资源综合利用环境保护
第四章
化学与自然资源的开发利用
第二 节
资源综合利用 环境保护
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一、煤、石油和天然气的综合利用
1、从煤、石油和天然气中获得基本化工原料
(1)煤的组成
无机物 Si Al Ca Fe 污 煤渣
C 元素为主
染
有机物
环
H 、N、S、O 境 COx NOx SO2
等元素— 少量
等烟尘
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d、石油催化重整 通过结构的重新调整,使链状烃 转化为环状烃。
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(3)生产合成材料 ①原料: 石油、煤、天然气 ②合成材料基本特征: 相对分子质量很大,属于高分子化合物 ③合成材料的合成原理: 加聚、缩聚 例如:乙烯合成聚乙烯 丙烯合成聚丙烯
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CH2 =CH2 +
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二、环境保护与绿色化学
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被污染的小河
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乱扔导致的污染
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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。
分子化合物,同时还生成小分子(如水、
氨等分子)的反应。
OH
O
OH H
n + n H-C-H 苯酚 甲醛
C + n H2O Hn 酚醛树脂
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如:氨基酸以缩聚反应生成 蛋白质, 对苯二甲酸和乙二 醇以缩聚反应生成涤纶 “神州”五号航天员穿的航 天服,是用一种特殊的高强 度涤纶制成的(头盔和手 套除外)
塑料的主要成分是合成树脂,其中还 添加了某些特定用途的添加剂(如提高塑 性的增塑剂、防止老化的防老化剂);有 些热塑性塑料(聚乙烯塑料),可以反复 加工,多次使用;有些热固性塑料(电 木),一旦加工成型就不会受热熔化。
常见的塑料:聚丙烯、聚苯乙烯、聚 甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)、酚醛塑料 (电木)、聚四氟乙烯(塑料王)等。
2 、以煤、石油、天然气为原料生产合成材料 (1)天然气的组成及其综合利用
天然气主要成分是甲烷。天然气是一种清 洁燃料,可以直接用作燃料。p96
天然气的综合利用 p96 天然气既是一种清洁的化石燃料,更是一种 重要的化工原料,作为化工原料,它主要用于合
成 氨和生产 甲醇等。天然气化工以含一个碳原
子的甲烷为原料,通过化学变化形成含两个或多 个碳原子的其他有机化合物。实现天然气的有效 转化是一项具有挑战性的课题。
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a、石油的分馏 ·利用原油中各组分的沸点不同将复杂的
混合物分离成简单混合物的过程。p96 b、石油的催化裂化 (1)裂化的目的:提高轻质液体燃料的产量。 (2)裂化的原理:
在催化剂的作用下将含碳原子多的重油 (烃)断裂成碳原子较少的烃的过程。
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c 、石油裂解(深度裂化) 裂解的目的: 获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化 工基本原料。
4.生产出有利于环境保护、社区安全 和人体健康的环境友好的产品。
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·绿色化学给化学家提出了一项新 的挑战,国际上对此很重视。 1996年,美国设立了“绿色化学挑 战奖”,以表彰那些在绿色化学领 域中做出杰出成就的企业和科学 家
CH2 =CH2 + CH2 =CH2 + ……
[ CH2—CH2 ]n (聚乙烯)
nCH2=CH2 催化剂
[ CH2—CH2 ]n
(单体)
(链节) (n 为聚合度)
nCH2=CHCH3 催化剂 [ CH2—CH ]n
丙烯
聚丙烯 CH3
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·缩合聚合反应(缩聚反应)
单体间(小分子)相互反应而成高
(2)煤的干馏 将煤隔绝空气加强热使其分解的过程,
叫做煤的干馏(煤的焦化) ·煤干馏的主要产物:
焦炉气、粗氨水、粗苯、煤焦油、焦炭
(3)煤的气化 在一定条件下把煤及其干馏物转化为
可燃性气体过程,主要反应是碳与水蒸气 反应生成水煤气(CO、H2) 。
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(4)煤的液化
在一定条件下将煤转化为液体 燃料——又称人造石油,可继续精 制成汽油、柴油、液化石油气、甲 醇。在石油资源日益减少的情况下,
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合成材料概况:
随着人类不断的文明和进步,人对天然材料 的利用已不能满足很多方面的需要,于是就发生 了一场材料的革命 — 人工合成材料;
合成材料的原料丰富、制造加工简单,性 能千变万化;
塑料、合成纤维、合成橡胶称为三大合成 材料。 黏合剂、涂料也属于合成材料。
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煤的液化具有十分诱人的前景。
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(4)煤的液化 ①煤的直接液化: ·使煤与氢气作用生成液体燃料。 ②煤的间接液化: ·先将煤转化为CO和H2,再在催化剂作 用下合成甲醇等。 CO + 2H2催化剂 CH3OH 甲醇常温下为液体,可以燃烧,还可 代替汽油作内燃机的燃料。
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(2)石油的组成及其综合利用 ①石油的成分:
石油主要是由多种碳氢化合物组成的混合物。
按元素来看:碳、氢含量为97%--98%
按物质来看:烷烃、ห้องสมุดไป่ตู้烷烃、芳香烃的混合物
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②石油炼制: a、石油的分馏 b、石油的催化裂化 c 、石油裂解(深度裂化) d、石油催化重整
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资源综合利用环境P保护102[思考与交流]
·绿色化学又称环境友好化学, 它的主要特点是: 1.充分利用资源和能源,采用无 毒、无害的原料; 2.在无毒、无害的条件下进行反 应,以减少废物向环境排放;
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3.提高原子的利用率,力图使所有作 为原料的原子都被产品所消纳,实 现“零排放”
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聚丙烯 单体: CH2=CHCH3
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聚苯乙烯 单体:
CH2=CH C6H5
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聚甲基丙烯酸甲酯 单体:
CH2=C COOCH3 CH3
有机玻璃
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酚醛塑料 单体:
苯酚、甲醛
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聚四氟乙烯 单体:
CF2=CF2