化學(xué)與社會(huì)-7-1化學(xué)與能源-石油

1、化學(xué)與社會(huì)7-1.化學(xué)與能源-石油主講：化學(xué)化工學(xué)院2010年12月化學(xué)提供人類合理使用能源的方法石油（原油）煤的綜合利用化學(xué)電源(電池)原子核能未來理想的能源-氫能 能源: 能夠提供能量的資源。 物質(zhì)形式，如：煤炭、石油、天然氣等；非物質(zhì)形式，太陽能、風(fēng)能、地?zé)帷?能源形式： 一次能源-可直接利用的能源，如：煤炭、石油、天然氣、地?zé)?、水能、風(fēng)能、太陽能等。 二次能源-經(jīng)過加工、轉(zhuǎn)換得到的能源，如：電能、焦碳、汽油、柴油、氫能等。能源及其分類能源的再生性： 可再生能源-取之不盡、用之不竭的能源，如:太陽能、生物質(zhì)能、水能、風(fēng)能、潮汐能等。 非再生能源-隨人類使用逐步減少的能源，如：煤炭、石油、

2、天然氣等。能源及其分類常規(guī)能源（傳統(tǒng)能源）：長期廣泛使用的能源。 一次能源-煤炭、石油、天然氣、植物秸稈、水能。 二次能源-煤氣、焦碳、汽油、煤油、柴油、液化氣、甲醇、酒精、電能、蒸汽。非常規(guī)能源（非傳統(tǒng)能源）：目前尚未大規(guī)模利用的能源。 一次能源-核能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、太陽能、地?zé)帷⒊毕堋?二次能源-氫能、沼氣、激光。能源及其分類2004年世界一次能源消耗： 9741 兆噸標(biāo)準(zhǔn)油 美國 2298 中國 1178 俄羅斯 671 日本 505 印度 345 德國 332 英國 223 韓國 212能源消耗我國萬元GDP能耗水平是發(fā)達(dá)國家的3至11倍“十一五”末，萬元GDP能耗降低20能源構(gòu)成

3、，國家石油天然氣煤炭水電核能美國40252528中國2336851俄羅斯19541755日本491422510印度3385441德國382326211英國34381819韓國501124114亞太地區(qū)36114544世界合計(jì)37242676化石燃料（礦物燃料）占87，仍然是主要能源；可再生清潔能源的大規(guī)模利用有待時(shí)日。中國能源結(jié)構(gòu)石油和天然氣，太少煤炭，太多核電，少世界能源結(jié)構(gòu)1、能量守恒與轉(zhuǎn)化定律：熱力學(xué)第一定律 能量不能自生自滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。 在轉(zhuǎn)化過程中，能量的總值不變。能量守恒定律2、能量轉(zhuǎn)化定律：熱力學(xué)第二定律 克勞修斯：不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體，而不引起

4、其他變化。 開爾文：從一個(gè)熱源吸熱，使之完全轉(zhuǎn)化為功，而不產(chǎn)生其他變化是不可能的。通俗說法：能量轉(zhuǎn)化不能“100%有效地”進(jìn)行。例如：火力發(fā)電機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、電燈、電動(dòng)機(jī)是否可以建成永動(dòng)機(jī)？水能變成油嗎？能量轉(zhuǎn)化定律能量轉(zhuǎn)化效率燃燒過程：燃燒不完全、熱量損失。汽輪機(jī)：壓力損失、摩擦損失。發(fā)電機(jī)：熱量損失、摩擦損失?；鹆Πl(fā)電能量轉(zhuǎn)化我國運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組，平均發(fā)電效率在35%左右。 能量轉(zhuǎn)化效率燃燒過程：燃燒不完全、熱量損失?；钊簤毫p失、摩擦損失。內(nèi)燃機(jī)能量轉(zhuǎn)化目前的內(nèi)燃機(jī)，平均熱效率在2030%。 石油是一種碳?xì)浠衔锏幕旌衔铩?所謂碳?xì)浠衔锞褪怯商荚睾蜌湓亟M成的化合物。由幾百萬年以前的動(dòng)植

5、物沉積經(jīng)過復(fù)雜的地質(zhì)變化形成的液體混合物。 元素組成： C，8387 H，1114% 其他 S， N， O，微量金屬Ni、V、Fe等 物質(zhì)組成： 烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴、少量烯烴。 有機(jī)硫化物、氮化物、氧化物。 水份、礦物質(zhì)。 原油：未經(jīng)處理的石油。石油（原油）體積換算 主要交易品種同分異構(gòu)現(xiàn)象：分子式相同、結(jié)構(gòu)不同、性質(zhì)不同含四個(gè)和四個(gè)以上碳原子的烴會(huì)有同分異構(gòu)現(xiàn)象。1、烴類化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象 丁烷C4H10環(huán)己烷C6H102.烴類化合物的命名 直鏈烴，碳原子少于等于10的以甲、乙、 丙、丁等命名，11以上用漢字十一、十二 等命名，如：C5H12 戊烷，C18H38 十八（碳）烷 支鏈烴，可

