1、师说微讲台师说微讲台主讲教师：张永朔主讲教师：张永朔四川 人教版石油、煤和天然气的综合利用石油、煤和天然气的综合利用教学目标教学目标教学目的：1.掌握煤、石油和天然气等综合利用中基本的化学原理。2.通过调查讨论煤、石油和天然气等综合利用的最新进展。3.了解我国基本化工的生产资源、基本化工产品的主要种类和发展概况。教学重点、难点：煤、石油和天然气等综合利用中基本的化学原理。探究建议：1.收集资料：海水、煤、石油和天然气等资源的综合利用。2.绘制图表：石油化工或其他化工的主要原料、过程和产品3.讨论：资源的循环利用、能源的优化应用、环境的源头治理对可持续发展的意 义。4.调查当地固体废弃物（如粉煤
2、灰）的回收和利用情况，讨论存在问题的解决途径。课时划分：一课时石油、煤和天然气的综合利用石油、煤和天然气的综合利用 内容：石油主要是由各种_所组成的混合物。石油的大部分是液态烃，同时在液态烃里溶有少量的气态烃和固态烃。石油主要含有碳和氢两种元素，同时还含有少量的硫、氧、氮等元素。一方面是将石油中的混合物进行一定程度的分离一方面是将石油中的混合物进行一定程度的分离使它们物尽其用；另一方面。使它们物尽其用；另一方面。将含碳原子数较多的烃将含碳原子数较多的烃转变为含碳原子数较少的烃作为化工原料，以提高石转变为含碳原子数较少的烃作为化工原料，以提高石油的利用价值。油的利用价值。石油和天然气石油和天然气
3、烷烃、环烷烃和芳香烃石油炼制目的是什么？石油炼制目的是什么？石油和天然气石油和天然气汽油汽油 C5C11煤油煤油 C11C16柴油柴油 C15C18常压蒸馏常压蒸馏塔塔重油重油 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化裂化催化裂化石油气石油气 C4以下以下Liquid petroleum gasLPG原油原油石油和天然气石油和天然气器器尾接管尾接管2.所需要的仪器：所需要的仪器：蒸发冷凝收集蒸馏烧瓶不能直接加热蒸馏烧瓶不能直接加热球位于蒸馏烧瓶支管口下沿球位于蒸馏烧瓶支管口下沿防止爆沸防止爆沸
4、冷凝水下进上出，先加热冷凝水下进上出，先加热再通冷凝水再通冷凝水三、石油分馏的实验操作 原理：两种或多种沸点相差较大且互溶的液体两种或多种沸点相差较大且互溶的液体混合物，要进行分离时，常用蒸馏（或混合物，要进行分离时，常用蒸馏（或分馏）的分离方法。分馏）的分离方法。注意：注意：碎瓷片：碎瓷片：防止液体暴沸防止液体暴沸温度计：水银球应处于支管口处水银球应处于支管口处冷凝管进出水原则冷凝管进出水原则：下进上出下进上出1616世纪欧洲的酒精蒸馏装置世纪欧洲的酒精蒸馏装置 分馏分馏常压分馏常压分馏减压分馏减压分馏原油原油重油重油减压减压常压常压燃料油燃料油润滑油润滑油分分 馏馏把石油把石油分成不分成不
5、同沸点同沸点范围的范围的产品产品例1.以下实验装置一般不用于分离物质的是()D例2.现有三组溶液：汽油和氯化钠溶液39%的乙醇溶液氯化钠和单质溴的水溶液，分离以上各混合液的正确方法依次是()A分液、蒸馏、萃取B萃取、蒸发、分液C分液、萃取、蒸馏 D蒸馏、萃取、分液A重油重油：汽油柴油汽油柴油 石油通过分馏获得的石油通过分馏获得的_等轻质油的产量比较低，等轻质油的产量比较低，仅占石油总产量的仅占石油总产量的 左右。但社会需求量大的正是这些轻质左右。但社会需求量大的正是这些轻质油，为了提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量，还可以采油，为了提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量，还可以采用裂化的方
