2.3 石油、煤和天然气的综合利用 教案 (1)
文档属性
| 名称 | 2.3 石油、煤和天然气的综合利用 教案 (1) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 21.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2016-07-11 23:49:08 | ||
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文档简介
第二单元
走进化学工业
教案
课题3
石油、煤和天然气的综合利用
【教学目标】
1.了解介绍石油的分馏及其产品和用途，了解石油的裂化和裂解。
2.了解煤的干馏和综合利用。
3.了解煤化工和天然气化工的发展。
【教学过程】
一、石油和天然气
1.石油的炼制和石油化工
（1）认识石油
形成：古代动植物遗体经过非常复杂的变化而形成的。
元素组成：C、H、S等
物质组成：烷烃、环烷、芳香烃等，从所含成分的状态看，大部分是液态烃，在液态烃里溶有气态烃和固体烃。
物理性质：黑褐色的粘稠状物质，有特殊气味，比水轻，不溶于水，没有固定沸点。
【思考】石油是纯净物还是混合物？有无固定的沸点？
答案：混合物
无固定的沸点
（2）原油：
从油田里开采出来的没有经过加工处理的石油
( http: / / www.21cnjy.com )，还含有杂质成分：水，氯化钙，氯化镁等盐类。要炼制，其目的是将混合物进行一定程度的分离，使之物尽其用，另一方面，将含碳原子较多的烃转变为含碳原子较少的烃，做为基础有机化工原料。
（3）石油的分馏
工业上常用常压分馏和减压分馏的方法把不同沸点的产品分离出来，为了提高汽油产量，还可采用催化裂化的方法。如十六烷分解反应方程式为：C16H34
C8H18＋C8H16。
①常压分馏：将石油分成轻质油和重油。
常压分馏主要产品：轻质油:溶剂油、汽油、航空煤油、煤油、柴油等
②减压分馏：将重油再进一步分成各种馏分。
重油进行减压分馏的产物主要有：重柴油、润滑油、凡士林、石
蜡、沥青等。
【思考】为什么要减压分馏？
【师、生】若要将重油进一步分离，则要在更高
( http: / / www.21cnjy.com )的温度，而在高温下，高沸点的烃会分解，更严重的是还会炭化结焦，损坏设备，影响正常生产。由于同一种物质，在不同的压强下，沸点不同。因为外界压强越大，物质沸点就越高；外界压强越小，物质沸点就越低。因此要将重油进行减压分馏。
（4）石油的裂化和裂解
①石油裂化有热裂化和催化裂化两种
热裂化：目的:提高汽油的产量
缺点：温度过高，发生结焦现象
催化裂化：目的:提高汽油的质量和产量
催化剂:硅酸铝，分子筛（铝硅酸盐）
②裂解：即深度裂化，使长链烃断裂成乙烯、丙烯、丁烯等短链烃，目的：制取短链烯烃
如：己烷裂解反应
C6H14
CH4＋CH2═CH2＋CH3CH═CH2＋其他
15%
40%
20%
25%
2、天然气的利用
（1）天然气的来源
天然气（natural
gas）又
( http: / / www.21cnjy.com )称油田气、石油气、石油伴生气。开采石油时，只有气体称为天然气；石油和石油气，这个石油气称为油田气或称石油伴生气。天然气的化学组成及其理化特性因地而异，主要成分是甲烷，还含有少量乙烷、丁烷、戊烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢等。无硫化氢时为无色无臭易燃易爆气体，密度多在0.6～0.8g/cm3，比空气轻。通常将含甲烷高于90%的称为干气，含甲烷低于90%的称为湿气。
（2）天然气的主要用途
用作燃料；制造炭黑、合成氨、合成石油、甲醇和其他许多有机化合物的原料。
（3）天然气化工
以天然气为原料的化学工
( http: / / www.21cnjy.com )业简称天然气化工。其主要内容有：①天然气制碳黑；②天然气提取氦气；③天然气制氢；④天然气制氨；⑤天然气制甲醇；⑥天然气制乙炔；⑦天然气制氯甲烷；⑧天然气制四氯化碳；⑨天然气制硝基甲烷；⑩天然气制二硫化碳；天然气制乙烯；天然气制硫磺等
二、煤的综合利用
1、煤的干馏
⑴定义：煤的干馏，也叫煤的焦化，是指将煤隔绝空气加强热使其分解的过程。
⑵煤干馏的产品及用途
干
馏
产
品
主
要
成
分
主
要
用
途
出炉煤气
焦炉气
氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳
气体燃料、化工原料
粗氨水
氨、铵盐
氮肥
粗苯
苯、甲苯、二甲苯
炸药、染料、医药、农药、
合成材料
煤
焦
油
