第二节资源综合利用环境保护

1第二节资源综合利用环境保护煤.石油和天然气的综合利用21、煤的种类与组成50～60％泥煤50～70％褐煤70～80％烟煤95％无烟煤含C的质量分数煤的种类无烟煤泥煤褐煤(1)煤的种类一、煤的组成和综合利用(2)煤的组成3煤的结构模型42．煤的综合利用方法：煤的干馏、煤的液化、煤的气化目的：获得洁净的燃料和多种化工原料。（1）煤的干馏（煤的焦化）定义：将煤隔绝空气加强热使它分解的过程。主要产品：出炉煤气、粗氨水、粗苯、煤焦油、焦炭5煤干馏的主要产品和用途干馏产品主要成分主要用途出炉煤气焦炉气氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳气体燃料、化工原料粗氨水氨、铵盐氮肥粗苯苯、甲苯、二甲苯炸药、染料、医药、农药、合成材料煤焦油苯、甲苯、二甲苯酚类、萘类染料、医药、农药、合成材料沥青筑路材料、制碳素电极焦炭碳冶金、合成氨造气、电石、燃料7(2)煤的气化目的：把煤转化成清洁能源，提高利用率C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)高温定义：将煤中的有机物及碳转化为可燃性气体的过程。化学变化（3）煤的液化在一定条件下将煤转化为液体燃料煤的直接液化：使煤与氢气作用生成液体燃料。CO+2H2CH3OH催化剂加热加压煤的间接液化：煤CO和H2甲醇等。气化催化剂化学变化9二、天然气的组成及其综合利用天然气主要成分：甲烷。综合应用：一种清洁燃料，可以直接用作燃料。一种重要的化工原料，主要用于合成氨和生产甲醇及分子内含两个或两个以上碳原子的其他有机化合物。资料卡片：甲烷水合物我国的天然气资源很丰富,但分布很不均匀,为了改善我国东部的能源结构,制定了什么计划？10固态：沥青•（1）石油的组成：•由多种碳氢化合物组成的混合物•（2）石油的成分气态：石油气液态：汽油、煤油三、石油的组成及其综合利用•含烃的混合物•按元素来看：碳、氢含量为97%--98%•按物质来看：烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物11(3)石油的综合利用：分馏：将化合物按沸点不同经分馏塔分离裂解：深度裂化催化重整：在加热和催化剂的作用下，将石油中链状烃重新调整结构转化为环状烃注：石油的分馏是物理变化，裂化、裂解、催化重整是化学变化。裂化：将碳原子数较多、沸点较高的烃断裂为碳原子数较少、沸点较低的烃的过程12石油分馏主要在分馏塔中进行，通过分馏可以获得汽油、煤油、柴油等轻质油。有常压分馏和减压分馏两种.1314实验室蒸馏石油的装置温度计蒸馏烧瓶冷凝器接受器（牛角管）碎瓷片15比较蒸馏、分馏、干馏蒸馏分馏干馏操作过程原理目的加热和冷凝加热和冷凝隔绝空气加强热物理变化物理变化复杂的物理变化和化学变化分离精炼加工煤1625%产量提高17石油的裂化：含有不饱和烃,能使溴水褪色,不能用来萃取溴.C16H34C8H18+C8H16十六烷辛烷辛烯催化剂加热加压成分:目的：提高轻质油（特别是汽油）的产量和质量[注意]汽油有直馏汽油和裂化汽油两种.直馏汽油是由石油直接分馏而得的汽油(不含烯烃)；裂化汽油是由重油经裂化而制得的汽油(含有烯烃)。原料：石油分馏产品（重油）18石油的裂解:为了获得更多的短链的不饱和烃（如乙烯、丙烯、丁烯、甲烷、乙烷等），以进行三大合成（塑料、橡胶、纤维）在更高的温度下，使长链烃（石油分馏产物）断裂成乙烯、丙烯等短链烃。目的:原理：C8H18C4H10+C4H8高温C4H10C3H6+CH4高温C4H10C2H6+C2H4高温把链状烃转化成为环状烃的过程.如:苯或甲苯等.催化重整:原料：汽油19分馏、裂化、裂解的对比石油的炼制方法分馏裂化石油的裂解常压减压热裂化催化裂化原理用蒸发冷凝的方法把石油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。主要原料主要产品石油的炼制方法分馏裂化石油的裂解常压减压热裂化催化裂化原理用蒸发冷凝的方法把石油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）主要产品石油的炼制方法分馏裂化石油的裂解常压减压热裂化催化裂化原理用蒸发冷凝的方法把石油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）主要产品石油气汽油煤油柴油重油重柴油燃料油润滑油石蜡沥青抗震性能好的汽油等乙烯、丙烯、甲烷、丁二烯20石油石油的组成各种烃(烷烃、环烷烃、芳香烃)组成的混合物石油综合利用重油汽油石油气煤油柴油常压分馏减压分馏重柴油燃料油润滑油石蜡沥青催化裂化21有机高分子材料天然有机高分子材料：合成有机高分子材料：（简称合成材料）棉花、羊毛、麻、天然橡胶等塑料、合成纤维、合成橡胶合成材料22nCH2=CH2[CH2-CH2]n催化剂聚乙烯塑料nCH=CH2[CH-CH2]n催化剂CH3CH3聚丙烯塑料聚苯乙烯塑料[CH–CH2]nCH=CH2n催化剂(n为聚合度)（单体）练习：氯乙烯的加聚反应方程式方法：将双键改为单键，将原来连在不饱和碳原子上的其它原子（或原子团）写在链节的上方或下方。