石油、煤和天然氣綜合利用

1、3、石油、煤和天然氣的綜合利用、石油、煤和天然氣的綜合利用組成物度狀態(tài)：組成物度狀態(tài)：大部分是液態(tài)烴，同時(shí)在液態(tài)大部分是液態(tài)烴，同時(shí)在液態(tài)烴里溶有少量的氣態(tài)烴和固態(tài)烴。烴里溶有少量的氣態(tài)烴和固態(tài)烴。一、石油和天然氣一、石油和天然氣1 1、石油的煉制和石油化工、石油的煉制和石油化工組成物類(lèi)別：組成物類(lèi)別：主要是由各種烷烴、環(huán)烷烴和主要是由各種烷烴、環(huán)烷烴和芳芳香香烴所組成的混合物烴所組成的混合物。 組成元素：組成元素：主要含有碳和氫兩種元素，同時(shí)還主要含有碳和氫兩種元素，同時(shí)還含有少量的硫、氧、氮等元素含有少量的硫、氧、氮等元素。 石油石油的組成的組成成分和特點(diǎn)成分和特點(diǎn) 石油煉制石油煉制和加工

2、的和加工的目的目的另一方面另一方面，將含碳原子數(shù)較多的烴轉(zhuǎn)變將含碳原子數(shù)較多的烴轉(zhuǎn)變?yōu)楹荚訑?shù)較少的烴作為為含碳原子數(shù)較少的烴作為基本有機(jī)基本有機(jī)化工化工原料，以提高石油的利用價(jià)值原料，以提高石油的利用價(jià)值。一方面是將石油中的混合物進(jìn)行一定程度一方面是將石油中的混合物進(jìn)行一定程度的分離使它的分離使它們物盡其用；們物盡其用； 石油煉制石油煉制和加工的和加工的方法方法 分餾分餾：利用原油中各組分的沸點(diǎn)不同進(jìn)行分離利用原油中各組分的沸點(diǎn)不同進(jìn)行分離（蒸發(fā)冷凝蒸發(fā)冷凝）的過(guò)程。）的過(guò)程。 所得餾分仍為混合物。所得餾分仍為混合物。 分餾分餾-物理變化物理變化！常壓常壓分餾分餾：以原油為原料，產(chǎn)品為石油

3、氣、汽：以原油為原料，產(chǎn)品為石油氣、汽油、煤油、柴油、重油等含碳原子少的輕質(zhì)油。油、煤油、柴油、重油等含碳原子少的輕質(zhì)油。減壓減壓分餾分餾：以重油為原料，產(chǎn)品為柴油、：以重油為原料，產(chǎn)品為柴油、潤(rùn)滑油、石蠟、燃料油、瀝青等。減壓原理？潤(rùn)滑油、石蠟、燃料油、瀝青等。減壓原理？汽油汽油 C5C11煤油煤油 C11C16柴油柴油 C15C18常壓蒸餾塔常壓蒸餾塔重油重油 C20以上以上減壓蒸餾塔減壓蒸餾塔燃料油燃料油瀝青瀝青石蠟石蠟潤(rùn)滑油潤(rùn)滑油燃料油燃料油石蠟石蠟潤(rùn)滑油潤(rùn)滑油燃料油燃料油石蠟石蠟潤(rùn)滑油潤(rùn)滑油催化裂化催化裂化石油氣石油氣 C4以下以下LPG原油原油 石油通過(guò)分餾獲得的汽油、煤油、柴油等

4、輕質(zhì)石油通過(guò)分餾獲得的汽油、煤油、柴油等輕質(zhì)油的產(chǎn)量低，僅占石油總產(chǎn)量的油的產(chǎn)量低，僅占石油總產(chǎn)量的25左右。左右。遠(yuǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足不能滿足社會(huì)社會(huì)的的需求，為了提高輕質(zhì)油的產(chǎn)量，需求，為了提高輕質(zhì)油的產(chǎn)量，特別是提高汽油的產(chǎn)量，采用裂化的方法從重油特別是提高汽油的產(chǎn)量，采用裂化的方法從重油中獲取輕質(zhì)油。中獲取輕質(zhì)油。裂化裂化：在一定的條件下，將相對(duì)分子質(zhì)量較大、沸點(diǎn)較在一定的條件下，將相對(duì)分子質(zhì)量較大、沸點(diǎn)較高的烴斷裂為相對(duì)分子質(zhì)量較小、沸點(diǎn)較低的烴高的烴斷裂為相對(duì)分子質(zhì)量較小、沸點(diǎn)較低的烴的過(guò)程。的過(guò)程。裂化裂化-化學(xué)變化！化學(xué)變化！例如，在加熱、加壓和催化劑存在的條件下，十六烷裂例如，在

