石油和煤的综合利用

生成原因（2）
• （陆上的植物则一般形成煤。）经过漫长的地质年代这些有机物 与淤泥混合，被埋在厚厚的沉积岩下。在地下的高温和高压下它 们逐渐转化，首先形成腊状的油页岩，后来退化成液态和气态的 碳氢化合物。由于这些碳氢化合物比附近的岩石轻，它们向上渗 透到附近的岩层中，直到渗透到上面紧密无法渗透的、本身则多 空的岩层中。这样聚集到一起的石油形成油田。通过钻井和泵取 人们可以从油田中获得石油。地质学家将石油形成的温度范围称 为“油窗”。温度太低石油无法形成，温度太高则会形成天然气。 虽然石油形成的深度在世界各地不同，但是“典型”的深度为四至 六千米。由于石油形成后还会渗透到其它岩层中去，因此实际的 油田可能要浅得多。因此形成油田需要三个条件：丰富的源岩， 渗透通道和一个可以聚集石油的岩层构造。
化学成分
• 石油主要是碳氢化合物。 石油的分子结构 • 它由不同的碳氢化合物混合组成，组成石油的化学元素主
要是碳（83% ~ 87%）、氢（11% ~ 14%），其余为硫 （0.06% ~ 0.8%）、氮（0.02% ~ 1.7%）、氧（0.08% ~ 1.82%）及微量金属元素（镍、钒、铁、锑等）。由碳和 氢化合形成的烃类构成石油的主要组成部分，约占95% ~ 99%，各种烃类按其结构分为：烷烃、环烷烃、芳香烃。 一般天然石油不含烯烃而二次加工产物中常含有数量不等 的烯烃和炔烃。含硫、氧、氮的化合物对石油产品有害， 在石油加工中应尽量除去。
生成原因（1）
• 生物成油理论 • 研究表明，石油的生成至少需要200万年的时间，在现今
已发现的油藏中，时间最老的达5亿年之久。在地球不断 演化的漫长历史过程中，有一些“特殊”时期，如古生代和 中生代，大量的植物和动物死亡后，构成其身体的有机物 质不断分解，与泥沙或碳酸质沉淀物等物质混合组成沉积 层。由于沉积物不断地堆积加厚，导致温度和压力上升， 随着这种过程的不断进行，沉积层变为沉积岩，进而形成 沉积盆地，这就为石油的生成提供了基本的地质环境。 大多数地质学家认为石油像煤和天然气一样，是古代有机 物通过漫长的压缩和加热后逐渐形成的。按照这个理论石 油是由史前的海洋动物和藻类尸体变化形成的。
石油综合利用的部分产品
石油炼制的目的
• 一方面是将石油中的混合物进行一定程度 的分离使它们物尽其用；另一方面。将含 碳原子数较多的烃转变为含碳原子数较少 的烃作为化工原料，以提高石油的利用价 值。
• 分馏法(Fractionation)，利用分子大小不同，沸点不同的 原理，将石油中的碳氢化合物予以分离，再以化学处理方 法提高产品的价值。
分类1
• 煤有褐煤、烟煤、无烟煤、半无烟煤等几 种。云南常用的是褐煤、烟煤、无烟煤三 种。煤的种类不同，其成分组成与质量不 同，发热量也不相同。单位重量燃料燃烧 时放出的热量称为发热量，人为规定以每 公斤发热量7000千卡的煤作为标准煤，并 以此标准折算耗煤量。
分类2
• 1．褐煤：多为块状，呈黑褐色，光泽暗，质地疏 松；含挥发分40%左右，燃点低，容易着火，燃 烧时上火快，火焰大，冒黑烟；含碳量与发热量 较低（因产地煤级不同，发热量差异很大），燃 烧时间短，需经常加煤。
石油图片
石油开采图片
石油特性
• 石油的性质因产地而异，密度为0.8 ~ 1.0 克/厘米，粘 度范围很宽，凝固点差别很大（30 ~ -60摄氏度），沸 点范围为常温到500摄氏度以上，可溶于多种有机溶剂 ，不溶于水，但可与水形成乳状液。不过不同的油田 的石油的成分和外貌可以区分很大。石油主要被用作 燃油和汽油，燃料油和汽油组成目前世界上最重要的 一次能源之一。石油也是许多化学工业产品如溶剂、 化肥、杀虫剂和塑料等的原料。今天88%开采的石油 被用作燃料，其它的12%作为化工业的原料。由于石 油是一种不可更新原料，许多人担心石油用尽会对人 类带来的后果
