课时3 煤、石油和天然气的综合利用
一、煤的综合利用
煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物,主要含碳元素,还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。煤的综合利用可获得洁净的燃料和多种化工原料,主要方法如下:
1 煤的干馏
煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使其分解的过程,也叫煤的焦化。煤干馏过程中发生一系列复杂的化学反应,从煤干馏产物中可获得重要的化工原料。煤的干馏产品:
煤的
干馏
2 煤的气化
将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程,主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气(CO和H2的混合气体),反应的化学方程式为
C (s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
3 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。
二、石油的综合利用
从组成元素上看,石油的主要成分是 和 ,从组成物质上看,石油是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物。
1 分馏
石油分馏是利用原油中各组分 的不同,将复杂的混合物分离成较简单和更有用的混合物的过程。石油分馏在分馏塔中进行,可分为常压蒸馏和减压蒸馏,分馏产品及用途如下:
2 催化裂化
石油的催化裂化是将含碳原子较 、沸点较 的烃断裂为含碳原子较 、沸点较 的烃的过程。石油裂化的产品再经过进一步裂解,可以获得很多重要的化工原料。例如:
C16H34C8H18+C8H16
C8H18C4H10+ C4H8
C4H10C2H6+C2H4
C4H10CH4+C3H6
乙烯、丙烯、甲烷等都是通过石油裂化和裂解得到的重要化工原料,常把乙烯的产量作为衡量石油化工发展水平的标志。
石油的综合利用方法归纳如表:
方法 原理 原料 目的 主要产品
分馏 常压 利用加热和冷凝,把石油分成不同 范围的蒸馏产物 得到不同 范围 的蒸馏产 品 溶剂油、汽油、煤油、柴油、重油
减压 润滑油、凡士林、石蜡、沥青、石油焦
裂化 热裂化 在一定条件下,把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃 提高汽油 的产量 汽油和甲烷、乙烷、乙烯和丙烯
催化裂化
裂解 (深度 裂化) 在高温下,把长链分子的烃断裂为各种短链的 态烃和液态烃 含直链烷 烃的石油 分馏产品 获得短链 不饱和烃 乙烯、丙烯、丁二烯
三、天然气的综合利用
天然气主要是气态烃,其中最主要的是 。
天然气燃烧生成二氧化碳和水,它是一种清洁燃料,可以直接用作燃料,也是一种重要的化工原料,用于制备合成氨所需的氢气和生产甲醇等物质。
例题1 下列关于煤和石油的说法正确的是( )
A.含有碳原子数大于20的烷烃的重油经过裂化可得到汽油
B.煤中含有甲苯和苯,可用先干馏后分馏的方法将它们分离出来
C.神舟十八号载人飞船返回舱的烧蚀防热涂层以苯基橡胶为基体,工业上制备苯基橡胶的原料苯可来自煤的干馏或石油的分馏
D.石蜡油分解是石油减压蒸馏的一种方式
例题2 下列转化不属于煤或石油的综合利用的是( )
A.将煤干馏制得煤焦油和焦炭
B.在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料
C.将石油裂解制得乙烯等化工原料
D.将煤块粉碎后加工成煤饼作燃料
例题3 用石油裂化和裂解过程得到的乙烯、丙烯来合成丙烯酸乙酯的路线如下:
关于对上述过程的叙述正确的是( )
A.由CH2=CH2制取有机物A属于取代反应
B.有机物C的结构简式为 CH2=CHCOOH
C.丙烯酸乙酯在氢氧化钠溶液中可水解成有机物A和C
D.图中所有有机物均能发生加聚反应
例题4 “碳中和”是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施能促进碳中和最直接有效的是( )
A.将重质油裂解为轻质油作为燃料
B.大规模开采可燃冰作为新能源
C.通过清洁煤技术减少煤燃烧污染
D.研发催化剂将CO2还原为甲醇
例题5 下列有关煤的综合利用和石油化工的说法错误的是( )
A.煤的气化、液化和煤的焦化均为化学变化
B.石油裂解可能获得甲烷、乙烯、丙烯等物质
C.石油的催化重整可获取苯、甲苯等化工原料
D.化石燃料均为碳氢化合物组成的简单混合物
- 3 -课时3 煤、石油和天然气的综合利用
一、煤的综合利用
煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物,主要含碳元素,还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。煤的综合利用可获得洁净的燃料和多种化工原料,主要方法如下:
1 煤的干馏
煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使其分解的过程,也叫煤的焦化。煤干馏过程中发生一系列复杂的化学反应,从煤干馏产物中可获得重要的化工原料。煤的干馏产品:
煤的
干馏
2 煤的气化
将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程,主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气(CO和H2的混合气体),反应的化学方程式为