5、加熱、加壓和催化劑存在的條件下，十六烷裂化為辛烷和辛烯：化為辛烷和辛烯：熱裂化熱裂化催化裂化催化裂化目的目的:提高汽油的質(zhì)量和產(chǎn)量提高汽油的質(zhì)量和產(chǎn)量目的目的:提高汽油的產(chǎn)量提高汽油的產(chǎn)量缺點(diǎn)：溫度過(guò)高，缺點(diǎn)：溫度過(guò)高，易易發(fā)生發(fā)生碳化碳化結(jié)焦現(xiàn)象結(jié)焦現(xiàn)象催化劑：硅酸鋁，分子篩（鋁硅酸鹽）催化劑：硅酸鋁，分子篩（鋁硅酸鹽）裂化有熱裂化和催化裂化裂化有熱裂化和催化裂化 為獲得有機(jī)化工的基本原料。在石油化工生產(chǎn)過(guò)為獲得有機(jī)化工的基本原料。在石油化工生產(chǎn)過(guò)程里，程里，常用石油分餾產(chǎn)品（包括石油氣）作原料，常用石油分餾產(chǎn)品（包括石油氣）作原料，采用比裂化更高的溫度（采用比裂化更高的溫度（7007008

6、00800，有時(shí)甚至，有時(shí)甚至高達(dá)高達(dá)10001000以上），使長(zhǎng)鏈烴斷裂成各種短鏈的以上），使長(zhǎng)鏈烴斷裂成各種短鏈的氣態(tài)烴和少量液態(tài)烴，以提供有機(jī)化工原料。工氣態(tài)烴和少量液態(tài)烴，以提供有機(jī)化工原料。工業(yè)上把這種方法叫做石油的裂解。所以說(shuō)裂解就業(yè)上把這種方法叫做石油的裂解。所以說(shuō)裂解就是深度裂化，以獲得短鏈不飽和烴為主要成分的是深度裂化，以獲得短鏈不飽和烴為主要成分的石油加工過(guò)程石油加工過(guò)程。裂解氣是一種復(fù)雜的混合氣體，裂解氣是一種復(fù)雜的混合氣體，它除了主要含有乙烯、丙烯、丁烯等不飽和烴外，它除了主要含有乙烯、丙烯、丁烯等不飽和烴外，還含有甲烷、乙烷、氫氣、硫化氫等還含有甲烷、乙烷、氫氣、硫化

7、氫等，這些原料在合成纖維工業(yè)、塑料工業(yè)、橡膠工業(yè)這些原料在合成纖維工業(yè)、塑料工業(yè)、橡膠工業(yè)等方面得到廣泛應(yīng)用。等方面得到廣泛應(yīng)用。裂裂解：解：裂解裂解 定義：使具有長(zhǎng)鏈分子的烴在定義：使具有長(zhǎng)鏈分子的烴在700以上以上高溫時(shí)斷裂成短鏈的烴的過(guò)程叫裂解高溫時(shí)斷裂成短鏈的烴的過(guò)程叫裂解目的：生產(chǎn)短鏈不飽和烴目的：生產(chǎn)短鏈不飽和烴，如工業(yè)如工業(yè)“三烯三烯”。乙烯的產(chǎn)量作為衡量乙烯的產(chǎn)量作為衡量一個(gè)國(guó)家一個(gè)國(guó)家石油化工石油化工發(fā)展水平的標(biāo)志發(fā)展水平的標(biāo)志用途：合成纖維，塑料，橡膠用途：合成纖維，塑料，橡膠等等等等例如，例如，己烷裂解己烷裂解總結(jié)：總結(jié)：煉制和煉制和加工方加工方法法分餾分餾裂化裂化裂解裂

8、解常壓常壓分餾分餾減壓減壓分餾分餾熱裂化熱裂化催化催化裂化裂化原理原理用蒸發(fā)和冷凝用蒸發(fā)和冷凝的方法把石油的方法把石油分成不同沸點(diǎn)分成不同沸點(diǎn)范圍的蒸餾產(chǎn)范圍的蒸餾產(chǎn)物物在一定條件下，在一定條件下，將相對(duì)分子質(zhì)將相對(duì)分子質(zhì)量大、沸點(diǎn)高量大、沸點(diǎn)高的烴斷裂成小的烴斷裂成小分子的過(guò)程分子的過(guò)程在高于裂化的在高于裂化的溫度下，將長(zhǎng)溫度下，將長(zhǎng)鏈分子斷裂成鏈分子斷裂成短鏈的氣態(tài)和短鏈的氣態(tài)和少量液態(tài)烴的少量液態(tài)烴的過(guò)程過(guò)程原料原料脫水、脫水、脫鹽的脫鹽的原油原油重油重油重油重油石油分餾產(chǎn)品石油分餾產(chǎn)品中的烴中的烴 是有的加工、產(chǎn)品及用途是有的加工、產(chǎn)品及用途煉制和煉制和加工方加工方法法分餾分餾裂化裂化

