工程化学（课件）第6章

由海南大学机电工程学院自动化2021-4某吴姓同学制作 仅供参考

工程化学（课件）

• 第六章 化学与能源
  • 6.1 概述
    • 6.1.1 能源利用的历史进程
      • 1.柴薪时代
      • 2.煤炭时代：煤气灯、蒸汽机的使用
      • 3.石油时代
      • 4.核能开发
    • 6.1.2 能源分类
      • 一次能源
        • 定义：直接从自然界获得的能源
        • 常规能源：煤炭、石油、天然气、水力资源
        • 新型能源：太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能及核能
      • 二次能源
        • 定义：一次能源经过加工、转换得到的能源
        • 电力、煤气、汽油、柴油、焦炭、洁净煤、沼气
      • 绿色能源
        • 1.利用现代技术开发干净、无污染的新能源
          • 氢能、太阳能、风能
        • 2.化害为利，充分利用城市垃圾、淤泥等废物中所蕴含的能源
    • 6.1.3 能源危机与环境污染
      • 能源危机：传统的矿物能源总会枯竭，因此必须加快开发利用清洁又用之不竭的新能源
      • 环境污染：酸雨、温室效应加剧等
    • 6.1.4 世界能源概况
      • 当代世界广泛利用的五大能源：石油、天然气、煤炭、核能、水力
      • 地球上石油估计为1370亿吨，约有740亿吨分布在中东地区
      • 世界主要石油出口国：沙特阿拉伯、伊朗、伊拉克、科威特、委内瑞拉
      • 天然气成为未来能源的主导方向，核能、太阳能也可能上升到主导地位
    • 6.1.5 我国能源概况
      • 目前是全球第一大能源生产国和消费国
      • 国内矿物能源储量有限，很多能源需要进口
      • 已经在大力开发和利用包括 风能、太阳能、核能 等新型能源
  • 6.2 化学使古老的能源焕发青春
    • 6.2.1 石油深加工
      • 1.分馏
        • 常压分馏
          • 适用于石油中沸点低于360度的各种组分
          • 汽油、煤油和柴油
        • 减压分馏
          • 适用于石油中沸点高于360度的各种组分
          • 润滑油、石蜡
      • 2.重整
        • 把馏分中的烃类分子重新排列而构成新的分子结构
        • 目的：使支链异构体增加，芳烃增加，大大提高汽油的辛烷值
        • 辛烷值
          • 是交通工具所使用的燃料（汽油）抵抗震爆的指标
          • 正庚烷的辛烷值定为0 异辛烷其震爆现象很小，其辛烷值定为100
      • 3.裂化
        • 为了提高汽油的产量，人们尝试将石油中的一些非汽油组分的长链大分子烃类认为的将它们切断，以得到更多汽油组分的烃分子
        • 热裂化：选择性很差
        • 催化裂化
      • 4.精制
        • 燃料油常混有少量含氮、硫的杂环化合物，燃烧时会产生NOx、SO2等有害气体
        • 进行 催化加氢处理，使氮、硫变为H2S、NH3而除去
    • 6.2.2 煤的综合开发
      • 1.煤的干馏
        • 让煤在隔绝空气下加热，使某些成分发生热分解
        • 三种状态
          • 气态
            • 煤气、焦炉气（氢气和CO）
          • 液态
            • 煤焦油，主要是芳香族化合物
          • 固态
            • 焦炭
      • 2.煤的液化（煤变油）
        • 让煤加热裂解，使大分子变小，然后在催化剂的作用下加氢可以得到多种燃料油
        • 煤的液化也叫 人造油，主要成分为多种烷烃，烯烃，乙醇，乙醛等
      • 3.煤的汽化
        • 将煤在高温时与水蒸气作用，则可制成一种气态混合物（水煤气）
        • CO在催化剂作用下可以氢化合成各种长链的烃类化合物、汽油、甲烷、醇等 （一碳化学）
    • 6.2.4 节能技术
      • 减少二次能源转换中的损失
      • 终端能源消费过程中的节能技术
      • 节能中高新技术研究
      • 日常生活中的节能技术
  • 6.3 化学是开发新能源的源泉
    • 1.核裂变能
      • 核裂变反应方程
      • 链式反应
        • 重的原子核俘获一个中子以后发生裂变放出多个中子，如果这些中子又引起其他重核裂变，导致产生更多的中子，最终形成一连串的裂变反应
    • 原子能的利用
      • 爱因斯坦的质能方程 E = mc
      • 核反应堆
      • 原子弹
    • 2.核聚变能
      • 核能：核裂变能 + 核聚变能
      • 核聚变辐射极少
      • 核聚变反应燃料是从海水中提炼的氢的同位素氘
      • 热核反应
        • 必须在极高的温度下才能进行
    • 6.3.2 太阳能
      • 1.光热转化
      • 2.光电转化：单晶硅太阳能电池
      • 3.光化学转化
    • 6.3.3 氢能
      • 1.制氢技术
        • 1.利用煤、石油、天然气与水蒸气反应
        • 2.电解水
        • 3.新的制氢方法
      • 2.储氢技术
    • 6.3.4 生物质能
      • 生物能资源
        • 秸秆、谷壳、甘蔗渣
        • 生物质燃料电池
        • 转化为电能、固体燃料、产生沼气、产生醇类燃料
    • 6.3.5 其他新能源
      • 1.油页岩和油砂
      • 2.天然气水合物：可燃冰
      • 3.风能
      • 4.地热能和海洋能