苯、甲苯、二甲苯
酚类、萘类
染料、医药、农药、合成材料
沥青
筑路材料、制碳素电极
焦
炭
炭
冶金、合成氨造气、电石、燃料
⑶工业上炼焦，就属于煤的干馏，其原理是
( http: / / www.21cnjy.com )将煤粉放在隔绝空气的炼焦炉中加热，煤粉受热分解得到焦炭、煤焦油、焦炉气（可燃烧）、粗氨水、和粗苯等。这些产物可用于生产化肥、塑料、合成橡胶、合成纤维、炸药、染料、医药等。
2、煤的气化和液化
⑴煤的气化是指煤在特定的设备内
( http: / / www.21cnjy.com )，在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂（如蒸汽/空气或氧气等）发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程。煤炭气化时，必须具备三个条件，即气化炉、气化剂、供给热量，三者缺一不可。
其主要反应是：C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）
（2）煤的液化
煤的液化是把煤转化成液体燃料的过程，煤的液化分直接液化和间接液化。
①直接液化是把煤炭制成煤浆，然后在
( http: / / www.21cnjy.com )高温、高压和催化剂
条件下，使煤与氢气作用生成液态碳氢化合物即“合成石油”。主要产品有优质汽油、柴油、芳香烃和其他化工原料。副产品有液化石油气、硫黄和氨气等。
②间接液化是把煤炭在高温下与水蒸气作用气化，
( http: / / www.21cnjy.com )产生合成气CO、H2等，然后合成气通过催化合成得到性能优良的液态醇类、烃类等。间接液化的效率一般较低。
优点：操作条件温和，几乎不依赖于煤的种类，关键是选择合适催化剂。
缺点：投资及运行成本过高，不利用工业化生产。
三、煤化工和天然气化工的发展
——
一碳化学
1、一碳化学是以分子中只含
( http: / / www.21cnjy.com )一个碳原子的化合物如CO
CH4
CH3OH等为原料来合成一系列化工原料和燃料的化学。也可以说，一碳化工就是新一代的煤化工和天然气化工。
2、煤气化的主要反应式：2C＋O2
2CO
C＋H2O（g）CO＋H2
CO＋H2O（g）CO＋H2
3、天然气重整：CH4＋H2O（g）CO＋3H2
4、使用不同的催化剂，可
( http: / / www.21cnjy.com )以从合成气制出不同的产物，这就是合成气化学，由CH4、、CH3OH等含一个碳原子，通过催化反应直接生成新的化合物，叫甲烷化学和甲醇化学。
走进化学工业
教案
课题3
石油、煤和天然气的综合利用
【教学目标】
1.了解介绍石油的分馏及其产品和用途，了解石油的裂化和裂解。
2.了解煤的干馏和综合利用。
3.了解煤化工和天然气化工的发展。
【教学过程】
一、石油和天然气
1.石油的炼制和石油化工
（1）认识石油
形成：古代动植物遗体经过非常复杂的变化而形成的。
元素组成：C、H、S等
物质组成：烷烃、环烷、芳香烃等，从所含成分的状态看，大部分是液态烃，在液态烃里溶有气态烃和固体烃。
物理性质：黑褐色的粘稠状物质，有特殊气味，比水轻，不溶于水，没有固定沸点。
【思考】石油是纯净物还是混合物？有无固定的沸点？
答案：混合物
无固定的沸点
（2）原油：
从油田里开采出来的没有经过加工处理的石油
( http: / / www.21cnjy.com )，还含有杂质成分：水，氯化钙，氯化镁等盐类。要炼制，其目的是将混合物进行一定程度的分离，使之物尽其用，另一方面，将含碳原子较多的烃转变为含碳原子较少的烃，做为基础有机化工原料。
（3）石油的分馏
工业上常用常压分馏和减压分馏的方法把不同沸点的产品分离出来，为了提高汽油产量，还可采用催化裂化的方法。如十六烷分解反应方程式为：C16H34
C8H18＋C8H16。
①常压分馏：将石油分成轻质油和重油。
常压分馏主要产品：轻质油:溶剂油、汽油、航空煤油、煤油、柴油等
②减压分馏：将重油再进一步分成各种馏分。
重油进行减压分馏的产物主要有：重柴油、润滑油、凡士林、石
蜡、沥青等。
【思考】为什么要减压分馏？
【师、生】若要将重油进一步分离，则要在更高
( http: / / www.21cnjy.com )的温度，而在高温下，高沸点的烃会分解，更严重的是还会炭化结焦，损坏设备，影响正常生产。由于同一种物质，在不同的压强下，沸点不同。因为外界压强越大，物质沸点就越高；外界压强越小，物质沸点就越低。因此要将重油进行减压分馏。
（4）石油的裂化和裂解
①石油裂化有热裂化和催化裂化两种
热裂化：目的:提高汽油的产量
