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石油、煤和天然气的综合利用

一周强化

一、一周内容概述

1、石油的分馏及其产品和用途;

2、石油的裂化和裂解;

3、煤的干馏及其综合运用;

4、了解我国石油化工发展概况和煤在国民经济中的重要地位;

5、一碳化学。

二、重难点知识剖析

(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

炼制方法

目的

原理

原料

产品

常压分馏

获得以燃料油为主要不同石油产品

用蒸发和冷凝的方法将原油分成不同沸点范围的馏分

原油

溶剂油、汽油、煤油、柴油、重油

减压分馏

获得以润滑油为主的不同的石油加工产品

通过减压降低重质油的沸点,从重油中分离出不同馏分

重油

润滑油、凡士林、沥青、渣油等

裂化

提高汽油的产量和质量

将分子量大、沸点高的烃断裂成分子量小沸点低的烃

重油

凡士林

石蜡

甲烷、乙烯、汽油等小分子的烃类

裂解

获得有机化工原料

在更高温度下,深度裂化,使长链烃断裂成相对分子质量小的气态烃或液态烃

直馏煤油和柴油

乙烯、丙烯、丁二烯

催化重整

获得芳香烃和提高汽油的质量

在催化剂作用下,把汽油中直链烃转化为芳香烃和具有支链的异构烷烃

直馏

汽油

苯、甲苯、二甲苯、抗震性能好的汽油

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+H2O=CO+H2

  CO+H2O=H2+CO2高温

  CH4+H2OCO+3H2O

  例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。

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