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第二节 化学与资源综合利用 环境保护


石 油 分 馏 示 意 图
3、石油的裂化和裂解 (1)裂化的目的: 提高轻质液体燃料的产量。 (2)裂化的原理: 石油的裂化是 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。 。
(3)裂解: 深度的裂化。
裂解的目的: 获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。
乙烯的产量是一个国家石化水平的标志

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。
塑料
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、你认为应该限制生产、使用聚苯乙烯塑 料快餐盒,还是回收利用?请用必要资料 和数据作为论据。
1、回收利用废旧合成材料主要有三种途径:一是通 过熔融再生重新作成多种有用的材料;二是采用热 裂解或化学处理的方法使其分解,用于制备多种化 工原料;三是将废旧合成材料作为燃料使用。
正方观点举例: 1、生产和使用合成材料可以更加合理的开发和利 用自然资源; 2、生产和使用合成材料可以使利用太阳能变的方 便、经济和实用; 3、用合成材料替代木材、棉花、天然橡胶等,有 利于生态环境的保护。 反方观点举例: 1、生产和使用合成材料等自然界原本没有的物质, 超出环境的自然消化能力,这不是科技的进步, 而是异化和倒退。 2、废旧合成材料的回收和利用并不容易,甚至有 些材料的回收再生成本大大高于制造成本,经济 上考虑根本不合算。 3、天然的东西是最好的,我们应该提倡“回归自
二、环境保护与绿色化学 1、环境:主要是指人类的生存环境。 2、环境问题:主要是指由于人类不合理 开发和利用自然资源而造成生态环境的 破坏,以及工农业生产和人类生活所造 成的环境污染问题。 3、环境污染:人类排放的污染物质超过 了环境的自净能力,引起环境质量发生 不良变化从而危害人类健康和生存的现 象。 因此,要随时进行环境监测!!! 如:水华、赤潮、酸雨、光化学烟
利用化学方法可以控制硫和氮氧化物,进而控制 酸雨等危害。例如:针对我国以煤炭为主、酸雨类型 属于硫酸型的特点,主要采取燃料预脱煤、炉内脱硫 和烟囱排气除硫等措施,用CaCO3、CaO、Ca(OH)2、 NH3、水等吸收脱硫。
CaO+SO2====CaSO3
2CaSO3+O2====2CaSO4 SO2+2NH3+H2O====(NH4)2SO3
柴达木盆地天然气储量突破3000亿立方米
珠海振戎公司已经 与伊朗方面签署协 议,同意在未来25 年向伊朗购买200亿 美元的液化天然气
亚洲最大的天 然气处理厂
阜阳市利用“西气东输”工程天然气门站鸟瞰图
俄天然气 管道通向 中国
德国天然气汽车
液化天然 气公交车
天然气灶
四、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 。
迄今为止,煤、石油、天然气仍是
人类使用的主要能源,同时它们也 是重要的化工原料。如何实现化石 燃料的综合利用,提高利用率,减 少化石燃料燃烧所造成的环境污染, 是人类面临的重大挑战。
1994年中美三大能源产量与消费量比较表
能源
国家
产量 中 国 美 国
石油 天然气 (亿吨) (亿立方米) 1.461 175.6
第二课时
第二课时
背景知识回顾 废气 和 废水 。 1、通常所说的三废是指 废渣 、 2、绿色食品是指 无污染、无公害 的食品, 白色污染是指 塑料垃圾 。
求知课堂互动
一、环境保护 1、在环境问题面前,化学工作者所面临的重要问题 在环境问题日益突出的今天,化学工作者所面临的重 要任务是对 环境情况 的检测、 三废 的治理、寻找从 源头上治理 环境污染的生产工艺。 2、化学在三废治理过程中的重要作用
纤 维
人造纤维:用木材、草类的纤维经 化学加工制成。如黏胶纤维等
合成橡胶
天然橡胶 橡 胶 合成橡胶
通 用 橡 胶 特 种 橡 胶
丁苯橡胶
顺丁橡胶 氯丁橡胶 聚硫橡胶
硅橡胶
思考与交流:
1、目前,回收利用废旧合成材料有很多途 径,请查阅资料了解有哪些途径?并试着 从环境保护和经济成本等方面作出评价。
煤的结构模型