6、從直鏈烴導(dǎo)出，把支鏈當(dāng)作取代 基稱為某烷基，如：-CH3 甲基，-CH2CH3 乙基另外，還可選擇最長的碳鏈為母鏈，從離取代基最近端編號(hào)，將取代基的位置和名稱寫在母體名前，中間加-。3石油的煉制及產(chǎn)品性能（1） 分餾：利用原油不同組分的沸點(diǎn)不同，使原油在不同溫度下蒸發(fā)出不同的組分，這種方法叫做分餾。 石油氣C1 C4 360 石 蠟 C20 C30 360渣油 瀝 青 C30 C40 360 分餾塔內(nèi)部構(gòu)造和作用各層溫度不同，底層最高（400C,汽化為氣體），頂部為30C, 分子量小的分子向上運(yùn)動(dòng)，部分冷凝為液體。四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的工作 四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的工作a：進(jìn)氣沖程：活塞從上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到下

7、止點(diǎn)的過程叫進(jìn)氣沖程（曲軸旋轉(zhuǎn)角度0180），該沖程進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉，氣室與大氣相通，通過大氣壓力使油氣混合氣進(jìn)入，進(jìn)氣終了汽缸內(nèi)壓力約為0.0750.09MPa。 b：壓縮沖程：活塞從下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)的過程叫壓縮沖程（曲軸旋轉(zhuǎn)角度180360），該沖程進(jìn)排氣門全關(guān)閉，氣室內(nèi)的油氣混合氣壓力逐漸升高，壓縮沖程終了氣室內(nèi)壓力約為0.61.2MPa。 c：作功沖程（點(diǎn)火燃燒）：活塞從上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)的過程叫作功沖程（曲軸旋轉(zhuǎn)角度360540），該沖程進(jìn)排氣門全關(guān)閉，活塞在上止點(diǎn)位置時(shí)火花塞跳火點(diǎn)燃油氣混合氣使氣缸內(nèi)的壓力急劇升高（可達(dá)到34MPa），推動(dòng)活塞作向曲軸的運(yùn)動(dòng)，壓力逐漸下降，

8、作功沖程終了氣室內(nèi)壓力約為0.30.5MPa。最高燃燒溫度達(dá)2000d：排氣沖程：活塞從下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)的過程叫排氣沖程（曲軸旋轉(zhuǎn)角度540720），該沖程進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向上運(yùn)動(dòng)推動(dòng)燃燒后的廢氣排出氣室，該沖程終了氣室內(nèi)的氣壓約為0.1050.115MPa。該沖程的結(jié)束也標(biāo)志這發(fā)動(dòng)機(jī)一個(gè)工作循環(huán)的結(jié)束。廢氣的溫度約為700800 每沖程時(shí)間：0.0.10.03s汽車發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的點(diǎn)火平穩(wěn)點(diǎn)火爆鳴點(diǎn)火- 在焰峰到達(dá)之前已發(fā)生自燃，造成壓力驟增而 形成沖擊波，使發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生震動(dòng)。 原因：不同組分燃點(diǎn)不同，同一組分直鏈與支鏈燃點(diǎn)不同汽油的性能與表征 汽油機(jī)對(duì)燃料的使用要求 1、良好的蒸發(fā)性能； 2、良好的燃燒性能，不產(chǎn)生爆震現(xiàn)象； 3、儲(chǔ)存安定性好，生成膠質(zhì)的傾向性小； 4、對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)沒有腐蝕作用。汽油的性能與表征 含有5-10個(gè)碳原子的烴汽油性能的表征-辛烷值提高汽油辛烷值的方法重整汽油所謂重整，就是把餾分中的烴類分子重新排列而構(gòu)成新的分子結(jié)構(gòu)。汽油性能的表征-辛烷值異辛烷 辛烷值為100 抗震性好 燃點(diǎn)418C正庚烷 辛烷值為0 抗震性差 燃點(diǎn)223C提高汽油辛烷值的方法 重整汽油 加入少量抗爆劑：0.1%的四乙基鉛加入 到正庚烷中，辛烷值由0提高到47。新的問題-鉛污染已禁止使用重整：改變分子的形狀，催化反應(yīng)提高汽油辛烷值的