6、法从重油中获取轻质油用裂化的方法从重油中获取轻质油。裂化就是在一定的条件下，将相对分子质量较大、沸点较高的烃裂化就是在一定的条件下，将相对分子质量较大、沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃的过程。断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃的过程。例如，在加热、例如，在加热、加压和催化剂存在的条件下，十六烷裂化为辛烷和辛烯：加压和催化剂存在的条件下，十六烷裂化为辛烷和辛烯：裂化有裂化有热裂化热裂化和和催化裂化催化裂化。石油和天然气石油和天然气汽油、煤油、柴油汽油、煤油、柴油2525 十六烷十六烷 辛烷辛烷+辛烯辛烯石油的裂化石油的裂化热裂化热裂化C16H34C8H18+C8H16十六烷十六
7、烷辛烷辛烷辛烯辛烯C8H18C4H10+C4H8C4H10C2H6+C2H4C4H10CH4+C3H6C4H8C2H4+C2H4热裂化产生的汽油质量不够高,还常会发生结焦现象催化裂化催化裂化热裂化热裂化催化裂化催化裂化目的目的:目的目的:缺点：温度过高，发生结焦现象缺点：温度过高，发生结焦现象催化剂：催化剂：硅酸铝，分子筛硅酸铝，分子筛（铝硅酸盐）（铝硅酸盐）石油和天然气石油和天然气提高汽油的产量提高汽油的产量提高汽油的质量和产量提高汽油的质量和产量 为获得有机化工的基本原料。在石油化工生产过程里，常用石为获得有机化工的基本原料。在石油化工生产过程里，常用石油分馏产品（包括石油气）作原料，油分
8、馏产品（包括石油气）作原料，采用比裂化更高的温度采用比裂化更高的温度（700800，有时甚至高达，有时甚至高达1000以上），使具有长链分子的烃以上），使具有长链分子的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。工业上把这种方法叫做石油的裂解。业上把这种方法叫做石油的裂解。所以说裂解就是深度裂化，以获所以说裂解就是深度裂化，以获得短链不饱和烃为主要成分的石油加工过程。石油裂解的化学过程得短链不饱和烃为主要成分的石油加工过程。石油裂解的化学过程是比较复杂的，生成的裂解气是一种复杂的混合气体，它除了主要是比较复杂的，生成的裂解
9、气是一种复杂的混合气体，它除了主要含有乙烯、丙烯、丁二烯等不饱和烃外，还含有甲烷、乙烷、氢气、含有乙烯、丙烯、丁二烯等不饱和烃外，还含有甲烷、乙烷、氢气、硫化氢等。裂解气里烯烃含量比较高。因此，常把乙烯的产量作为硫化氢等。裂解气里烯烃含量比较高。因此，常把乙烯的产量作为衡量石油化工发展水平的标志。把裂解产物进行分离，就可以得到衡量石油化工发展水平的标志。把裂解产物进行分离，就可以得到所需的多种原料。这些原料在合成纤维工业、塑料工业、橡胶工业所需的多种原料。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。等方面得到广泛应用。石油和天然气石油和天然气裂解裂解定义：定义：使具有长链分子
10、的烃在使具有长链分子的烃在700度以度以上高温时断裂成短链的烃的过程叫裂解上高温时断裂成短链的烃的过程叫裂解目的：目的：生产短链不饱和烃如工业生产短链不饱和烃如工业“三烯三烯”的产量作为衡量石油化工发展水的产量作为衡量石油化工发展水平的标志平的标志用途：用途：合成纤维，塑料，橡胶等合成纤维，塑料，橡胶等石油和天然气石油和天然气三烯是指哪些物质？三烯是指哪些物质？乙烯、丙烯、丁二烯乙烯、丙烯、丁二烯乙烯乙烯裂化、催化裂化、裂解的对比裂化、催化裂化、裂解的对比石油的炼石油的炼 制制方法方法分馏分馏裂化裂化石油的裂解石油的裂解常压常压减压减压热裂化热裂化催化裂化催化裂化原理原理用蒸发冷凝的方法把石油
11、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、丁二烯石油和天然气石油和天然气 结合在必修化学所学内容，与同学交流：以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乙烯为原料合成那些产品：体会乙烯在工业合成中的价值。中的价值。合成
