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第27讲煤、石油和自然气的综合利用
一、煤的组成
煤是由有机物和少量无机物组成的困难混合物,其组成以碳元素为主,还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。
二、煤的综合利用
1.煤的干馏
煤的干馏是指将煤_______空气加强热使煤中的有机物分解的过程,是一个困难的_______变更和_______变更过程,工业上也叫煤的焦化。
煤的干馏可以得到煤焦油、焦炭、粗氨水、粗苯、焦炉气。
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
【答案】隔绝物理化学
2.煤的气化
将煤转化为可燃性气体,C(s)+H2O(g)eq\o(=====,\s\up7(高温))CO(g)+H2(g)
3.煤的液化
把煤转化成液体燃料的过程,分为干脆液化和间接液化
(1)干脆液化:在高温、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:煤+H2→液体燃料
(2)间接液化:煤炭在高温下与水蒸气作用气化,产生合成气CO、H2等,然后在催化剂作用下合成甲醇等。即:煤CO+H2甲醇
三、石油的组成
1.由多种碳氢化合物组成的混合物,主要是多种烷烃、环烷烃和芳香烃等,一般石油不含烯烃,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。
2.石油是一种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。
四、石油的综合利用
分馏
①原理:利用原油中各组分沸点的不同进行分别
②产物:获得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的轻质油(直馏汽油)
裂化
①原理:将含碳原子数较多、沸点较高的烃断裂为碳原子数较少、沸点较低的烃的过程。如C12H26C6H14+C6H12
②产物:碳原子数较少、沸点较低的烃。
裂解
①原理:裂解就是深度裂化。
C8H18C4H10+C4H8
C4H10C2H6+C2H4
②产物:短链不饱和烃,如乙烯。
催化重整
①原理:在加热和催化剂的作用下,通过结构的重新调整,使链状烃转化为环状烃。
②产物:环状烃,如苯和甲苯等。
五、自然气的组成及其综合利用
1.自然气的组成:自然气的主要成分是甲烷,还含有少量乙烷、丁烷、戊烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢等。
2.自然气的综合利用
(1)自然气是一种清洁的化石燃料,可以干脆用作燃料;
(2)重要的化工原料,主要用于合成氨和生产甲醇。
题型一:自然气及其综合利用
【变1-1】煤、石油、自然气是人类运用的主要能源,同时也是重要的化工原料。下列关于它们综合利用的叙述不正确的是
A.以煤、石油和自然气为主要原料生产的合成材料是塑料、合成橡胶、合成纤维
B.煤是工业上获得芳香烃的一种重要来源
C.石油的裂解是为了提高轻质油(例如汽油)的产量
D.自然气的主要成分是甲烷,属于不行再生资源
【答案】C
【解析】
A.以煤、石油和自然气为主要原料生产的合成材料是塑料、合成橡胶、合成纤维,故A正确;
B.煤的干馏可以获得苯、甲苯等芳香烃,故B正确;
C.石油的裂解是为了得到乙烯、丙烯等小分子烯烃,故C错误;
D.自然气的主要成分是甲烷,甲烷是不行再生资源,故D正确;
选C。
题型二:煤及其综合利用
【例2】中国是世界上最早利用煤的国家。下列关于煤的描述正确的是()
A.主要成分是硫 B.是可再生资源
C.燃烧只产生SO2 D.煤干馏可制得焦炭
【答案】D
【解析】煤是由有机物和少量无机物组成的困难混合物,含有的主要元素是碳,还有少量的氢、氧、硫、氮等元素,A错误;煤是化石燃料,是不行再生资源,B错误;煤燃烧产生的主要物质是CO2,C错误;煤干馏得到出炉煤气、煤焦油和焦炭,D正确。
【变2-2】煤被誉为“工业的粮食”,下列关于煤的说法正确的是()
A.煤中含有苯、甲苯、二甲苯等芳香烃
B.煤的液化是在高温时将固体煤熔化为液体煤
C.煤的气化在肯定程度上实现了煤的高效、清洁利用
D.向煤中加入适量CaSO4,可大大削减燃烧产物中SO2的量
【答案】C
【解析】A项,煤干馏可以得到苯、甲苯、二甲苯等芳香烃,但煤本身不含有这些芳香烃,错误;B项,煤的液化是煤在高温高压的条件下转化为液体燃料的过程,分为干脆液化和间接液化,错误;C项,煤气化生成CO、H2,CO和H2的燃烧高效、清洁,正确;D项,向煤中加入适量CaCO3、CaO或Ca(OH)2,可大大削减燃烧产物中SO2的量,错误。
【例4】煤是一种常用燃料。由于煤燃烧产生的废气中含有SO2、CO、NO2和NO等多种有害气体和烟尘,会对环境造成污染,因此须要对煤进行加工后再燃烧,或
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