缺点：温度过高，发生结焦现象
催化裂化：目的:提高汽油的质量和产量
催化剂:硅酸铝，分子筛（铝硅酸盐）
②裂解：即深度裂化，使长链烃断裂成乙烯、丙烯、丁烯等短链烃，目的：制取短链烯烃
如：己烷裂解反应
C6H14
CH4＋CH2═CH2＋CH3CH═CH2＋其他
15%
40%
20%
25%
2、天然气的利用
（1）天然气的来源
天然气（natural
gas）又
( http: / / www.21cnjy.com )称油田气、石油气、石油伴生气。开采石油时，只有气体称为天然气；石油和石油气，这个石油气称为油田气或称石油伴生气。天然气的化学组成及其理化特性因地而异，主要成分是甲烷，还含有少量乙烷、丁烷、戊烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢等。无硫化氢时为无色无臭易燃易爆气体，密度多在0.6～0.8g/cm3，比空气轻。通常将含甲烷高于90%的称为干气，含甲烷低于90%的称为湿气。
（2）天然气的主要用途
用作燃料；制造炭黑、合成氨、合成石油、甲醇和其他许多有机化合物的原料。
（3）天然气化工
以天然气为原料的化学工
( http: / / www.21cnjy.com )业简称天然气化工。其主要内容有：①天然气制碳黑；②天然气提取氦气；③天然气制氢；④天然气制氨；⑤天然气制甲醇；⑥天然气制乙炔；⑦天然气制氯甲烷；⑧天然气制四氯化碳；⑨天然气制硝基甲烷；⑩天然气制二硫化碳；天然气制乙烯；天然气制硫磺等
二、煤的综合利用
1、煤的干馏
⑴定义：煤的干馏，也叫煤的焦化，是指将煤隔绝空气加强热使其分解的过程。
⑵煤干馏的产品及用途
干
馏
产
品
主
要
成
分
主
要
用
途
出炉煤气
焦炉气
氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳
气体燃料、化工原料
粗氨水
氨、铵盐
氮肥
粗苯
苯、甲苯、二甲苯
炸药、染料、医药、农药、
合成材料
煤
焦
油
苯、甲苯、二甲苯
酚类、萘类
染料、医药、农药、合成材料
沥青
筑路材料、制碳素电极
焦
炭
炭
冶金、合成氨造气、电石、燃料
⑶工业上炼焦，就属于煤的干馏，其原理是
( http: / / www.21cnjy.com )将煤粉放在隔绝空气的炼焦炉中加热，煤粉受热分解得到焦炭、煤焦油、焦炉气（可燃烧）、粗氨水、和粗苯等。这些产物可用于生产化肥、塑料、合成橡胶、合成纤维、炸药、染料、医药等。
2、煤的气化和液化
⑴煤的气化是指煤在特定的设备内
( http: / / www.21cnjy.com )，在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂（如蒸汽/空气或氧气等）发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程。煤炭气化时，必须具备三个条件，即气化炉、气化剂、供给热量，三者缺一不可。
其主要反应是：C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）
（2）煤的液化
煤的液化是把煤转化成液体燃料的过程，煤的液化分直接液化和间接液化。
①直接液化是把煤炭制成煤浆，然后在
( http: / / www.21cnjy.com )高温、高压和催化剂
条件下，使煤与氢气作用生成液态碳氢化合物即“合成石油”。主要产品有优质汽油、柴油、芳香烃和其他化工原料。副产品有液化石油气、硫黄和氨气等。
②间接液化是把煤炭在高温下与水蒸气作用气化，
( http: / / www.21cnjy.com )产生合成气CO、H2等，然后合成气通过催化合成得到性能优良的液态醇类、烃类等。间接液化的效率一般较低。
优点：操作条件温和，几乎不依赖于煤的种类，关键是选择合适催化剂。
缺点：投资及运行成本过高，不利用工业化生产。
三、煤化工和天然气化工的发展
——
一碳化学
1、一碳化学是以分子中只含
( http: / / www.21cnjy.com )一个碳原子的化合物如CO
CH4
CH3OH等为原料来合成一系列化工原料和燃料的化学。也可以说，一碳化工就是新一代的煤化工和天然气化工。
2、煤气化的主要反应式：2C＋O2
2CO
C＋H2O（g）CO＋H2
CO＋H2O（g）CO＋H2
3、天然气重整：CH4＋H2O（g）CO＋3H2
4、使用不同的催化剂，可
( http: / / www.21cnjy.com )以从合成气制出不同的产物，这就是合成气化学，由CH4、、CH3OH等含一个碳原子，通过催化反应直接生成新的化合物，叫甲烷化学和甲醇化学。