热化学与能源精要.ppt

* 1.3.1 世界能源的结构与能源危机 1.能源的分类 一次能源 二次能源 常规能源 燃料能源 煤炭、石油、天然气、生物质能 煤气、焦碳、成品燃油、液化气、酒精 非燃料能源 水能 电力、蒸汽、热水 新能源 燃料能源 核能 人工沼气、氢能 非燃料能源 太阳能、地热、风能、海洋能 激光 利用状况 使用 性质 形成条件 表1.2 能源的分类 * 2. 世界能源的结构和消耗 1950 1960 1970 1980 1990 2010 10 20 30 40 50 60 能源结构比例(%) 年代 图1.7 世界消耗的一次能源结构 煤炭石油天然气水电及其它 * 3. 能量消耗前六名的国家 美国 中国 俄罗斯 日本 德国 印度 5 10 15 20 25 30 能源结构比例(占世界%) 国家 煤炭石油天然气核能水电 25.4 10.4 7.2 6.0 4.1 2.9 图1.8 世界六国消耗的一次能源比例及总比例（占世界） 趋势（比例）： 石油和天然气下降； 煤炭上升； 核电上升。 * 4. 能源危机 本质：能量总量不变，质量衰退了，有序能下降。可利用之“有效能”减少了，于是产生了能源危机 * 1.3.2 煤炭与洁净煤技术 我国煤炭的一个特点是煤炭中含硫量较高，煤炭中的硫在燃烧时生成二氧化硫。SO2和粉尘是煤燃烧的主要一次污染物，其中的SO2是造成酸雨的主要原因。 所以煤炭的开采和燃烧都会引起环境污染。 思考：我国能源的现状有何特点？ 答：1）能源总量丰富，但人均不足； 2）能源结构不合理，优质能源比例太小 煤炭占一次能源的76%，天然气消耗只有世界平均的76%，石油消耗只占世界平均的1/3。 3）能源利用率低，能耗高浪费严重。 * 1. 煤炭的成分与热值 煤炭的主要成分： 碳、氢、氧；少量氮、硫、磷等。 煤炭的热值： 单位质量或体积的燃料完全燃烧放出的热量。 标准煤的热值为29.3MJ·kg-1。 无烟煤：低硫，较好； 烟煤 ：高硫，燃烧环境污染； 褐煤：储量大，但热值低。 煤炭的分类： * 2. 洁净煤技术 洁净煤技术于1986年由美国率先提出，现已成为解决环境和能源问题的主导技术之一。 煤 甲醇 合成汽油 液体燃料 (新型液态燃料) * 1.3.3 石油和天然气 石油 石油是多种烃类的混合物，其中含有链烷烃、环烷烃、芳香烃和少量含氧、含硫的有机物。 思考：世界原油储量最大的地区在哪儿？我国的原油产地在哪儿？ 答：世界原油储量最大的地区是中东。我国的原油产地在东北、西北和山东（黑龙江省的大庆油田、新疆的克拉玛依油田和山东省的胜利油田是中国三大油田）。 * 1. 石油燃料产品 石油经过分馏和裂解等加工过程后可得到石油气、汽油、煤油、柴油、润滑油和沥青等产品。 思考：以上产品中最重要的是什么？ 汽油。 95%的汽油用于驱动汽车。衡量汽油质量的一个重要指标是辛烷值。直馏汽油的辛烷值约为55~72之间，在汽油中加入少量四乙基铅可以将辛烷值提高到79~88，为了防止铅在汽缸中沉积，加入少量二溴乙烷，使生成挥发性的溴化铅，与尾气一同排入大气。 思考：汽车尾气污染物是什么？如何解决？ 答：主要污染物：NO、CO、HC和含铅化物等。 解决方法：采用无铅汽油，对汽车尾气进行催化净化。 * 2. 天然气 天然气是低级烷烃的混合物，主要成分是甲烷，常与石油伴生。其热值约为55.6MJ ?kg-1。 天然气的优点： 可直接应用 易于管道输送 污染少 思考：西气东送具有哪些重要意义？ * 3. 沼气和生物质能 植物残体在隔绝空气的情况下发生自然分解时产生的气体称为沼气。 沼气约含60%的甲烷，其余为二氧化碳和少量的CO、H2、H2S等。 思考：可用哪些原料制备沼气？如果你来自农村，你家使用过沼气吗？ 答：农村一般用人畜粪便、杂草等制取沼气。 生物质能的现代利用是将植物枝杆等在汽化炉中加压汽化制成可燃气体。 答：都是。沼气也属于生物质能。柴火是生物质能的直接利用。 思考：沼气和柴火是生物质能吗？ * 4. 可燃冰—未来的新能源 天然气被包进水分子中，在深海的低温高压下形成的透明结晶，外形似冰，用火柴一点就着，故称“可燃冰”。 CH4·xH2O (s)。 形成条件：低温高压如0℃，76 MPa。 储量：尚难正确估计，各文发表的数据相差较大。预测总量相当于161万亿吨煤，可用100万年；是地球上煤、石油和天然气能量总和的2~3倍。 分布：深水大陆架和陆地永久冻土带。我国东海、南海有大量可燃冰，约相当于全国石油储量的一半。 开采难，储量丰富。 * 1.3.4 煤气和液化气 煤气 煤的合成气及炼焦气都是城市煤气。 来源于石油，主要成分为丙烷、丁烷等，炼油厂的副产品。 液化气 煤气的组成 H2