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1、石油、煤和天然氣的綜合利用第二單元 課題三 石 油 主 要 是 由 各 種 烷 烴 、 環(huán) 烷 烴 和 環(huán) 烷 烴 所組 成 的 混 合 物 。 石 油 的 大 部 分 是 液 態(tài) 烴 ， 同時 在 液 態(tài) 烴 里 溶 有 少 量 的 氣 態(tài) 烴 和 固 態(tài) 烴 。石 油 主 要 含 有 碳 和 氫 兩 種 元 素 ， 同 時 還 含 有少 量 的 硫 、 氧 、 氮 等 元 素 。 一 方 面 是 將 石 油 中 的 混 合 物 進 行 一 定 程 度的 分 離 使 它 們 物 盡 其 用 ； 另 一 方 面 。 將 含 碳 原子 數(shù) 較 多 的 烴 轉(zhuǎn) 變 為 含 碳 原 子 數(shù) 較 少

2、的 烴 作 為化 工 原 料 ， 以 提 高 石 油 的 利 用 價 值 。 汽油 C5C11煤油 C11C16柴油 C15C18常壓蒸餾塔重油 C20以上減壓蒸餾塔燃料油瀝青石蠟潤滑油燃料油石蠟潤滑油燃料油石蠟潤滑油催化裂化石油氣 C4以下Liquid petroleum gasLPG原油 石 油 通 過 分 餾 獲 得 的 汽 油 、 煤 油 、 柴 油 等 輕 質(zhì) 油 的 產(chǎn)量 比 較 低 ， 僅 占 石 油 總 產(chǎn) 量 的 25 左 右 。 但 社 會 需 求 量大 的 正 是 這 些 輕 質(zhì) 油 ， 為 了 提 高 輕 質(zhì) 油 的 產(chǎn) 量 ， 特 別 是提 高 汽 油 的 產(chǎn) 量 ，

3、 還 可 以 采 用 裂 化 的 方 法 從 重 油 中 獲 取輕 質(zhì) 油 。 裂 化 就 是 在 一 定 的 條 件 下 ， 將 相 對 分 子 質(zhì) 量 較大 、 沸 點 較 高 的 烴 斷 裂 為 相 對 分 子 質(zhì) 量 較 小 、 沸點 較 低 的 烴 的 過 程 。 例 如 ， 在 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 ：裂 化 有 熱 裂 化 和 催 化 裂 化 。 熱裂化催化裂化目的:提高汽油的質(zhì)量和產(chǎn)量目的:提高汽油的產(chǎn)量缺點：溫度過高，發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象催化劑：硅酸鋁，分子篩（鋁硅酸鹽）實驗 為獲得有機化工的基本原料

4、。在石油化工生產(chǎn)過程里，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（700800，有時甚至高達1000以上），使具有長鏈分子的烴斷裂成各種短鏈的氣態(tài)烴和少量液態(tài)烴，以提供有機化工原料。工業(yè)上把這種方法叫做石油的裂解。所以說裂解就是深度裂化，以獲得短鏈不飽和烴為主要成分的石油加工過程。石油裂解的化學(xué)過程是比較復(fù)雜的，生成的裂解氣是一種復(fù)雜的混合氣體，它除了主要含有乙烯、丙烯、丁二烯等不飽和烴外，還含有甲烷、乙烷、氫氣、硫化氫等。裂解氣里烯烴含量比較高。因此，常把乙烯的產(chǎn)量作為衡量石油化工發(fā)展水平的標(biāo)志。把裂解產(chǎn)物進行分離，就可以得到所需的多種原料。這些原料在合成纖維工業(yè)、塑料工業(yè)

5、、橡膠工業(yè)等方面得到廣泛應(yīng)用。 裂解定義：使具有長鏈分子的烴在700度以上高溫時斷裂成短鏈的烴的過程叫裂解目的：生產(chǎn)短鏈不飽和烴如工業(yè)“三烯”乙烯的產(chǎn)量作為衡量石油化工發(fā)展水平的標(biāo)志用途：合成纖維，塑料，橡膠等 裂化、催化裂化、裂解的對比石油的煉 制方法分餾裂化石油的裂解常壓減壓熱裂化催化裂化原理用蒸發(fā)冷凝的方法把石油分成不同沸點范圍的蒸餾產(chǎn)物在加熱或催化劑存在的條件下，把相對分子質(zhì)量大，沸點高的烴斷裂成相對分子質(zhì)量小，沸點低的烴在高溫下，把石油產(chǎn)品中具有長鏈分子的烴斷裂 成為各種短鏈的氣態(tài)烴或液態(tài)烴。主要原料原油重油重油含直鏈烷烴的石油 分餾產(chǎn)品（含石油氣） 主要產(chǎn)品溶劑油汽油煤油柴油重油潤

