來自石油和煤的兩種基本化工原料課件

來自石油和煤的兩種基本化工原料石油和煤是現(xiàn)代工業(yè)的關(guān)鍵能源和原材料來源。它們是多種化工產(chǎn)品的基礎(chǔ)，包括塑料、合成纖維、橡膠和化肥。課程大綱11.石油和煤概述了解石油和煤的定義、形成過程、化學(xué)成分、物理性質(zhì)以及在人類生活中的重要性22.石油和煤的化工應(yīng)用重點(diǎn)學(xué)習(xí)石油和煤在化工行業(yè)中的應(yīng)用，包括制備燃料、化工原料等方面33.石油和煤的深加工探討石油和煤的深加工技術(shù)，以及由此產(chǎn)生的重要化工產(chǎn)品44.石油化工與煤化工了解石油化工和煤化工的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，以及它們對(duì)環(huán)境的影響石油和煤在人類生活中的重要性能源動(dòng)力石油和煤是重要的化石燃料，為現(xiàn)代社會(huì)提供大部分能源，支持工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸和日常生活。生活必需品石油和煤是多種生活必需品的原料，包括塑料、橡膠、化肥、醫(yī)藥、染料等，極大地改善了人類的生活質(zhì)量。經(jīng)濟(jì)發(fā)展石油和煤的開采和加工業(yè)，為全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)，推動(dòng)科技進(jìn)步。石油和煤在化工工業(yè)中的應(yīng)用聚合物生產(chǎn)石油是聚合物生產(chǎn)的關(guān)鍵原料，例如塑料、橡膠和合成纖維。這些材料廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)，從包裝和建筑到服裝和醫(yī)療保健。燃料和能源石油和煤是主要的能源來源，為發(fā)電廠、汽車和航空公司提供燃料。它們也用于生產(chǎn)各種化工產(chǎn)品，例如汽油、柴油和煤氣?；噬a(chǎn)石油和煤是生產(chǎn)化肥的關(guān)鍵原料，如氮肥、磷肥和鉀肥，這些肥料對(duì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)至關(guān)重要，有助于提高作物產(chǎn)量。醫(yī)藥和農(nóng)藥石油和煤是生產(chǎn)多種藥物和農(nóng)藥的關(guān)鍵原料，這些產(chǎn)品用于治療疾病和保護(hù)農(nóng)作物免受害蟲侵害。石油的形成過程1有機(jī)物質(zhì)沉積數(shù)百萬年前，海洋生物死亡后沉積在海底，與泥沙混合形成有機(jī)沉積物。2沉積物轉(zhuǎn)化隨著時(shí)間的推移，沉積物被深埋地下，在高溫高壓下，有機(jī)物質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)化，形成石油。3石油聚集石油向上運(yùn)移，遇到不透水的巖層，就會(huì)聚集在其中，形成油田。石油的化學(xué)成分主要成分石油主要由碳?xì)浠衔锝M成，包括烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴等。其中，烷烴是石油的主要成分，占石油總量的80%以上。其他成分除碳?xì)浠衔锿?，石油還含有少量的硫、氮、氧等元素，這些元素的存在會(huì)影響石油的性質(zhì)和用途。石油的物理性質(zhì)顏色石油一般為黑色或深褐色，但也可能呈現(xiàn)出其他顏色，例如黃色或綠色。氣味石油具有特殊的臭味，這是由于其中含有各種有機(jī)化合物。密度石油的密度小于水，因此它會(huì)浮在水上。粘度石油的粘度會(huì)因溫度和成分而異，高溫下粘度降低，易于流動(dòng)。石油的分餾及產(chǎn)品1加熱石油混合物加熱至沸騰。2蒸汽分離不同沸點(diǎn)的組分分離成蒸汽。3冷凝蒸汽冷卻凝結(jié)成液體。4收集不同餾分收集到不同的容器。石油分餾是一個(gè)將原油分離成不同沸點(diǎn)范圍的烴類產(chǎn)品的過程。石油分餾產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于化工、燃料和材料生產(chǎn)。煤的形成過程1泥炭形成植物遺骸堆積在沼澤環(huán)境中，形成泥炭。2褐煤形成泥炭在高溫高壓下發(fā)生轉(zhuǎn)化，形成褐煤。3煙煤形成褐煤進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，形成煙煤。4無煙煤形成煙煤繼續(xù)轉(zhuǎn)化，形成無煙煤。煤的形成過程是一個(gè)漫長的地質(zhì)過程，需要數(shù)百萬年的時(shí)間。煤的化學(xué)成分主要成分煤的主要成分是碳，占煤的60%~90%。碳含量越高，煤的熱值越高。煤炭中還含有氫、氧、氮、硫等元素。揮發(fā)分煤炭中除了碳以外，還有揮發(fā)分，占煤的10%~40%。揮發(fā)分主要是甲烷、乙烷、丙烷等烴類化合物。揮發(fā)分含量越高，煤的燃點(diǎn)越低，燃燒越快。水分煤炭中含有水分，占煤的1%~20%。水分會(huì)降低煤的熱值，增加運(yùn)輸成本?；曳置禾恐泻谢曳郑济旱?%~20%?；曳质敲禾咳紵罅粝碌臍?jiān)?。灰分含量越高，煤的燃燒效率越低。煤的物理性質(zhì)1顏色煤的顏色取決于煤的種類和成分。例如，褐煤通常呈棕色，而無煙煤呈黑色。2硬度煤的硬度也取決于煤的種類和成分。褐煤的硬度較低，而無煙煤的硬度較高。3密度煤的密度也因種類和成分而異。