12、：乙醇、乙醛、乙酸、乙酸乙酯、氯乙烷、聚乙烯等等合成：乙醇、乙醛、乙酸、乙酸乙酯、氯乙烷、聚乙烯等等CH3CH2ClCH3CH2OHCH3CHOCH3COOHCH3COOC2H5CH3CH3CH2=CH2Cl2 光I I石油化工厂的景观石油和天然气石油和天然气无无烟烟煤煤泥煤泥煤褐褐煤煤 阅读，说出煤的主要元素，目前煤的综合利用方法。煤除了主要含碳外还含有少量的煤除了主要含碳外还含有少量的S、P、N、H、O等元素以及无机等元素以及无机矿物质（主要有硅、铝、钙、铁等矿物质（主要有硅、铝、钙、铁等元素）煤是有机物和无机物组成的元素）煤是有机物和无机物组成的复杂混合物复杂混合物煤的综合利用煤的综合利
13、用 1、煤的干馏、煤的干馏（）的过程的过程叫煤的干馏。是一个（叫煤的干馏。是一个（）过程）过程。把煤隔绝空气加强热使它分解把煤隔绝空气加强热使它分解 石油的分馏是物理变化、煤的干馏是化石油的分馏是物理变化、煤的干馏是化学变化过程。学变化过程。化学变化化学变化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：煤的综合利用煤的综合利用煤的综合利用煤的综合利用煤的综合利用煤的综合利用干馏产品干馏产品主要成分主要成分主要用途主要用途出炉煤气出炉煤气焦炉气焦炉气氢气、甲烷、氢气、甲烷、CO、乙烯、乙烯气体燃料、化工原料气体燃料、化工原料粗氨水粗氨水氨、氨盐氨、氨盐氮肥氮肥粗苯粗苯苯、甲苯、二甲苯苯
14、、甲苯、二甲苯炸药、染料、医药等炸药、染料、医药等煤焦油煤焦油苯、甲苯、二甲苯苯、甲苯、二甲苯酚类、萘酚类、萘染料、医药、合成材染料、医药、合成材料料沥青沥青筑路材料、制作电极筑路材料、制作电极材料材料焦炭焦炭碳碳电石、燃料、冶金等电石、燃料、冶金等 为了预防或减少煤燃料对环境和人体健康为了预防或减少煤燃料对环境和人体健康带来的危害，近二三十年来，世界各国大力带来的危害，近二三十年来，世界各国大力开展了对煤利用新技术的研究，其中主要包开展了对煤利用新技术的研究，其中主要包括对煤的液化和汽化技术。煤的汽化和液化括对煤的液化和汽化技术。煤的汽化和液化就是使煤变成清洁能源的有效途径，与此同就是使煤变
15、成清洁能源的有效途径，与此同时煤的燃烧效率等也得到提高时煤的燃烧效率等也得到提高 2 2、煤的汽化与液化、煤的汽化与液化煤的综合利用煤的综合利用（1）汽化 煤的汽化就是将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程。煤汽化的主要化反应是指碳和水蒸气的反应。C+H2O=COH2 这是一个吸热反应，所需热量一般都由同时进行的碳的燃烧反应来提供。CO2=CO2 碳燃烧时可以使用空气，也可以使用氧气，但得到的煤气成分、热值及用途都不同，分别叫低热值气和中热值气。中热值气在适当催化剂的作用下，又可以转变成高热值气。即把中热值煤气里的CO和H2用催化剂合成甲烷。CO3H2 CH4H2O煤的综合利用煤的综合利用 直接
16、液化是把煤和适当的溶剂混合后，在高温、高压和有催化直接液化是把煤和适当的溶剂混合后，在高温、高压和有催化剂的条件下，使煤与氢气作用生成液体燃料。剂的条件下，使煤与氢气作用生成液体燃料。间接液化是先把煤转化成一氧化碳和氢气，然后再经过催化合间接液化是先把煤转化成一氧化碳和氢气，然后再经过催化合成得到烃类燃料、醇类燃料及化学品等。成得到烃类燃料、醇类燃料及化学品等。(2)(2)液化液化 煤的液化是将煤转化为液体燃料的过程。煤的液化可以煤的液化是将煤转化为液体燃料的过程。煤的液化可以分为直接和间接两个途径。分为直接和间接两个途径。煤的综合利用煤的综合利用 把煤粉和煤液化过程中产生的油跟氢气混合，在高
17、温下经催化把煤粉和煤液化过程中产生的油跟氢气混合，在高温下经催化剂催化，进行加氢解聚反应，同时脱去硫、氮、氧等原子，生成剂催化，进行加氢解聚反应，同时脱去硫、氮、氧等原子，生成固固-液混合物的油、液化的煤以及含有未液化的煤和炭等固态物质。液混合物的油、液化的煤以及含有未液化的煤和炭等固态物质。经过分离可以得到油，成为低氢、低硫的重质液体燃料。经过分离可以得到油，成为低氢、低硫的重质液体燃料。间接液化的气化间接液化的气化-液化法液化法 首先把煤气化为首先把煤气化为H H2 2、COCO和和CHCH4 4。用催化剂把气态物质转变为液态。用催化剂把气态物质转变为液态。nCOnCO2nH2nH2 2(
