2化学与能源.ppt

第二讲化学与能源
1 能源的发展史
2 能源的分类和能量的转化
3 常规能源简介
4 未来的能源
第一节能源的发展史
能源、材料和信息被称为人类社会发展的三大支柱。根据各个历史阶段所使用的主要能源;可以分为柴草时期、煤炭时期和石油时期。
柴草时期从火的发现到18世纪产业革命期间
煤炭时期煤炭的开采始于13世纪,而大规模开采并使其成为世界的主要能源则是18世纪中叶的事了。
石油时期第二次世界大战之后,在美国、中东、北非等地区相继发现了大油田及伴生的天然气,每吨原油产生的热量比每吨煤高一倍。二十世纪60年代初期,在世界能源消费统计表里,石油和天然气的消耗比例开始超过煤炭而居首位。
我国能源的结构以煤炭为主的状况可能还要延续相当的时间。
第二节能源的分类和能量的转化
按其来源可以分为三大类:
一是来自地球以外的太阳能,除太阳的辐射能之外,煤炭、石油、天然气、水能、风能等都间接来自太阳能;
第二类来自地球本身,如地热能,原子核能(核燃料铀、钍等存在于地球自然界);
第三类则是由月球、太阳等天体对地球的引力而产生的能量,如潮汐能。
一次能源指在自然界现成存在,可以直接取得且不必改变其基本形态的能源。
常规能源也叫传统能源,就是指已经大规模生产和广泛利用的能源。
新能源指以新技术为基础,系统开发利用的能源。
能源的利用,其实就是能量的转化过程。柴草、煤炭、石油和天然气等常用能源所提供的能量都是随化学变化而产生的,多种新能源的利用也与化学变化有关。
第三节常规能源简介
1 煤炭及其综合利用
按现在的开采速度,煤只能用几百年。
煤的综合利用:
煤的气化: 煤的气化过程生成的H2,CO,CH4是可燃气体,也是重要的化工原料。
煤的焦化:煤分解生成固态的焦炭、液态的煤焦油和气态的焦炉气。
随加热温度不同,产品的数量和质量都不同,有低温(500~600℃)、中温(750~800℃)和高温(1000~1100℃)干馏之分。
低温干馏所得焦炭的数量和质量都较差,但焦油产率较高,其中所含轻油部分,经过加氢可以制成汽油,所以在汽油不足的地方,可采用低温干馏。中温法的主要产品是城市煤气,而高温法的主要产品则是焦炭。
煤的液化:煤炭液化油也叫人造石油。煤和石油都是由C,H,O等元素组成的有机物,但煤的平均表现分子量大约是石油的10倍,煤的含氢量比石油低得多。所以煤加热裂解,使大分子变小,然后在催化剂的作用下加氢(450—480℃,12MPa一30MPa)可以得到多种燃料油。
还有一类方法称间接液化法,它是先使煤气化得到CO和H2等气体小分子,然后在一定的温度、压力和催化剂的作用下合成各种烷烃、烯烃和乙醇、乙醛等。
煤既是能源,也是重要的化工原料。我国是世界上最大的耗煤国家,但70 %的煤都是直接烧掉,既浪费资源,也污染环境。积极开展煤的综合利用是十分重要的方针。