6、滑油凡士林石蠟瀝青石油焦抗震性能好的氣油和甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯等乙烯、丙烯、丁二烯 結(jié) 合 在 必 修 化 學(xué) 所 學(xué) 內(nèi) 容 ， 與 同 學(xué) 交 流 ： 以 乙烯 為 原 料 合 成 那 些 產(chǎn) 品 ： 體 會 乙 烯 在 工 業(yè) 合 成 中的 價 值 。合 成 ： 乙 醇 、 乙 醛 、 乙 酸 、 乙 酸 乙 酯 、 氯 乙 烷 、 聚 乙 烯 等 等學(xué)習(xí)第40頁第一自然段回答：天然氣的來源用途。2、 天 然 氣 的 利 用合 成 氨 所 需 的 氫 氣 、 制 乙 烯、 制 甲 醇 、 合 成 液 體 燃 料 、 石 油 化 工 廠 的 景 觀 無煙煤泥煤褐煤 閱 讀 課

7、 本 40頁 第 二 段 ， 說出 煤 的 主 要 元 素 ， 目 前 煤 的綜 合 利 用 方 法 。 煤除了主要含碳外還含有少量的S、P、N、H、O等元素以及無機礦物質(zhì)（主要有硅、鋁、鈣、鐵等元素）煤是有機物和無機物組成的復(fù)雜混合物 1 、煤的干餾（ ） 的過程叫煤的干餾。是一個（ ）過程 。把煤隔絕空氣加強熱使它分解 石油的分餾是物理變化、煤的干餾是化學(xué)變化過程?；瘜W(xué)變化石油的分餾和煤的干餾的區(qū)別： 為 了 預(yù) 防 或 減 少 煤 燃 料 對 環(huán) 境 和 人 體 健 康 帶 來的 危 害 ， 近 二 三 十 年 來 ， 世 界 各 國 大 力 開 展 了 對 煤利 用 新 技 術(shù) 的 研

8、 究 ， 其 中 主 要 包 括 對 煤 的 液 化 和 汽化 技 術(shù) 。 煤 的 汽 化 和 液 化 就 是 使 煤 變 成 清 潔 能 源 的有 效 途 徑 ， 與 此 同 時 煤 的 燃 燒 效 率 等 也 得 到 提 高 2、 煤 的 汽 化 與 液 化 （ 1） 汽 化 煤 的 汽 化 就 是 將 煤 中 的 有 機 物 轉(zhuǎn) 化 為 可 燃 性 氣 體 的 過 程 。煤 汽 化 的 主 要 化 反 應(yīng) 是 指 碳 和 水 蒸 氣 的 反 應(yīng) 。 C+H2O = CO H2 這 是 一 個 吸 熱 反 應(yīng) ， 所 需 熱 量 一 般 都 由 同 時 進 行 的 碳 的燃 燒 反 應(yīng) 來

9、 提 供 。 C O2 =CO2 碳 燃 燒 時 可 以 使 用 空 氣 ， 也 可 以 使 用 氧 氣 ， 但 得 到 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 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 CO和 H 2用 催 化 劑 合 成 甲 烷 。 CO 3H2 CH4 H2O 把 煤 粉 和 煤 液 化 過 程 中 產(chǎn) 生 的 油 跟 氫 氣 混 合 ， 在 高溫 下 經(jīng) 催 化 劑 催 化 ， 進 行 加 氫 解 聚 反 應(yīng)

