第六节石油的分镏和煤的综合利用

第六节石油的分镏和煤的综合利用石油的分馏主要学习石油的分镏和煤的综合利用石油的分馏一、石油——工业的血液石油化工(图)是一种黑色或暗深棕色的粘稠的油状液体混合物，不溶于水，有特殊气味，密度小于水，没有一定的熔点和沸点。1、组成元素：除C、H元素外，还含有少量的O、N、S等元素2、组成化合物：主要是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃所组成的混合物，3、状态：大部分是液态烃，同时溶有少量的气态烃、固态烃。没有固定的沸点.注意：石油的化学成分随产地的不同而不同。1、石油概述2、石油的炼制实验室蒸馏石油蒸馏烧瓶冷凝管牛角管(尾接管)锥形瓶温度计酒精灯铁架台冷凝水出口冷凝水进口铁圈、石棉网石油蒸馏如右图所示，将100mL石油注入到蒸馏烧瓶中，再加入几片碎瓷片以防石油暴沸。然后加热，分别收集60℃～150℃和150℃～300℃时的馏分，就可以得到汽油和煤油。1、蒸馏烧瓶中液体体积不得超过容积的2/32、加少量瓷片，以防止液体在沸腾时剧烈跳动(暴沸)3、因是测定气体的温度，所以温度计的水银球不能插入液体中应把温度计的水银球与烧瓶的支管口相平行(或相切)4、冷凝水要从低处向高处逆流，却不可颠倒石油蒸馏应注意事项原理：各种纯净物都有自已固定的熔、沸点，当加热时，沸点低的物质先挥发变成气态，沸点高的物质不易挥发，而仍留在液体内，从而达到分离的目的。注意：①蒸馏与分馏的原理是一致的，都是物理变化，混合物▲气体冷凝液体气化蒸馏与分馏石油是烃的混合物，因此没有固定的沸点。含碳原子数越少的烃，沸点越低。因此，在给石油加热时，低沸点的烃先汽化，经过冷凝液化后分离出来。随着温度的升高，较高沸点的烃再汽化，经过冷凝液化后，又分离出来。这样不断地加热汽化和冷凝液化，就可以把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物。这种方法就是石油的分馏。分馏出来的各种成分叫做馏分。每一种馏分仍然是多种烃的混合物。(1)石油的分馏在炼油厂中分馏石油的原理与上述实验是一样的，只是设备大、精度高，能进行连续生产。工业上分馏石油是在分馏塔内进行的。石油经过分馏及对某些馏分的进一步加工精制，就可以得到一系列石油分馏的产品。石油分馏产品及用途示意图（常压分馏）原油分馏塔石油气(含C4以下烃)汽油(含C5～C11的烃)煤油(含C11～C16的烃)柴油(含C15～C18的烃)重油(含C20以上的烃)重油润滑油(含C15～C20的烃)凡士林液态烃和固态烃的混合物；石蜡(含C20～C30的烃)沥青(含C30～C40的烃)（减压分馏）注意：减压分馏是利用外界压强越大，物质的沸点越高的原理，降低分馏塔里的压强，使重油在低温下能充分分馏，防止重油在高温下炭化结焦。（直馏汽油）石油的炼制石油分馏炼油厂石油的裂化目的：提高汽油的产量和质量；原理：在一定条件下，将相对分子质量较大的烃断裂为相对分子质量较小的烃的过程；类型：热裂化（500℃）和催化裂化C16H34催化剂加热、加压C8H18辛烷+C8H16辛烯故裂化汽油中含有不饱和烃。原料：重油或石蜡*(2)石油的裂化和裂解石蜡油分解实验目的：为了获得更多的短链的不饱和气态烃(主要是乙烯)衡量石油化工发展水平的重要标志原理：采用比裂化更高的温度(700℃--1000℃)，把具有长链的分子烃断裂成各种短链的气态烃的过程。深度的裂化注意：裂解气的成分：主要是乙烯还含有丙烯、异丁烯、甲烷、乙烷、异丁烷、硫化氢和碳的氧化物等。石油的裂解C8H16C4H10+C4H8催化剂△C4H10CH4+C3H6催化剂△C4H10C2H4+C2H6催化剂△丁烷丁烯乙烯乙烷甲烷丙烯*(3)催化重整催化重整就是把汽油里的直链烃类分子的结构“重新进行调整”，使它们转化为芳香烃或具有支链的烷烃的异构体等。CH3CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CHCH2CH2CH2CH3CHCHCCHCHCHCH3催化剂△催化剂△二、煤的综合利用组成元素：主要是碳元素，还含有少量的H、O、N、S、P等元素以及无机矿物质(Si、Al、Ca、Fe等)煤是由有机物和无机物所组成的复杂的混合物。煤的种类：无烟煤(85％～95％)、烟煤(70％～85％)褐煤(50％～70％)、泥煤(约50％)煤的组成介绍组成元素：C、(H、O、N、S、P)组成物质：有机、无机组成的等杂混合物1992—2000年我国原煤产量示意图（单位：亿吨）我国是世界上最大的耗煤国家，但占总产量70％的煤都被直接烧掉，既浪费了资源，又污染了环境。因此，积极开展煤的综合利用是分重要的。原理：把煤隔绝空气加强热使它分解的过程。焦炭：(灰黑色物质)，治金工业炼铁用。粗氨水：用来制氮肥和铵盐。粗苯：提取苯、甲苯、二甲苯煤焦油：黑褐色的油状粘稠物，含芳香族化合物。焦炉气：主分氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳等。干馏产品目的：制备优质焦炭。1、煤的干馏煤的干馏实验装置炼焦炼焦产品和产品的用途炼焦煤干馏的主要产品和用途煤清洁化、高效化的有效途径（1.）煤的气化：把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程。C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)高温主要化学反应是：2、煤气化碳在空气中燃烧碳在氧气中燃烧低热值气：CO、H2、N2中热值气：CO、H2、CH4高热值气：CH4CO+3H2CH4+H2O催化剂（作为燃料气）（煤气、合成氨、甲醇）（合成天然气）2、煤的气化和液化煤的液化：是把煤转化成液体燃料的过程。①直接液化：使煤与氢气作用生成液体燃料②间接液化：先把煤气化成一氧化碳和氢气，然后再经过催化合成，得到液体燃料。煤清洁化、高效化的有效途径煤的气化和液化煤的液化是把煤转化成液体燃料的过程。把煤与适当的溶剂混合后，在高温、高压下（有时还使用催化剂），使煤与氢气作用生成液体燃料。这是把煤直接液化的一种方法。煤还可以进行间接液化。就是先把煤气化成一氧化碳和氢气，然后再经过催化合成，得到液体燃料。例如，煤气化后得到的一氧化碳和氢气，可以用来合成甲醇。甲醇可以直接用作液体燃料。将甲醇掺到汽油中可以代替一部分汽油，作为内燃机的燃料。甲醇还可以进一步加工成高级汽油。煤间接液化前景煤间接液化前景例：丁烷催化裂化时，碳链按两种形式生成两种烷烃和烯烃，如果丁烷的裂化率为90％，又知生成的两种烯烃质量相同，那么裂化后得到的混和气中分子量最小的气体所占体积约为()A.19％B.36％C.40％D.50％A3C4H10→3C2H6+3C2H42C4H10→2CH4+2C3H65C4H10→2CH4+2C3H6+3C2H6+3C2H4▲▲▲图片