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化学与能源--能源概述

石油为工农业、运输业、国防提供了重要燃料和其他化工 产品,石油产品数以千计,与人们的生活息息相关,因此称 为“工业的血液”。石油常跟天然气共存。
如果你控制了石油,你就控制了所有国家;如果你控制了 粮食,你就控制了所有的人;如果你控制了货币,你就控制 了整个世界。——基辛格(当代美国著名外交家、国际问题 专家,1973年诺贝尔和平奖获得者。)
无铅汽油不等于无害汽油无铅汽油中只含有来源于原油 的微量的铅,一般每升汽油为百分之一克
氧气不足、高温高压下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分 转化为可燃性气体,煤的气化涉及到10个基本反应,
化肥厂合成氨, 需要H2,可 利用④、⑥, 供居民使用可 利用⑦, ④ 不安全。可根 据不同的目的, 调节煤、空气、 水的比例,
b 煤的焦化(干馏)---将煤置于隔绝空气的封闭炼焦炉内加热, 煤分解成固态的焦炭、液态的煤焦油和气态的焦炉气。 焦炭---主要用于炼铁,还可用于制造电石、电极。 煤焦油---黑色油状液体,含苯、酚、萘、蒽等重要化工原 料。 焦炉气---含H2、CO、CO2、CH4、C2H4、NH3、H2S 等。
C 煤的液化(人造石油)---原理:煤、石油都含C、H、O, 但煤的分子量是石油的十倍,所以,煤加热裂解,由大变小, 得到燃料油,仍在试验阶段。
• 综上所述,煤是能源,也是重要的化工原料,我国是世界上 最大的耗煤国家,但70%的煤都是直接烧掉,浪费资源,也 污染环境,积极开展煤的综合利用十分必要
四 石油和天然气
二 碳的化学
目前全世界使用的能源90% 取自化石燃料,即煤炭、石油和 天然气,碳(C)是它们的主要组成元素,已知化合物的种类 超过1000万种,含碳的化合物约占90%,含碳化合物(CO、 CO2、NaCO3)为无机物,绝大多数为有机化合物,它们 难溶于水、熔点低、容易燃烧。
三 煤炭及其综合利用
1 世界的煤炭资源分布不均匀,对大多数埋藏在北纬30°以上, 储量前苏联最多,美国第二,我国第三(最南端的曾母暗沙 北纬4度、最北端的漠河 53度)。
2 煤的形成 煤是古代植物遗骸埋藏在地下,经过漫长的时间,处于空气 不足的条件下逐渐形成的,历时万万年或者是千万年,短时 间内无法重演,所以煤是不可再生能源。 形成过程:植物残骸堆积、深埋、脱水,形成泥煤,继续失 水,形成褐煤、之后形成烟煤、无烟煤。
3 煤的能量来自于太阳能 植物光合作用吸收太阳能,储存了能量,煤化过程释放能 量,但在空气不足条件下,碳不能完全变成CO2,而以碳原 子的形式固定下来。
一次能源:在自然界中可直接取得不必改变其基本形态的能源,如煤炭、天然气、 水能等。
二次能源:由一次能源经过加工或转换成另一种形态的能源产品,如电力、焦炭、 汽油、柴油、煤气等。
常规能源:即传统能源,已经大规模生产和广泛利用的能源,如煤炭、石油、天 然气、核能等一次性非再生的常规能源,而水电属于再生能源,只要河水不干涸, 发电不会停止,而煤炭、石油、天然气经千百万年形成,短期内不会再生,因而 为非再生能源。
• 1 石油主要的含油带集中在北纬20°--48°之间,中东 地区已探明的石油储量占世界的60%以上。
• 2 石油的形成
• 石油是远古时代沉积在海底湖泊中的动植物的遗体, 在海洋条件作用下经过千百万年的漫长转化过程而生 成。
3 石油的重要性
石油是国家现代化建设的战略物资,许多国际争端往往同石 油资源有关,现代生活中的衣食住行直接或间接地都与石油 有关。
OPEC—沙特阿拉伯、伊朗、伊拉克、科威特等13个国家成 立了“石油输出国组织欧佩克(OPEC)”。
石油危机
பைடு நூலகம்
4 石油的组成元素
天然气的主要成分是甲烷(CH4),还有少量的乙烷和丙烷,它 和石油伴生,一般每吨石油大概伴有1000立方米的天然气。 天然气是最“清洁”的燃料,燃烧产物为CO2和H2O,都 是无毒物质,且管道输送也很方便。
93号汽油,辛烷值为93,表示它的抗震性能与93%异辛烷 7%正庚烷的混合物相当(并非一定含93%异辛烷) 辛烷值是汽油抗暴性能的间接量度 提高汽油辛烷值的方法: 1.提高异辛烷的含量(铂铼重整)--直链烃变成带支链的烷 烃异构体; 2.加少量的四乙基铅[Pb(C2H5)2]—1升汽油中加入1ml, 辛烷值可提高10-12。 尾气中的微量含铅混合物已成公害,高度的潜在致癌性。大 气中的铅含量很高,其中97%来自于汽车尾气的排放,目 前市场上主要无铅汽油。
4 煤的化学组成
可用C135H96O9NS表示。 5 煤燃烧的污染问题
煤在我国能源消费结构中占据首位,其大部分是直接燃烧 掉了,热效率利用不高且有环境污染。直接烧煤形成的CO2 是全球温室效应的罪魁,而SO2和NOX是造成酸雨的祸首。 因此,煤炭的综合利用具有很大的经济价值和实际意义。
6 煤的合理利用方法 a 煤的气化—以煤为原料,以氧气、水蒸气作为气化剂,在
无铅汽油与无铅抗爆剂
目前,取代四乙基铅的物质主要有:芳香烃类、甲基叔丁基 醚[MTBE,CH3O(CH3)3]、三乙基丁醚、三戊基甲醚、羰基 锰(MMT)、醇类等,其中以MTBE用量最大。
被誉为汽车“绿色食品”的无铅汽油,一般是加入了甲 基叔丁基醚作为高辛烷值组分。MTBE在汽油中浓度高达 15%,因此有学者认它是汽油的一种基本组分。这种组分 可以改善汽油的蒸发性能,可提高汽油燃烧效率、增加辛烷 值、减少尾气中一些有害物质的排放,对汽车的启动加速以 及减少发动机活塞磨损和耗油量。无论是国内还是国外, MTBE的使用量都相当大。据报道,美国年产量近2000万 吨,我国年产量也达30多万吨。MTBE的燃烧产物为二氧 化碳和水,与其他成分相比安全性较高。
5 石油的炼制 未经处理的石油称为原油,必须经过多步炼制才能使用。主 要有分馏、裂化、重整、精制等。
汽油性能的表征——辛烷值
汽油质量用辛烷值表示,因为汽油燃烧时有爆炸性,会降低 汽油的使用效率,其中以C7-C8为主,抗震性能最好的是异 辛烷,将其辛烷值定标为100,抗震性最差性为正庚烷,定 其辛烷值为0。
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