褐煤的密度較低，而無煙煤的密度較高。4燃燒性煤的主要用途之一是作為燃料，不同類型的煤燃燒性也有差異。煤的利用和分類煤炭的直接利用煤炭可直接燃燒發(fā)電，也可用于鋼鐵、水泥、化工等行業(yè)。煤炭燃燒釋放熱量，用于發(fā)電、供熱、冶煉等。煤炭的間接利用煤炭經(jīng)過化學(xué)加工，可制備各種化工原料，例如焦炭、煤氣、合成氨等。煤炭經(jīng)過氣化、液化等工藝，可獲得可燃?xì)怏w和液體燃料，更易于利用。石油化工原料的制取原油的分餾石油通過加熱蒸餾，分離出不同沸點(diǎn)的烴類物質(zhì)，獲得汽油、煤油、柴油等基礎(chǔ)原料。催化裂化將重質(zhì)烴類在催化劑作用下，裂解成輕質(zhì)烴類，提高汽油產(chǎn)量，并獲得重要的烯烴原料。催化重整將直鏈烷烴轉(zhuǎn)化為芳香烴，生產(chǎn)高辛烷值汽油和苯、甲苯、二甲苯等重要化工原料。烷烴脫氫將烷烴脫氫生成烯烴，生產(chǎn)乙烯、丙烯等重要的基礎(chǔ)化工原料。煤化工原料的制取1煤炭氣化煤炭氣化是將煤炭與氧氣或水蒸氣反應(yīng)，生成合成氣。2煤炭液化煤炭液化是將煤炭轉(zhuǎn)化為液體燃料的過程，例如煤油和柴油。3煤焦油加工煤焦油是煤炭干餾的副產(chǎn)品，可以進(jìn)一步加工提煉出各種化學(xué)原料。烯烴及其衍生物的制備1石油裂解裂解是將大分子烴類轉(zhuǎn)化為小分子烴類的過程。2催化裂化催化裂化使用催化劑，提高裂解效率。3烷烴脫氫烷烴脫氫可以制備烯烴，如乙烯、丙烯。4烯烴加成反應(yīng)烯烴可以與鹵素、水、鹵化氫等發(fā)生加成反應(yīng)，生成鹵代烴、醇等衍生物。烯烴是重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于塑料、橡膠、合成纖維等工業(yè)領(lǐng)域。烯烴衍生物則擁有更廣泛的應(yīng)用，如醇類可用于制備香料、溶劑、醫(yī)藥等，鹵代烴可用于制備農(nóng)藥、染料等。芳香烴及其衍生物的制備苯的硝化反應(yīng)苯與濃硝酸和濃硫酸混合加熱，生成硝基苯，反應(yīng)條件可控。硝基苯可以進(jìn)一步反應(yīng)生成各種含氮化合物，例如苯胺。苯的烷基化反應(yīng)苯與鹵代烷烴在催化劑作用下反應(yīng)生成烷基苯。烷基苯可以進(jìn)一步反應(yīng)生成各種含碳化合物，例如苯乙烯。苯的磺化反應(yīng)苯與濃硫酸反應(yīng)生成苯磺酸。苯磺酸可以進(jìn)一步反應(yīng)生成各種含硫化合物，例如苯磺酰胺。甲苯的氧化反應(yīng)甲苯與氧化劑在催化劑作用下反應(yīng)生成苯甲酸。苯甲酸是重要的化工原料，可以用于生產(chǎn)各種有機(jī)酸，例如鄰苯二甲酸。含氮化合物的制備1氨的合成氮?dú)馀c氫氣在高溫高壓下反應(yīng)生成氨氣2硝酸的制備氨氣氧化生成一氧化氮，再經(jīng)一系列反應(yīng)制得硝酸3合成氨氨氣是重要的化工原料，可用于生產(chǎn)肥料、炸藥等4有機(jī)胺的合成鹵代烴與氨反應(yīng)制備胺類化合物5其他含氮化合物例如，氰化物、硝基化合物等含氧化合物的制備醇類醇類可以由烯烴與水發(fā)生加成反應(yīng)制備，也可以通過醛或酮的還原反應(yīng)制備。醛和酮醛和酮可以由醇的氧化反應(yīng)制備，也可以通過烷烴的氧化反應(yīng)制備。羧酸羧酸可以由醛或酮的氧化反應(yīng)制備，也可以通過酯的水解反應(yīng)制備。醚類醚類可以由醇與鹵代烴發(fā)生威廉遜合成反應(yīng)制備，也可以通過醇的脫水反應(yīng)制備。含硫化合物的制備1石油精餾去除硫化物2加氫脫硫?qū)⒘蚧镛D(zhuǎn)化為硫化氫3硫回收將硫化氫轉(zhuǎn)化為硫磺硫化物是石油和煤中常見的雜質(zhì)，會(huì)影響燃料的燃燒效率和環(huán)境污染。通過精餾、加氫脫硫和硫回收等工藝，可以去除硫化物并獲得硫磺等副產(chǎn)品?；A(chǔ)無機(jī)化工原料的制備1空氣氮?dú)?、氧?水氫氣、氧氣3鹽氯氣、氫氣4硫酸硫磺、二氧化硫基礎(chǔ)無機(jī)化工原料是各種化工產(chǎn)品的基礎(chǔ)。它們主要來自空氣、水、鹽和硫酸等。這些原料經(jīng)過一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，最終可以轉(zhuǎn)化為各種無機(jī)化工產(chǎn)品，比如各種酸、堿、鹽、氧化物等。這些無機(jī)化工產(chǎn)品是各種工業(yè)生產(chǎn)的重要原材料。石油化工與循環(huán)經(jīng)濟(jì)資源利用最大化將廢棄物轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的原材料，實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用，減少廢棄物排放，提高資源利用率。減少環(huán)境污染通過循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式，降低生產(chǎn)過程中的資源消耗和污染排放，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展?？沙掷m(xù)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式能夠提高石油化工產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。煤化工與清潔生產(chǎn)煤化工行業(yè)可利用廢棄物作為燃料或原料，循環(huán)利用。