指 。废渣废渣 废气废气废水废水塑料垃圾塑料垃圾无污染、无公害无污染、无公害第42页/共63页 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 的检测、的治理、寻找从源头上治理 的生产工艺。2、化学在三废治理过程中的重要作用环境情况环境情况三废三废环境污染环境污染第43页/共63页二、环境保护与绿色化学1、环境：主要是指人类的

12、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、光化学烟雾第44页/共63页环境污染的分类：按环境要素：分大气污染、水体污染、土壤污染。按人类活动分：工业环境污染、城市环境污染、农业环境污染。按造成污染的性质、来源分：化学污染、生物污染、物理污染（噪声、放射性、热、电磁波等）、固体废物污染、能源污染。第45页/共63页思考与交流:1、硫氧化物和氮氧化物是形成

13、酸雨的主要物质。工业上常利用它们与一些廉价易得的化学物质发生反应加以控制、消除或回收利用。请举例说明这些方法的化学反应原理和类型。酸雨是指PH5.6的酸性降水，其主要成分是硫酸和硝酸，属于严重的大气污染现象，会区域性或随风漂移形成对土壤肥力、森林、水生动植物和建筑物等的大范围危害。酸雨主要是由化石燃料的燃烧、金属矿物的冶炼、生产和使用硫酸、硝酸的工厂等排放的硫氧化物和氮氧化物所造成的。第46页/共63页 利用化学方法可以控制硫和氮氧化物，进而控制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

14、，主要采取燃料预脱煤、炉内脱硫属于硫酸型的特点，主要采取燃料预脱煤、炉内脱硫和烟囱排气除硫等措施，用和烟囱排气除硫等措施，用CaCO3、CaO、Ca(OH)2、NH3、水等吸收脱硫。水等吸收脱硫。CaO+SO2=CaSO3 2CaSO3+O2=2CaSO4 SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3800 800 第47页/共63页再如，机动车辆的尾气排放也同样需要控制，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，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，一般采用它比硫氧化物的消除难度大，一般采用CH4、H2、NH3等在等在Pt、P

15、d等催化作用下是氮氧化物还原，等催化作用下是氮氧化物还原，转化为转化为N2、CO2、H2O等无害气体。等无害气体。CH4+4NO2=4NO+CO2+2H2OCH4+4NO=2N2+CO2+2H2OPt400500 Pt400500第48页/共63页水华是淡水中的一种自然生态现象，是由于水的富营养化引起藻类（如蓝藻、绿藻、硅藻等）的迅猛生长，水一般呈蓝色或绿色。淡水中“水华”造成的最大危害是：饮用水源受到威胁，藻毒素通过食物链影响人类的健康，蓝藻“水华”的次生代谢产物MCRST能损害肝脏，具有促癌效应，直接威胁人类的健康和生存。第49页/共63页赤潮是由于海水中浮游藻类、原生动物或细菌异常增殖或

16、聚集而引起海水变色的现象。实际上，赤潮并不一定都是红色的，它可因引发赤潮的生物种类和数量不同而呈现出不同颜色。返回返回第50页/共63页绿色化学理念（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%第51页/共63页第52页/共63页原子利用率原子

17、利用率=25.4%原子利用率原子利用率=100%第53页/共63页绿色化学对于化学反应提出了“原子经济性”（原子节约）的新概念及要求。理想的原子经济性反应是原料分子中的原子全部转变成所需产物，不产生副产物，实现零排放。下列几种生产乙苯的方法中，原子经济性最好的是（反应均在一定条件下进行）（）A C2H5ClHClB C2H5OHH2OC CH2CH2DHBrH2C第54页/共63页某工厂利用铜屑制硝酸铜。你认为可以用哪些方法？哪种最好？利用铜屑制硝酸铜可以采用以下三种方法：铜与浓硝酸反应；铜与稀硝酸反应；铜与氧气反应后，再与硝酸反应。从原子经济性的角度考虑，从最大限度地减少废物的排放的角度考虑

18、，采用铜与氧气反应后，再与硝酸反应的方法是最好的。第55页/共63页汽车尾气（含有烃类、CO、SO2与NO等物质）是城市空气的污染源。治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”（用铂、钯合金作催化剂）。它的特点是使CO与NO反应，生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，并促使烃类充分燃烧及SO2的转化。（1）写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式：2CO+2NO2CO2+N2（2）“催化转换器”的缺点是在一定程度上提高空气的酸度，其原因是（）SO2转化为SO3，产生硫酸酸雾（3）控制城市空气污染源的方法可以有 （多选扣分）a 开发氢能源 b 使用电动车 c 植树造林 d 戴上呼吸面具a

19、b第56页/共63页比较蒸馏、分馏、干馏蒸馏蒸馏 分馏分馏干馏干馏操作操作过程过程原理原理目的目的加热和加热和冷凝冷凝加热和加热和冷凝冷凝隔绝空气隔绝空气加强热加强热物理物理变化变化物理物理变化变化复杂的物理变复杂的物理变化和化学变化化和化学变化分离分离精炼精炼加工煤加工煤第57页/共63页例：丁烷催化裂化时，碳链按两种形式生成两种烷烃和烯烃，如果丁烷的裂化率为90，又知生成的两种烯烃质量相同，那么裂化后得到的混和气中分子量最小的气体所占体积约为()A.19 B.36 C.40 D.50 A3C4H103C2H6+3C2H42C4H102CH4+2C3H65C4H102CH4+2C3H6+3C

20、2H6+3C2H42/(10+51/9)第58页/共63页例2在沥青中含稠环芳烃，其中偶数个苯环的可视为同系物。如：此顺推还有D、E、F等，在该系列化合物中含碳的最大质量分数是：(A)100%(B)93.75%(C)56%(D)97.3%解析 根据题意，应先找出这一类化合物的规律，A的分子式为C10H8，B为C16H10，C为C22H12。故这一类化合物的通式为C6n+4H2n+6，从通式可知n值越大，含碳量越高.D第59页/共63页【同步训练】1、煤在干馏时得到气态产物是（）（A）天然气 （B）水煤气 （C）焦炉气 （D）高炉煤气C第60页/共63页2.下列物质中，属于纯净物质的是（）3.把煤 使它 的过程，叫做煤的干馏；煤经过干馏能生产出 ;煤是工业上获得 烃的一种重要来源。（A）萘 （B）煤 （C）煤油 （D）煤焦油A隔绝空气加强热分 解焦炭、煤焦油、焦炉煤气芳 香第61页/共63页4.菲与蒽互为同分异构体，菲的结构简式为：则菲有可供取代的氢原子数目是（）（A）5 （B）10 （C）18 （D）21B第62页/共63页感谢您的观看！第63页/共63页