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能源开发和利用 本章内容 一、能源的地位与作用 二、能源的分类 三、世界和中国能源的现状与发展趋势 四、解决能源危机的有效途径 第一节、能源的地位与作用 1、能源在人类社会的发展中占据重要地位，它是人类社会发展的基本条件，是发展农业、工业、科学技术和提高人民生活水平的重要物质基础。能源开发利用的广度和深度是衡量一个国家的科技和生产水平的主要标志之一。能源、材料、信息是人类发展的三大支柱产业。 2、能源科学技术的每一次重大突破，都引起生产技术的革命，化学在能源的研究和利用过程中扮演重要角色。 能源发展经历三个时期： A、柴草时期：火的发现－18世纪产业革命，用于烧制陶瓷和冶炼金属； B、煤炭时期：13世纪开采，18世纪中大规模开采，1769年瓦特发明蒸汽机，产生第一次产业革命； C、石油时期：60年代超过煤。 三次重大突破 A、发明蒸汽机，产生第一次产业革命； B、电力发明使人们的生产活动进入电气时期； C、原子能发明进入时期。 第二节、能源的分类 按来源分： A、来自地球以外的太阳能，如太阳辐射能、煤、石油、天然气、水能、风能、雷电等； B、来自地球本身，如地热能、原子核能； C、来自地球与月球、太阳等天体相互作用产生的能量如潮汐能。 按构成分： A、一次能源，包括常规能源（可再生能源如水能，非再生能源如煤炭、石油、天然气），新能源（可再生能源如太阳能、风能、生物质能，非再生能源如核聚变能,油页岩、油沙）； B、二次能源如煤制品、石油制品、电力、氢能、蒸气等。 第三节、世界和中国能源的现状与发展趋势 1、世界能源的结构与消耗 （1）近一百年世界能源消耗增长了20倍 年份： 1950 1960 1970 1980 1990 世纪末 万吨 标准煤 239194 292420 643956 852391 1147610 20Gt 中国 6968（1955） 30189 29291 60275 98703 能源消耗最多的是美国：人口占4.9％，能耗占24.4％；印度人口占15.4％，能耗占2.3％；我国1996年人均能耗1.14吨，排名86（世界人均2.4、北美10、欧洲苏联5） (2)能源结构 1980－1986年 石油 煤炭 天然气 核能 总计 世界能源消耗增长率 9％ 24％ 19％ 335％ 27％20世纪60年代以前煤是世界最重要能源，后来，石油上升较快，发达国家以石油为主。美国、日本56.3％；我国、印度仍以煤为主，我国75.8％,印度67.8％. 能源形势－－能源危机 2、能源对环境污染 （1）化石燃料，产生大量CO2，导致温室效应＊； （2）化石燃料，产生大量NOX、SO2，导致酸雨＊； （3）化石燃料及生物质燃料，产生NXO ，导致氧空洞； 第四节、解决能源危机的有效途径 （一）、化石燃料的有效与清洁利用 1、煤 （1）现代成煤理论：植物经脱水、脱CO2、脱CH4形成C 17H24O10→C16H18O5 →C16H14O3 →C15H18O →C18H4 植物 泥炭 褐煤 烟煤 无烟煤 （2）现状效率：我国年耗＞10亿吨（30％发电、炼焦，50％锅炉、窑炉，20％人民生活）。A、效率低（煤球20－30％，蜂窝煤50％，碎煤＜20％）；B、污染。 （3）提高效率的措施：煤的流体化，包括泥浆混合流体化；煤的气化（气化反应，改性反应）；煤的焦化（干馏）；煤的液化。 （4）煤的液化（加氢法、脱碳法、分解重组法），煤的拔头工艺生产液体燃料（年轻煤种中挥发性组分可提出20％左右，其中2％为汽油、10％为柴油），在21世纪将大有发展前景。 加压气化法城市煤气生 2、石油 化学家遇到的主要挑战：提取上如何提高采收率（从矿藏中得到更多的油）；精炼（原油转化成更有用的化学形态）；燃烧（使精炼油具更大的热值） （1）采收率。A、初级开采：靠天然压力，采收率10－20％；B、二级开采：把水、气和蒸气等注入油井中，提高采收率（美国用此法仅35％）；C、三级开采：用新的化学方法开采先入为余下的可贵资源。如表面活性剂及溶液聚合物，可以把油和周围的水分开。 （2）精炼目的是提高辛烷值，采用蒸馏、裂解、重整改变