9、裂解裂解常壓常壓分餾分餾減壓減壓分餾分餾熱裂熱裂化化催化裂化催化裂化條件條件常壓加熱常壓加熱減壓加熱減壓加熱 加熱加熱催化劑、催化劑、加熱加熱高溫高溫目的目的將原油將原油分離成分離成輕質(zhì)油輕質(zhì)油將重油充將重油充分分離，分分離，并防炭化并防炭化結(jié)焦結(jié)焦提高輕質(zhì)汽油提高輕質(zhì)汽油的產(chǎn)量和質(zhì)量的產(chǎn)量和質(zhì)量獲取短鏈獲取短鏈氣態(tài)不飽氣態(tài)不飽和烴和烴主要主要產(chǎn)品產(chǎn)品溶劑油溶劑油 (C5C8)，汽油汽油 (C5C11)，煤油、柴油、煤油、柴油、重油重油潤(rùn)滑潤(rùn)滑油、凡油、凡士林等士林等汽油等輕油汽油等輕油乙烯、丙乙烯、丙烯、丁二烯、丁二烯等烯等 結(jié)合在必修化學(xué)所學(xué)內(nèi)容，與同學(xué)交流：以結(jié)合在必修化學(xué)所學(xué)內(nèi)容，與同

10、學(xué)交流：以乙乙烯為原料合成那些產(chǎn)品：體會(huì)乙烯在工業(yè)合成烯為原料合成那些產(chǎn)品：體會(huì)乙烯在工業(yè)合成中的價(jià)值。中的價(jià)值。合成：乙醇、乙醛、乙酸、乙酸乙酯、氯合成：乙醇、乙醛、乙酸、乙酸乙酯、氯乙烷、乙烷、乙二醇、乙二醇、聚乙烯聚乙烯、洗滌劑、殺蟲(chóng)劑、洗滌劑、殺蟲(chóng)劑、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、等等等等思考與交流石油化工廠的景觀天然氣的來(lái)源天然氣的來(lái)源？請(qǐng)列舉出一些天然氣的？請(qǐng)列舉出一些天然氣的用途。用途。作燃料、化工生產(chǎn)作燃料、化工生產(chǎn)的原料。例如，的原料。例如，合合成氨所需的氫氣、成氨所需的氫氣、制乙烯、制甲醇、制乙烯、制甲醇、合成液體燃料、合成液體燃料、）2 2、天然氣的利用、天然氣的利用無(wú)

11、無(wú)煙煙煤煤泥煤泥煤褐褐煤煤 煤煤的成分的成分 組成元素：組成元素：主要含碳外還主要含碳外還含有少量的含有少量的S、P、N、H、O等元素以及無(wú)機(jī)礦物質(zhì)（主等元素以及無(wú)機(jī)礦物質(zhì)（主要有硅、鋁、鈣、鐵等元素）要有硅、鋁、鈣、鐵等元素） 組成物類(lèi)別：組成物類(lèi)別：煤是有機(jī)物煤是有機(jī)物和無(wú)機(jī)物組成的復(fù)雜混合物和無(wú)機(jī)物組成的復(fù)雜混合物 將將煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使其其分解分解的過(guò)程叫的過(guò)程叫煤的干餾。是一個(gè)煤的干餾。是一個(gè)化學(xué)變化化學(xué)變化過(guò)程過(guò)程 。 石油的分餾是物理變化石油的分餾是物理變化， 煤的干餾是化學(xué)變化過(guò)程。煤的干餾是化學(xué)變化過(guò)程。（1）石油的分餾和煤的干餾的區(qū)別石油的分餾和煤的干餾的

12、區(qū)別？ 1 1 、煤的干餾煤的干餾（2）煤干餾的主要目的？）煤干餾的主要目的？ -獲得優(yōu)質(zhì)焦炭獲得優(yōu)質(zhì)焦炭煤的干餾實(shí)驗(yàn)裝置圖煤的干餾實(shí)驗(yàn)裝置圖 煤的干餾實(shí)驗(yàn)裝置圖煤的干餾實(shí)驗(yàn)裝置圖（1 1）煤的氣化：煤的氣化： 含義含義 反應(yīng)原理反應(yīng)原理 將煤中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過(guò)程。將煤中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過(guò)程。煤煤氣化氣化的主要化的主要化學(xué)學(xué)反應(yīng)是碳和水蒸氣的反反應(yīng)是碳和水蒸氣的反應(yīng)應(yīng)C+HC+H2 2O O( (g g) ) = CO = COH H2 2 這是一個(gè)吸熱反應(yīng)，所需這是一個(gè)吸熱反應(yīng)，所需熱量一般由同時(shí)進(jìn)行的熱量一般由同時(shí)進(jìn)行的碳的燃燒反應(yīng)碳的燃燒反應(yīng)來(lái)提供。來(lái)提供。 C C

