2020-2021学年高中化学 新人教版选修2 第二单元化学与资源开发利用 课题3 石油煤和天然气的综合利用学案

课题3　石油、煤和天然气的综合利用 1．了解石油的炼制和石油化工中裂化、裂解的概念及石油产品，掌握从石油中获得更多轻质燃油的方法和制取基本有机化工原料的原理。 2．了解天然气的主要成分及用途。 3．了解煤的干馏、气化和液化原理，理解煤的综合利用在我国经济和社会持续发展中的地位和作用。 4．了解一碳化学的含义及一碳化工产品的合成途经。 一、石油和天然气 1．石油的炼制和石油化工 (1)石油的组成：主要是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃所组成的混合物。 (2)石油的冶炼：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，将含碳原子多的烃转变为含碳原子较少的烃作为基本有机化工原料，以提高石油的利用价值。 ①裂化：裂化就是在一定条件下，将相对分子质量较大、沸点较高的烃分解为相对分子质量较小、沸点较低的烃的过程。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：C16H34―→C8H18＋C8H16；裂化的目的：为了提高汽油的产量；裂化有热裂化和催化裂化。 ②裂解：采用比裂化更高的温度，使长链烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃的方法叫做石油的裂解。石油的裂解气是一种复杂的混合气体，它除了主要含有乙烯、丙烯、丁烯等不饱和烃外，还含有甲烷、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衡量一个国家石油化工发展水平的标志之一。 2．天然气的利用 用途 二、煤的综合利用 煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物，主要含C元素，还含有少量的H、N、S、O等元素以及无机矿物质。 1．煤的干馏 (1)定义：将煤隔绝空气加强热使其分解的过程。 (2)主要产品：焦炭、煤焦油、焦炉气、粗氨水和粗苯等。 2．煤的气化和液化 (1)气化：把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程。 主要化学反应方程式：C＋H2O(g)CO＋H2 煤的燃烧可以利用空气，也可以利用氧气，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，化学反应方程式：CO＋3H2CH4＋H2O。 (2)液化：煤的液化是将煤转化为液体燃料的过程，煤的液化分直接液化和间接液化。 ①直接液化：把煤与适当的溶剂混合后，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。 ②间接液化：先把煤转化成一氧化碳和氢气(合成气)，然后再经过催化合成得到烃类燃料、醇类燃料及化学品等。 三、煤化工和天然气化工的发展———一碳化学 1．一碳化学 一碳化学是以分子中只含一个碳原子的化合物(如CO、CO2、CH4、CH3OH等)为原料来合成一系列化工原料和燃料的化学。 2．煤的气化 煤气化的主要反应有：2C＋O22CO、C＋H2O(g)CO＋H2、CO＋H2O(g)CO2＋H2。 3．天然气的重整 天然气重整的反应方程式：CH4＋H2O(g)CO＋3H2。 使用不同的催化剂，从合成气制出不同的产物，叫做合成气化学。 由CH4通过催化反应直接生成新的化合物，叫做甲烷化学。 由CH3OH通过催化反应直接生成新的化合物，叫做甲醇化学。 要点一　石油化工 1．石油的分馏产品及其主要用途 2．石油的各种炼制方法的比较 炼制和加工方法 分馏 裂化 裂解 常压分馏 减压分馏 热裂化 催化裂化 原理 用蒸发和冷凝的方法把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物 在一定条件下，将相对分子质量大、沸点高的烃断裂成小分子的过程 在高于裂化的温度下，将长链分子断裂成短链的气态和少量液态烃的过程 原料 脱水、脱盐的原油 重油 重油 石油分馏产品中的烃 条件 常压加热 减压加热 加热 催化剂、加热 高温 目的 将原油分离成轻质油 将重油充分分离，并防炭化结焦 提高轻质汽油的产量和质量 获取短链气态不饱和烃 主要产品 溶剂油(C5—C8)，汽油(C ... ...