18、CH(CH2 2)n)nnHnH2 2O O 2nCO 2nCOnHnH2 2(CH(CH2 2)n)nnCOnCO2 2 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液化技术的成熟程度。从世界范围来要、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，由于石油价格的增长，液化技术的日臻成熟，煤液化工业的再看，由于石油价格的增长，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，目前汽油和煤的比价比国外更有利度兴起是可能的。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
19、汽油为主要目的的煤的液化。在有煤地区发展煤于发展以合成高级汽油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。的液化还是可以探索的。煤的综合利用煤的综合利用一碳化学是指以分子中只含一个碳原子的化合物如一氧化碳、二一碳化学是指以分子中只含一个碳原子的化合物如一氧化碳、二氧化碳、甲烷、甲醇等氧化碳、甲烷、甲醇等)为原料，用化工的方法制造一系列化工原为原料，用化工的方法制造一系列化工原料和燃料的化学。料和燃料的化学。2 CO=2COC+H2O=COH2 CO+H2O=CO2H2 高温条件，天然气重整：高温条件，天然气重整：CH4H2O=CO3H2煤汽化的主要反应：三、煤化工和天然气化工的
20、发展三、煤化工和天然气化工的发展一碳化学一碳化学煤化工和天然气化工的发展煤化工和天然气化工的发展一碳化学一碳化学 大量的化工产品可以以合成气作为起始原料。使用不同的催化剂，可以从合成气制出不同的有机化合物产物，这就组成了所谓的合成气化学。由CH4、CH3OH等含一个碳原子的分子，也可以通过催化反应直接生成新的化合物。这就形成了所谓的甲烷化学和甲醇化学，它们都是由一系列典型的化学合成反应所组成的。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 由甲醇为原料合成一系列下游产品的为甲醇化学煤化工和天然气化工的发展煤化工和天然气化工的发展一碳化学一碳化学CO、CO2、C2H4
21、、C2H6 CO+2H2 CH3OH2CO+4H2 C2H4+2H2OCH4+O2 CO、CO2、C2H4、C2H6 典型例题典型例题 例3：工业上合成氨的原料气之一H2有一种来源是取自石油气，如丙烷。（1）有人设计了以下反应途径（假设反应都能进行），你认为最合理的是（）A.B.C.D.28343HCHC极高温26383HHCHC高温脱氢2283733HCOOHHC催化剂22283433HCOOHCC石油、煤和天然气的综合利用石油、煤和天然气的综合利用（3）所选反应途径最显著的特点是（）A.简单易行 B.所得H2纯度高 C.所得H2产量高 D.可获得大量热能C石油、煤和天然气的综合利用石油、煤和天然气的综合利用（2）按照所选反应途径，理论上用1mol丙烷最多可制得氨()A.4mol B.4.7mol C.10mol D.2.7molB 例4：如何用化学方法检验一瓶裂化汽油里是否含有甲苯、二甲苯等芳香烃？写出实验步骤。取约5 mL汽油，滴加溴水至溴水不褪色为止，再加入适量NaOH溶液除去剩余Br2，分液。取油层液体，滴加酸性KMnO4稀溶液，振荡。若KMnO4溶液褪色，则说明含有苯的同系物（甲苯、二甲苯）。石油、煤和天然气的综合利用石油、煤和天然气的综合利用归纳总结石油石油裂化（热裂化和催化裂化）和石油的裂解石油的分馏煤煤的干馏煤的气化和液化作业：相关的练习