煤
• 煤中有机质是复杂的高分子有机化合物，主要由碳、氢、 氧、氮、硫和磷等元素组成，而碳、氢、氧三者总和约占 有机质的95%以上；煤中的无机质也含有少量的碳、氢、 氧、硫等元素。碳是煤中最重要的组分，其含量随煤化程 度的加深而增高。泥炭中碳含量为50%～60%，褐煤为 60%～70%，烟煤为74%～92%，无烟煤为 90%～98% 。煤中硫是最有害的化学成分。煤燃烧时，其中硫生成 SO2，腐蚀金属设备，污染环境。煤中硫的含量可分为 5 级：高硫煤，大于4%；富硫煤，为2.5%～4%；中硫煤， 为1.5%～2.5%；低硫煤，为1.0%～1.5%；特低硫煤 ， 小于或等于1%。煤中硫又可分为有机硫和无机硫两大类 。
• 2．烟煤：一般为粒状、小块状，也有粉状的，多 呈黑色而有光泽，质地细致，含挥发分30%以上 ，燃点不太高，较易点燃；含碳量与发热量较高 ，燃烧时上火快，火焰长，有大量黑烟，燃烧时 间较长；大多数烟煤有粘性，燃烧时易结渣。
分类3
• 3．无烟煤：有粉状和小块状两种，呈黑色有金属光泽 而发亮。杂质少，质地紧密，固定碳含量高，可达 80%以上；挥发分含量低，在10%以下，燃点高，不 易着火；但发热量高，刚燃烧时上火慢，火上来后比 较大，火力强，火焰短，冒烟少，燃烧时间长，粘结 性弱，燃烧时不易结渣。应掺入适量煤土烧用，以减 轻火力强度。
裂解和裂化的区别2
• 裂解是一种更深度的裂化。石油裂解的化 学过程比较复杂，生成的裂解气是成分复 杂的混合气体，除主要产品乙烯外，还有 丙烯、异丁烯及甲烷、乙烷、丁烷、炔烃 、硫化氢和碳的氧化物等。 裂解气经净化 和分离，就可以得到所需纯度的乙烯、丙 烯等基本有机化工原料。目前，石油裂解 已成为生产乙烯的主要方法。
喜热的微生物导致的。与石油本身无关。在地质学家中这
个理论只有少数人支持。一般它被用来解释一些油田中无
法解释的石油流入，不过这种现象很少发生。
分布地区
• 原油的分布从总体上来看极端不平衡：从东西半球来看 世界分区域石油探明储量图
• [3]，约3/4的石油资源集中于东半球，西半球占1/4；从南 北半球看，石油资源主要集中于北半球；从纬度分布看， 主要集中在北纬20°-40°和50°-70°两个纬度带内。波 斯湾及墨西哥湾两大油区和北非油田均处于北纬20°40°内，该带集中了51.3%的世界石油储量；50°-70° 纬度带内有著名的北海油田、俄罗斯伏尔加及西伯利亚油 田和阿拉斯加湾油区。约80%可以开采的石油储藏位于中 东，其中62.5%位于沙特阿拉伯（12.5%）、阿拉伯联合 酋长国、伊拉克、卡塔尔和科威特。
例子
例如，在加热、加压和催化剂存在的条件下，十六烷裂化 为辛烷和辛烯：
裂化有热裂化和催化裂化。 热裂化缺点：温度过高，发生结焦现象
催化裂化
常压蒸馏塔
石油气 C4以下 LiLqPuGid petroleum gas
原油
汽油 C5~C11 煤油 C11~C16
柴油 C15~C18
重油 C20以上 沥青 减压蒸馏塔 润滑油
生成原因（3）
• 非生物成油理论
•
非生物成油的理论天文学家托马斯·戈尔德在俄罗斯
石油地质学家尼古莱·库德里亚夫切夫（Nikolai
Kudryavtsev）的理论基础上发展的。这个理论认为在地