10、 ， 同 時 脫 去 硫 、氮 、 氧 等 原 子 ， 生 成 固 -液 混 合 物 的 油 、 液 化 的 煤 以 及含 有 未 液 化 的 煤 和 炭 等 固 態(tài) 物 質(zhì) 。 經(jīng) 過 分 離 可 以 得 到 油 ，成 為 低 氫 、 低 硫 的 重 質(zhì) 液 體 燃 料 。 (2)液 化 煤 的 液 化 是 將 煤 轉(zhuǎn) 化 為 液 體 燃 料 的 過 程 。 煤 的液 化 可 以 分 為 直 接 和 間 接 兩 個 途 徑 。 間 接 液 化 的 氣 化 -液 化 法 首 先 把 煤 氣 化 為 H2、CO和 CH4。 用 催 化 劑 把 氣 態(tài) 物 質(zhì) 轉(zhuǎn) 變 為 液 態(tài) 。 nCO 2n

11、H2 (CH2)n nH2O 2nCO nH2 (CH2)n nCO2 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 的 需 要 、 煤 跟 石 油 的 比 價 以 及 煤 的液 化 技 術(shù) 的 成 熟 程 度 。 從 世 界 范 圍 來 看 ， 由 于 石油 價 格 的 增 長 ， 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 我 國 來 說 ， 目 前 汽 油和 煤 的 比 價 比 國 外 更 有 利 于 發(fā) 展 以 合 成 高 級 汽 油為 主 要 目 的 的 煤 的 液 化

12、。 在 有 煤 地 區(qū) 發(fā) 展 煤 的 液化 還 是 可 以 探 索 的 。 碳 化 學(xué) 是 指 以 分 子 中 只 含 一 個 碳 原 子 的 化 合 物 如一 氧 化 碳 、 二 氧 化 碳 、 甲 烷 、 甲 醇 等 )為 原 料 ，用 化 工 的 方 法 制 造 一 系 列 化 工 原 料 和 燃 料 的 化 學(xué) 。 2 CO =2COC+H2O = COH2 CO+H2O = CO2H2 高溫條件，天然氣重整： CH 4H2O = CO3H2煤汽化的主要反應(yīng)： 三、煤化工和天然氣化工的發(fā)展碳化學(xué) 大 量 的 化 工 產(chǎn) 品 可 以 以 合 成 氣 作 為 起 始 原 料 。 使 用

13、不同 的 催 化 劑 ， 可 以 從 合 成 氣 制 出 不 同 的 有 機 化 合 物 產(chǎn) 物 ，這 就 組 成 了 所 謂 的 合 成 氣 化 學(xué) 。 由 CH4、 CH3OH等 含 一 個 碳原 子 的 分 子 ， 也 可 以 通 過 催 化 反 應(yīng) 直 接 生 成 新 的 化 合 物 。這 就 形 成 了 所 謂 的 甲 烷 化 學(xué) 和 甲 醇 化 學(xué) ， 它 們 都 是 由 一 系列 典 型 的 化 學(xué) 合 成 反 應(yīng) 所 組 成 的 。由 CO加 氫 合 成 一 系 列 化 合 物 的 化 學(xué) 稱 合 成 氣 化 學(xué) 由 甲 烷 直 接 合 成 的 稱 甲 烷 化 學(xué) 由 甲 醇

14、為 原 料 合 成 一 系 列 下 游 產(chǎn) 品 的 為 甲 醇 化 學(xué) 典型例題 v例1：工業(yè)上合成氨的原料氣之一H2有一種來源是取自石油氣，如丙烷。v（1）有人設(shè)計了以下反應(yīng)途徑（假設(shè)反應(yīng)都能進行），你認為最合理的是vA、 D、vB、vC、v（2）按照所選反應(yīng)途徑，理論上用1mol丙烷最多可制得氨 vA、4mol B、4.7mol C、10mol D、2.7mol283 HCHC 極高溫26383 HHCHC 高溫脫氫2283 HCOOHHC 催化劑22283 HCOOHC v（3）所選反應(yīng)途徑最顯著的特點是vA.簡單易行vB.所得H2純度高vC.所得H2產(chǎn)量高vD.可獲得大量熱能 例2：如何用化學(xué)方法檢驗一瓶裂化汽油里是否含有甲苯、二甲苯等芳香烴？寫出實驗步驟。取約5ml汽油，滴加溴水至溴水不褪色為止，再加入適量NaOH溶液除去剩余Br2，分液。取油層液體，滴加酸性KMnO4稀溶液，振蕩。若KMnO4溶液褪色，則說明含有苯的同系物（甲苯、二甲苯）。