缩聚反应（资料卡片）23聚氯乙烯塑料聚乙烯塑料聚丙烯塑料聚苯乙烯塑料24聚丙烯：单体：CH2＝CHCH325聚苯乙烯单体：CH2＝CHC6H526聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）单体：CH2＝CCH3COOCH327酚醛塑料单体：苯酚、甲醛28聚四氟乙烯单体：CF2＝CF22930合成纤维31二、环境保护与绿色化学323334被污染的小河35乱扔导致的污染3637二、环境保护与绿色化学环境问题的含义保护环境工作者当前的任务：（1）对环境情况的检测（2）三废的治理（3）寻找源头治理环境的生产工艺要较好地完成这些任务，都离不开化学知识。生态环境破坏环境污染废气（化学燃料燃烧及工厂废气）废水（工业废水、生活废水等）废渣（工业垃圾、生活垃圾等）38传统的化学工业给环境带来的污染已十分严重，目前世界每年产生的有害废物达3亿吨～4亿吨，给环境造成危害，并威胁着人类的生存。有识之士提出了绿色化学的号召，并立即得到了全世界的积极响应。绿色化学的核心就是要利用化学原理从源头减少和消除污染。39绿色化学理念（防治优于治理）核心：利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境造成的污染。又称为“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”。从学科观点看：是化学基础内容的更新。（改变反应历程）从环境观点看：强调从源头上消除污染。（从一开始就避免污染物的产生）从经济观点看：它提倡合理利用资源和能源，降低生产成本。（尽可能提高原子利用率）热点：原子经济性——反应物原子全部转化为最终的期望产物，原子利用率为100%40人类保护伞的洞——臭氧层被破坏空中死神——酸雨全球变暖——温室效应光化学烟雾无形杀手——居室污染环境污染的类别：1、大气污染：来自工业废气，汽车尾气，生活废气（硫与氮的氧化物，碳氧化物，氮氢化物，卤素化合物，放射性）41催化剂22N2CO2NO2CO催化剂222167CO7OH8O11HC催化剂22CO2OCO2汽车尾气催化转化原理422、水污染：来自工业废水、生活废水(无机物,重金属盐类,营养物有机物,洗涤剂,石油)·水体富营养化（N、P、K、S的化合物）·（生活污水、农田排水、化肥、合成洗涤剂、工业废水引起藻类、浮游生物暴发性繁殖——赤潮、水华）43水华是淡水中的一种自然生态现象，是由于水的富营养化引起藻类（如蓝藻、绿藻、硅藻等）的迅猛生长，水一般呈蓝色或绿色。淡水中“水华”造成的最大危害是：饮用水源受到威胁，藻毒素通过食物链影响人类的健康，蓝藻“水华”的次生代谢产物MCRST能损害肝脏，具有促癌效应，直接威胁人类的健康和生存。44赤潮是由于海水中浮游藻类、原生动物或细菌异常增殖或聚集而引起海水变色的现象。实际上，赤潮并不一定都是红色的，它可因引发赤潮的生物种类和数量不同而呈现出不同颜色。45水！1998摩洛哥干旱羊上树屡次经受干旱考验的摩洛哥山羊学会了在没有草吃的时候爬上树吃树叶。46重金属污染：如汞、镉、铅、铬、砷猫自杀事件——水俣病（汞污染）骨骼畸形变脆——骨痛病（镉污染）智力发展隐性杀手——铅污染3、土壤污染来自工业垃圾、生活垃圾、废水、化肥、农药残留(Cl,P,S)、放射物质残留4、噪声污染5、辐射污染6、食品污染：472月02日：国际湿地日3月22日：世界水日4月22日：地球日5月31日：世界无烟日6月05日：世界环境日6月17日：世界防治荒漠化和干旱日7月11日：世界人口日9月16日：国际保护臭氧层日10月4日：世界动物日10月16日：世界粮食日12月29日：国际生物多样性日世界环境日把保护生态环境看成自己的神圣使命，正成为世界上越来越多人的共识。请看---48太阳能汽车49原子经济性反应高选择性反应无毒无害原料可再生资源安全的生产工艺提高能源的利用率应用无毒无害的溶剂应用无毒无害的催化剂环境友好产品（安全、能降解、可再利用）绿色化学应用于科学研究123456750原子利用率和产率原子利用率=预期产物的相对分子质量全部生成物的相对分子质量综合×100%产率=期望产物的实际质量期望产物的理论质量×100%100%投入反应物的总质量已反应掉的反应物质量转化率51原子利用率＝25.4%化合反应的原子利用率＝100%52化学与可持续发展自然资源化学变化获得有用物质获得能量综合利用自然资源环境保护人自然▲人自然▲53保护环境从我做起