采用清潔生產(chǎn)技術(shù)，減少廢棄物排放，節(jié)約能源，降低成本。開發(fā)清潔能源，替代傳統(tǒng)煤炭，減少二氧化碳排放，改善環(huán)境。新型化工原料的發(fā)展趨勢(shì)可持續(xù)性生物基材料和可再生能源的應(yīng)用將得到重視，以減少對(duì)化石燃料的依賴。智能制造數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的化工流程優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制和高效生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。功能材料具有特殊性能的新型材料，如納米材料、生物材料等，將在醫(yī)療、能源、環(huán)保等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用?；ぴ系陌踩c環(huán)保問題安全事故化工原料的泄漏和爆炸會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和人員傷亡，需要加強(qiáng)安全生產(chǎn)管理。環(huán)境污染化工生產(chǎn)過程會(huì)排放大量的廢氣、廢水和固體廢物，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。綠色化工采用綠色化學(xué)技術(shù)，減少污染物排放，提高資源利用率，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。化工原料的綜合利用資源循環(huán)利用減少廢物排放，提高資源利用效率。生產(chǎn)工藝優(yōu)化提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。節(jié)能降耗降低能源消耗，減少環(huán)境污染?；ぴ瞎I(yè)與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展節(jié)約資源，提高效率化工原料工業(yè)應(yīng)積極推廣循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式，減少資源消耗，降低污染排放。綠色生產(chǎn)，環(huán)保發(fā)展采用清潔生產(chǎn)技術(shù)，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，減少廢棄物產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展?？萍紕?chuàng)新，轉(zhuǎn)型升級(jí)開發(fā)新型化工原料，提高產(chǎn)品附加值，推動(dòng)化工工業(yè)綠色轉(zhuǎn)型。實(shí)驗(yàn)操作演示學(xué)生們將親手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)石油和煤化工原料的制備過程。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括石油的分餾、煤的干餾、烯烴的加成反應(yīng)等。通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生們將更加深入地理解相關(guān)知識(shí)。實(shí)驗(yàn)操作安全注意事項(xiàng)11.穿戴防護(hù)服實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)穿戴實(shí)驗(yàn)服，戴護(hù)目鏡，必要時(shí)佩戴手套和口罩。22.注意用電安全實(shí)驗(yàn)前檢查電源線是否完好，實(shí)驗(yàn)過程中避免接觸電源，防止觸電。33.規(guī)范使用儀器嚴(yán)格按照儀器使用說明書操作，避免儀器損壞，防止意外發(fā)生。44.注意化學(xué)品安全正確識(shí)別化學(xué)品標(biāo)簽，嚴(yán)格按照規(guī)定使用和儲(chǔ)存化學(xué)品，防止中毒或意外事故。實(shí)驗(yàn)操作質(zhì)量控制要求準(zhǔn)確性確保實(shí)驗(yàn)操作的準(zhǔn)確性，防止誤差的產(chǎn)生，并確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性。精確度精確地執(zhí)行操作步驟，控制變量的影響，并保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重復(fù)性。安全性嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)安全操作規(guī)范，保護(hù)實(shí)驗(yàn)人員和環(huán)境安全?？芍貜?fù)性確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可重復(fù)性，為后續(xù)研究提供可靠的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。試題討論11.討論石油和煤的形成討論石油和煤的形成過程，涉及的地理環(huán)境和時(shí)間尺度。22.討論石油和煤的化學(xué)成分討論石油和煤的化學(xué)成分，包括主要組成元素和典型化合物。33.討論石油和煤的物理性質(zhì)討論石油和煤的物理性質(zhì)，包括密度、粘度、沸