一、煤的综合利用: 腐植煤 2、煤的分类 腐泥煤
按C%
无烟煤95%以上 烟 煤 70%以上 褐 煤 60%~70% 泥 煤 50%~60%
工业上煤 品质的检 测指标:
发热量、挥发分、固 定碳、水分、灰分等
一、煤的综合利用 (1)煤的干馏 ①煤的干馏原理: 把煤隔绝空气加强热使它分解的过程。
高热值气 2CO2(g);△H=-566KJ/mo
;△H=-571KJ/mo 2H2O(l) CO2(g) + 2H2O(l)
△H=-890.3KJ/mol
宜昌煤制气厂
等离子体辅助煤汽化装置
煤 气 储 气 柜
煤 碳 煤 气 化 炉
一、煤的综合利用 (3)煤的液化:
将煤转化液体燃料的过程。 分为直接液化和间接液化。 如:
C(s) + H2O
CO + 2H2
高温
CO(g) + H2(g)
CH3OH(甲醇)
一定 条件
小资料:
最近,美、联邦德国、日三国正式签订协议 合建一个日处理6000吨煤的溶剂精炼煤(称 SRC—Ⅱ方法)的液化示范工厂。用这个方法, 2~3t煤可以产1t汽油(视煤种而异),说明这 项技术已发展到一定的成熟程度。 最近,美国某公司发表了用分子筛作催 化剂把甲醇转化为汽油的专利。这种催化 剂能够有效地控制产物的分子大小的形状, 因此产品中75%直接可以用作高级汽油。
产量提高
25%
4、石油结构的重整 石油在加热和催化剂的作用下,可以通过结构 的重新调整,是链状烃转化为环状烃,如苯或 甲苯等,它们也是重要的化工基本原料。
中海油渤海石油平台
三、天然气的综合利用 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。
800 ℃
800 ℃
再如,机动车辆的尾气排放也同样需要控制, 其中的氮氧化物还是光化学污染的主要成因, 它比硫氧化物的消除难度大,一般采用CH4、H2、 NH3等在Pt、Pd等催化作用下是氮氧化物还原, 转化为N2、CO2、H2O等无害气体。
Pt CH4+4NO2======4NO+CO2+2H2O
400~500 ℃
Pt CH4+4NO======2N2+CO2+2H2O
400~500℃
2、含氮、磷的大量污水任意排向湖泊、水库和近海 海域,会出现水华、赤潮等水体污染问题。你认为 在农村和城市造成的这种水体污染各有什么特点, 并请查阅资料了解有关的污染及治理情况。 工业废水和污水的不适当排放、化肥的不合理 使用以及生活污水的任意排放会造成严重水体 和水源污染。例如,含有大量氮、磷的污水排 向湖泊、水库和近海海域,造成了水体的富营 养化,出现藻类大量繁殖形成赤潮、水华等严 重污染问题。我们日常使用的合成洗涤剂常用 多聚磷酸盐作为助洗剂,在水体中经藻类的微 生物催化后,容易水解为磷酸盐,成为引起水 体富营养化的污染物。
第四章
第二节 资源综合利用 环境保护
第一课时 煤 、石油、天然气的综合利用
背景知识回顾
一、化石燃料 煤、石油和天然气都是古代 动植物遗骸 经过一 系列复杂变化而成的,它们是人们生活中经常使 化石 用的主要燃料,因此人们常称它们为 燃 不可再生 料,是 资源。 二、煤、石油燃烧对环境的影响 1、煤的燃烧对空气的影响 煤燃烧时会排放出 SO2、NO2 等气体和一些烟 尘,它们都是大气的污染物。 2、用石油作燃料,直接燃烧的是石油的加工产 品——汽油、煤油、柴油等,它们燃烧时会排放 出 CO 、 氮的氧化物 、含 铅化合物、未燃烧 的 碳氢 化合物和烟尘等,它们都是大气的污 染物。
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%
煤液化 装置
煤 液化烘干机
纳米级煤液化油
液化氣罐 煤氣灶
二、石油的综合利用
1、石油的组成元素: 主要是碳、氢元素 石油的主要成分: 是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合 物。(还有水分、盐分等杂质) 2、石油的炼制(除水脱盐后) (1)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。
煤的干馏实验装置图
实验装ห้องสมุดไป่ตู้1
实验装置2
②煤干馏的主要产品和用途
(2)煤的气化:
将煤中的有机物及碳转化为可燃性气体的过程。
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