C (s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
3 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。
二、石油的综合利用
从组成元素上看,石油的主要成分是C和H,从组成物质上看,石油是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物。
1 分馏
石油分馏是利用原油中各组分沸点的不同,将复杂的混合物分离成较简单和更有用的混合物的过程。石油分馏在分馏塔中进行,可分为常压蒸馏和减压蒸馏,分馏产品及用途如下:
2 催化裂化
石油的催化裂化是将含碳原子较多、沸点较高的烃断裂为含碳原子较少、沸点较低的烃的过程。石油裂化的产品再经过进一步裂解,可以获得很多重要的化工原料。例如:
C16H34C8H18+C8H16
C8H18C4H10+ C4H8
C4H10C2H6+C2H4
C4H10CH4+C3H6
乙烯、丙烯、甲烷等都是通过石油裂化和裂解得到的重要化工原料,常把乙烯的产量作为衡量石油化工发展水平的标志。
石油的综合利用方法归纳如表:
方法 原理 原料 目的 主要产品
分馏 常压 利用加热和冷凝,把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物 原油 得到不同 沸点范围 的蒸馏产 品 溶剂油、汽油、煤油、柴油、重油
减压 重油 润滑油、凡士林、石蜡、沥青、石油焦
裂化 热裂化 在一定条件下,把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃 重油 提高汽油 的产量 汽油和甲烷、乙烷、乙烯和丙烯
催化裂化
裂解 (深度 裂化) 在高温下,把长链分子的烃断裂为各种短链的气态烃和液态烃 含直链烷 烃的石油 分馏产品 获得短链 不饱和烃 乙烯、丙烯、丁二烯
三、天然气的综合利用
天然气主要是气态烃,其中最主要的是甲烷。
天然气燃烧生成二氧化碳和水,它是一种清洁燃料,可以直接用作燃料,也是一种重要的化工原料,用于制备合成氨所需的氢气和生产甲醇等物质。
例题1 下列关于煤和石油的说法正确的是( )
A.含有碳原子数大于20的烷烃的重油经过裂化可得到汽油
B.煤中含有甲苯和苯,可用先干馏后分馏的方法将它们分离出来
C.神舟十八号载人飞船返回舱的烧蚀防热涂层以苯基橡胶为基体,工业上制备苯基橡胶的原料苯可来自煤的干馏或石油的分馏
D.石蜡油分解是石油减压蒸馏的一种方式
【解析】A项,以含碳原子数大于20的重油为原料,经过催化裂化可得到汽油、煤油和柴油等轻质燃料油,正确;B项,煤中不含苯和甲苯,但利用煤的干馏可以获得苯和甲苯,不正确;C项,石油的分馏不能得到苯,但通过石油分馏产品的催化重整可以得到苯、甲苯等芳香烃,煤的干馏可以得到苯、甲苯等芳香烃,不正确;D项,石蜡油分解是石油的裂化或裂解,是化学变化,而石油减压蒸馏是物理变化,不正确。
【答案】A
例题2 下列转化不属于煤或石油的综合利用的是( )
A.将煤干馏制得煤焦油和焦炭
B.在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料
C.将石油裂解制得乙烯等化工原料
D.将煤块粉碎后加工成煤饼作燃料
【解析】煤的综合利用包括煤的干馏(焦化)、气化和液化。石油的综合利用包括分馏、裂化、重整等。煤变为煤饼,并未改变其成分及结构,不属于综合利用。
【答案】D
例题3 用石油裂化和裂解过程得到的乙烯、丙烯来合成丙烯酸乙酯的路线如下:
关于对上述过程的叙述正确的是( )
A.由CH2=CH2制取有机物A属于取代反应
B.有机物C的结构简式为 CH2=CHCOOH
C.丙烯酸乙酯在氢氧化钠溶液中可水解成有机物A和C
D.图中所有有机物均能发生加聚反应
【解析】有机物A为乙醇,由乙烯制取乙醇属于加成反应,A项错误;有机物C是丙烯酸,B项正确;丙烯酸乙酯在碱性条件下水解成乙醇和丙烯酸盐,C项错误;只要含有碳碳双键的有机物就能发生加聚反应,D项错误。
【答案】B
例题4 “碳中和”是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施能促进碳中和最直接有效的是( )
A.将重质油裂解为轻质油作为燃料
B.大规模开采可燃冰作为新能源
C.通过清洁煤技术减少煤燃烧污染
D.研发催化剂将CO2还原为甲醇
【解析】将重质油裂解为轻质油并不能减少二氧化碳的排放量,达不到碳中和的目的,故A不符合题意;大规模开采可燃冰作为新能源,会增大二氧化碳的排放量,不符合碳中和的要求,故B不符合题意;通过清洁煤技术减少煤燃烧污染,不能减少二氧化碳的排放量,达不到碳中和的目的,故C不符合题意。
【答案】D
例题5 下列有关煤的综合利用和石油化工的说法错误的是( )
A.煤的气化、液化和煤的焦化均为化学变化
B.石油裂解可能获得甲烷、乙烯、丙烯等物质
C.石油的催化重整可获取苯、甲苯等化工原料
D.化石燃料均为碳氢化合物组成的简单混合物
【解析】煤的气化、液化和煤的焦化均为化学变化,故A正确;石油裂解可能获得甲烷、乙烯、丙烯等物质,故B正确;石油的催化重整在经过热或在催化剂的作用下,使油料中的烃类分子重新调整结构,生成大量苯、甲苯等化工原料,故C正确;化石燃料主要包括煤、石油、天然气,煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物,故D错误。
【答案】D
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