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1、第四章 化学与自然资源的开发 与利用 第二节 资源综合利用 环境保护,2019年6月26日星期三,一、煤、石油和天然气的综合利用,无机物,有机物,C 元素为主,H 、N、S、O 等元素 少量,Si Al Ca Fe,污染环境,COx、NOx、SO2 等烟尘,1、煤的组成,(一)、煤的综合利用,煤渣,2、煤的干馏,将煤隔绝空气加强热使其分解的过程,煤干馏的主要产物:,焦炉气、粗氨水、粗苯、煤焦油、焦炭,3、煤的气化,在一定条件下把煤及其干馏物转化为可燃性气体过程，主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气（CO、H2),4、煤的液化,在一定条件下将煤转化为液体燃料又称人造石油，可继续精制成汽油、柴油、液
2、化石油气、甲醇。在石油资源日益减少的情况下，煤的液化具有十分诱人的前景。,4、煤的液化,煤的直接液化:,使煤与氢气作用生成液体燃料。,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。,CO + 2H2 CH3OH,催化剂,甲醇常温下为液体,可以燃烧,还可代替汽油作内燃机的燃料。,1、天然气的组成,天然气主要成分是甲烷。天然气是一种清洁燃料，可以直接用作燃料。,天然气既是一种清洁的化石燃料，更是一种重要的化工原料，作为化工原料，它主要用于合成 和生产 等。天然气化工以含一个碳原子的甲烷为原料，通过化学变化形成含两个或多个碳原子的其他有机化合物。实现天然气的有效转化是一项具有
3、挑战性的课题。,氨,甲醇,（二）天然气的综合利用,2、天然气的综合利用,天然气水合物可燃冰 天然气水合物（Natural Gas Hydrate，简称Gas Hydrate）是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中，由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”或者“固体瓦斯”和“气冰”。 天然气水合物甲烷含量占80%99.9%，燃烧污染比煤、石油、天然气都小得多，而且储量丰富，全球储量足够人类使用1000年，因而被各国视为未来石油天然气的替代能源。 天然气水合物赋存于水深大于100-250米（两极地区）和大于400-650米（赤道地区
4、）的深海海底以下数百米至1000多米的沉积层内，这里的压力和温度条件能使天然气水合物处于稳定的固态1 。 目前，30多个国家和地区已经进行“可燃冰”的研究与调查勘探，最近两年开采试验取得较大进展。 2017年5月，中国首次海域（南海北部神狐海域）天然气水合物（可燃冰）试采成功。 1立方米可燃冰可转化为164立方米的天然气和0.8立方米的水。,（三）石油的综合利用,石油的成分：,按物质来看：烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物,石油主要是由多种碳氢化合物组成的混合物。,按元素来看：碳、氢含量为97%-98%,石油炼制：,a、石油的分馏,b、石油的催化裂化,c、石油裂解（深度裂化）,d、石油催化重整,a、
5、石油的分馏,利用原油中各组分的沸点不同将复杂的混合物分离成简单混合物的过程。,b、石油的催化裂化,提高轻质液体燃料的产量。,裂化的目的：,裂化的原理：,在催化剂的作用下将含碳原子多的重油（烃）断裂成碳原子较少的烃的过程。,裂解的目的：获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。,c 、石油裂解（深度裂化）,d、石油催化重整,通过结构的重新调整，使链状烃转化为环状烃,（3）生产合成材料,原料:,石油、煤、天然气,合成材料基本特征：,相对分子质量很大，属于高分子化合物,合成材料的合成原理：,加聚、缩聚,例如：乙烯合成聚乙烯 丙烯合成聚丙烯,（聚乙烯）,（单体）,（链节）,(n 为聚合度),丙烯,聚丙烯
6、,加成聚合反应（加聚反应）,缩合聚合反应（缩聚反应）,单体间（小分子）相互反应而成高分子化合物，同时还生成小分子（如水、氨等分子）的反应。,酚醛树脂,苯酚,甲醛,合成材料概况：,随着人类不断的文明和进步，人对天然材料的利用已不能满足很多方面的需要，于是就发生了一场材料的革命 人工合成材料; 合成材料的原料丰富、制造加工简单,性能千变万化; 塑料、合成纤维、合成橡胶称为三大合成材料。 黏合剂、涂料也属于合成材料。,塑料的主要成分是合成树脂，其中还添加了某些特定用途的添加剂（如提高塑性的增塑剂、防止老化的防老化剂）；有些热塑性塑料（聚乙烯塑料），可以反复加工，多次使用；有些热固性塑料（电木），一旦
7、加工成型就不会受热熔化。 常见的塑料：聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）、酚醛塑料（电木）、聚四氟乙烯（塑料王）等。,二、环境保护与绿色化学,被污染的小河,乱扔导致的污染,传统的化学工业给环境带来的污染已十分严重，目前世界每年产生的有害废物达3亿吨4亿吨，给环境造成危害，并威胁着人类的生存。有识之士提出了绿色化学的号召，并立即得到了全世界的积极响应。绿色化学的核心就是要利用化学原理从源头减少和消除污染。,p101,P102思考与交流,绿色化学又称环境友好化学， 它的主要特点是： 1充分利用资源和能源，采用无毒、无害的原料； 2在无毒、无害的条件下进行反应,以减少废物向环境排放；,3
8、提高原子的利用率，力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳，实现“零排放” 4生产出有利于环境保护、社区安全和人体健康的环境友好的产品。,人类保护伞的洞臭氧层被破坏,空中死神酸雨,全球变暖温室效应,光化学烟雾,无形杀手居室污染,环境污染的类别：,1、大气污染：来自工业废气，汽车尾气，生活废气（硫与氮的氧化物，碳氧化物，碳氢化物，卤素化合物，放射性）,2、水污染：来自工业废水、生活废水(无 机物, 重金属盐类,营养物有机物, 洗 涤剂, 石油),水体富营养化（N、P、K、S的化合物）,（生活污水、农田排水、化肥、合成洗 涤剂、工业废水引起藻类、浮游生物暴发性繁殖 赤潮、水华）,重金属污染：,如 汞
9、、镉、铅、铬、砷,猫自杀事件水俣病（汞污染）,骨骼畸形变脆骨痛病（镉污染）,智力发展隐性杀手铅污染,3、土壤污染,来自工业垃圾、生活垃圾、废水、化肥、农药残留(Cl,P,S)、放射物质残留,4、噪声污染 5、辐射污染,6、食品污染：,2月02日：国际湿地日 3月22日：世界水日 4月22日：地球日 5月31日：世界无烟日 6月05日：世界环境日 6月17日：世界防治荒漠化和干旱日 7月11日：世界人口日 9月16日：国际保护臭氧层日 10月4日：世界动物日 10月16日：世界粮食日 12月29日：国际生物多样性日,世 界 环 境 日,把保护生态环境看成自己的神圣使命，正成为世界上越来越多人的共识。请看 -,保护环境 从我做起,