13、O O2 2 =CO =CO2 2高溫高溫2 2、煤的、煤的氣化氣化與液化與液化 煤煤燃燒時(shí)可以使用空氣燃燒時(shí)可以使用空氣或或氧氣，但得到氧氣，但得到的煤氣成分、熱值及用途都不同，分別叫的煤氣成分、熱值及用途都不同，分別叫低熱值氣和中熱值氣。中熱值氣在適當(dāng)催低熱值氣和中熱值氣。中熱值氣在適當(dāng)催化劑的作用下，又可以轉(zhuǎn)變成高熱值氣。化劑的作用下，又可以轉(zhuǎn)變成高熱值氣。即把中熱值煤氣里的即把中熱值煤氣里的COCO和和H H2 2用催化劑合成甲用催化劑合成甲烷。烷。 COCO3H3H2 2 CHCH4 4H H2 2O O催化劑催化劑主要產(chǎn)品主要產(chǎn)品汽汽油、油、煤油、芳香烴、其它煤油、芳香烴、其它化化

14、工原工原料、副產(chǎn)燃料氣、液化石油氣、硫黃和氨料、副產(chǎn)燃料氣、液化石油氣、硫黃和氨等。等。 、煤的液化煤的液化：將煤轉(zhuǎn)化為液體燃料的過(guò)程。將煤轉(zhuǎn)化為液體燃料的過(guò)程。煤的液化分為直接煤的液化分為直接液化液化和間接和間接液化液化兩個(gè)途徑。兩個(gè)途徑。 (2)(2)、煤的煤的液化液化、直接直接液化：液化：煤煤（與適當(dāng)?shù)娜軇┗旌希ㄅc適當(dāng)?shù)娜軇┗旌希錃鈿錃庖后w燃液體燃料料 煤的液化是否能得到發(fā)展，決定于石油是否煤的液化是否能得到發(fā)展，決定于石油是否能滿足不斷增長(zhǎng)的需要、煤跟石油的比價(jià)以及煤能滿足不斷增長(zhǎng)的需要、煤跟石油的比價(jià)以及煤的液化技術(shù)的成熟程度。從世界范圍來(lái)看，由于的液化技術(shù)的成熟程度。從世界范圍

15、來(lái)看，由于石油價(jià)格的增長(zhǎng)，液化技術(shù)的日臻成熟，煤液化石油價(jià)格的增長(zhǎng)，液化技術(shù)的日臻成熟，煤液化工業(yè)的再度興起是可能的。對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)，目前汽工業(yè)的再度興起是可能的。對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)，目前汽油和煤的比價(jià)比國(guó)外更有利于發(fā)展以合成高級(jí)汽油和煤的比價(jià)比國(guó)外更有利于發(fā)展以合成高級(jí)汽油為主要目的的煤的液化。在有煤地區(qū)發(fā)展煤的油為主要目的的煤的液化。在有煤地區(qū)發(fā)展煤的液化還是可以探索的。液化還是可以探索的。、間接間接液化液化：（：（氣化氣化-液化法液化法） 首先把煤首先把煤轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為化為H H2 2、COCO和和CHCH4 4。然后然后用催化用催化劑把氣態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)閯┌褮鈶B(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊N類(lèi)燃料、醇類(lèi)燃料及化烴類(lèi)燃料、醇類(lèi)

16、燃料及化學(xué)品等學(xué)品等。 1 1、一、一碳化學(xué)碳化學(xué)：以分子中只含一個(gè)碳原子的化合物以分子中只含一個(gè)碳原子的化合物( (如一如一氧化碳、二氧化碳、甲烷、甲醇等氧化碳、二氧化碳、甲烷、甲醇等) )為原料為原料來(lái)合成來(lái)合成一系一系列化工原料和燃料的化學(xué)。列化工原料和燃料的化學(xué)。也可以說(shuō)，一碳化工就是新也可以說(shuō)，一碳化工就是新一代的一代的 和和 。三、煤化工和天然氣化工的發(fā)展三、煤化工和天然氣化工的發(fā)展 一一碳化學(xué)碳化學(xué)2、煤煤氣化氣化的主要反應(yīng)：的主要反應(yīng)：2CO2 =2CO C+H2O =COH2 CO+H2O =CO2H23、天然氣重整：、天然氣重整： CH4H2O = CO3H2高溫高溫煤化工煤化工天然氣化工天然氣化工4使用不同的催化劑