数理天地 > 石油、煤和天然气的综合利用

化学
  • 全部
  • 数学
  • 物理
  • 化学
  • 知识讲解
  • 典型例题
  • 精品课件
  • 石油和天然气
  • 煤的综合利用
  • 煤化工和天然气化工的发展(一碳化学)
细品教材
一、石油和天然气
1、石油的成分
(1)元素种类:石油所含的主要元素是碳和氢,同时含有少量的S、O、N等元素.
(2)化合物种类:石油是由各种烷烃、环烷烃、芳香烃组成的混合物.
(3)状态:大部分是液态烃,同时液态烃里溶有少量气态烃和固态烃.
2、石油的炼制
(1)石油的分馏
对石油进行不断地加热和冷凝,把石油分离成不同沸点范围的蒸馏产物,这种方法就是石油的分馏.石油分馏的变化类型属于物理变化.
(2)石油的裂化和裂解
①裂化
裂化是在一定的条件下,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.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.

说明:
a.这里所举的是最简单的例子,实际上石油裂化的反应过程是很复杂的,同一种烃在裂化过程里可以起不同的分解反应.
b.在催化作用下进行的裂化,又叫做催化裂化.现在的石油裂化主要是催化裂化.
c.石油的裂化是继石油的分馏之后的又一种石油炼制方法.在石油裂化的过程中,物质发生的变化主要是化学变化,这种变化也是链烃的断链分解反应.
d.石油分馏、裂化所生产的汽油分别叫做直馏汽油和裂化汽油.由石油分馏和裂化的原理可知,裂化汽油当中含有较多的不饱和烃,这与石油分馏所得的汽油是大不相同的.若用汽油作卤素的萃取剂,要用石油分馏的汽油(叫做直馏汽油),而不可用裂化汽油.
②裂解
裂解是一种更深度的裂化,是将长链分子断裂成短链的气态烃和少量液态烃的过程,是化学变化.
裂解是石油化工生产过程中,以比裂化更高的温度(700℃~800℃,有时甚至高达1000℃以上),使石油分馏产物(包括石油气)中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等短链烃的加工过程.可见,裂解是一种更深度的裂化.石油裂解的化学过程比较复杂,生成的裂解气是成分复杂的混合气体,除主要产品乙烯外,还有丙烯、异丁烯及甲烷、乙烷、丁烷、炔烃、硫化氢和碳的氢化物等.裂解气经净化和分离,就可以得到所需纯度的乙烯、丙烯等基本有机化工原料.目前,石油裂解已成为生产乙烯的主要方法.
3、石油的炼制及产品

4、天然气的利用
天然气是化学工业上生产氢气、乙烯、甲醇、合成液体燃料等的重要原料.
二、煤的综合利用
1、组成成分
主要含C元素,是多种有机物和无机矿物质组成的复杂混合物.
2、分类
无烟煤、烟煤、褐煤、泥煤等.
3、煤的干馏
把煤隔绝空气加强热使其分解.

4、煤的气化和液化
煤的气化是把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程.

煤的液化是把煤转化成液体燃料的过程.
通过煤的气化和液化可以使煤变成清洁能源,并且提高煤的燃烧率.
三、煤化工和天然气化工的发展(一碳化学)
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)为原料,用化工的方法制造产品的化学体系的总称.广义的一碳化学,不仅包括上述四种化合物,还包括如甲醛、甲酸、氢氰酸、甲胺、二氟二氯甲烷等的制造及其衍生物的合成.但通常一碳化学的范畴,主要是指一氧化碳、二氧化碳、甲烷、甲醇四种物质所涉及的有关内容.另外,由于甲烷属于天然气化学;二氧化碳虽然是一种取之不尽,用之不竭的气体,但人们对它的研究还不够,化工上的应用并不多,同时甲烷、二氧化碳及甲醇都可由一氧化碳制造,故狭义的一碳化学就是指一氧化碳化学,或称合成气(CO十H2)化学.
2C+O2=2CO;
C+H2OCO+H2;
CO+H2OH2+CO2;
CH4+H2OCO+3H2O.
如聚甲醛目前已成为工程塑料家族中的一个重要成员.它是由一氧化碳与氢气首先合成甲醇,甲醇再经氧化得到甲醛.甲醛再经聚合即可得到聚甲醛.
典例精析
【例1】甲烷是最简单的烷烃,乙烯是最简单的烯烃,下列物质中,不能用来鉴别二者的是(  ).
A.水
B.溴水
C.溴的四氯化碳溶液
D.酸性高锰酸钾溶液
鉴别物质应从物质的特性入手.乙烯能使溴水、溴的四氯化碳溶液、酸性高锰酸钾溶液褪色,而甲烷不能使这些物质褪色,水不能用来鉴别二者.

A
技术点拨:CH4能与溴蒸气发生取代反应,与溴水不发生反应.

 
【例2】加成反应是有机化学中的一类重要反应,下列属于加成反应的是(  ).
A.甲烷与氯气混合后光照反应
B.乙烯与溴的四氯化碳溶液反应
C.乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色
D.在苯中滴入溴水,溴水褪色
苯与溴发生取代反应的条件:液溴,铁粉作催化剂.甲烷与氯气混合后光照属于取代反应,乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色属于氧化反应,在苯中滴入溴水,溴水褪色属于物理变化;而乙烯与溴的四氯化碳溶液反应属于加成反应.

B

石油的裂化和裂解
学科:化学 学段:高中
内容简介:描述了石油裂解和裂化的相同点和不同点。
石油和天然气
学科:化学 学段:高中
内容简介:描述了对石油两方面的利用:石油炼制和石油化工,以及对天然气的利用。