壳内已经有许多碳，有些这些碳自然地以碳氢化合物的形
式存在。碳氢化合物比岩石空隙中的水轻ห้องสมุดไป่ตู้因此沿岩石缝
隙向上渗透。石油中的生物标志物是由居住在岩石中的、
• (4)泥煤：碳化程度最浅，含碳量少，水分多，Mar可 高达90%，所以需要露天风干后使用；泥煤的灰分很 容易熔化，发热量低，挥发分含量很多，因此极易着 火燃烧。 泥煤可燃性好，很容易着火燃烧，反应 性强，含硫量低，灰分熔点低，但机械强度较低。因 此，泥煤在工业上使用价值不高，更不宜长途运输， 一般只作为地方性燃料使用。产区分布于西南各省和 浙江（西湖泥煤）等地
石油的颜色
原油的颜色非常丰富，有红、金黄、墨绿、黑 、褐红、甚至透明；原油的颜色是它本身所含胶 质、沥青质的含量，含的越高颜色越深。我国四 川黄瓜山和华北大港油田有的井产无色石油，克 拉玛依石油呈褐至黑色，大庆、胜利、玉门石油 均为黑色。无色石油在美国加利福尼亚、原苏联 巴库、罗马尼亚和印尼的苏门答腊均有产出。无 色石油的形成，可能同运移过程中，带色的胶质 和沥青质被岩石吸附有关。但是不同程度的深色 石油占绝对多数，几乎遍布于世界各大含油气盆 地。
你们知道什么是石油 和煤吗 ？
石油
• 石油又称原油，是一种粘稠的、深褐色 液体。地壳上层部分地区有石油储存。 主要成分是各种烷烃、环烷烃、芳香烃 的混合物。它是古代海洋或湖泊中的生 物经过漫长的演化形成，属于化石燃料 。石油主要被用来作为燃油和汽油，也 是许多化学工业产品如溶液、化肥、杀 虫剂和塑料等的原料。
燃料油 石蜡
裂解和裂化的区别1
• 烃类裂化过程是在加热，或同时有催化剂存在， 或在临氢的条件下进行，这就是石油炼制过程中 常用的热裂化、催化裂化和加氢裂化。热裂化反 应按自由基链反应机理进行，催化裂化反应按碳 正离子链反应机理进行。此两类反应的产品其性 质和产率各不相同。
• 裂解是石油化工生产过程中，以比裂化更高的温 度（700℃～800℃，有时甚至高达1000℃以上） ，使石油分馏产物（包括石油气）中的长链烃断 裂成乙烯、丙烯等短链烃的加工过程。
主要成分
• 原油的成分主要有：油质（这是其主 要成分）、胶质（一种粘性的半固体物 质）、沥青质（暗褐色或黑色脆性固体 物质）、碳质（一种非碳氢化合物）。 石油由碳氢化合物为主混合而成的，具 有特殊气味的、有色的可燃性油质液体 ！原油作为加工的产品，有煤油、苯、 汽油、石蜡、沥青等。严格地说，石油 以氢与碳构成的烃类为主要成分。分子 量最小的4种烃，全都是煤气。
石油分馏
• 工业上先将石油加热至400℃~500℃之间，使其变成蒸气 后输进分馏塔。在分馏塔中，位置愈高，温度愈低。石油 蒸气在上升途中会逐步液化，冷却及凝结成液体馏份。分 子较小、沸点较低的气态馏份则慢慢地沿塔上升，在塔的 高层凝结，例如燃料气(Fuel Gas)、液化石油气(LPG.)、 轻油(Naphtha)、煤油(Kerosene) 等。分子较大、沸点较 高的液态馏份在塔底凝结，例如柴油(Diesel)、润滑油及 蜡等。在塔底留下的黏滞残余物为沥青及重油(Heavy Oil) ，可作为焦化和制取沥青的原料或作为锅炉燃料。不同馏 份在各层收集起来，经过导管输离分馏塔。这些分馏产物 便是石油化学原料，可再制成许多的化学品。其属于物理 反应.
石油裂化
石油通过分馏获得的汽油、煤油、柴油等轻质油的 产量比较低，仅占石油总产量的25％左右。但社 会需求量大的正是这些轻质油，为了提高轻质油 的产量，特别是提高汽油的产量，还可以采用裂 化的方法从重油中获取轻质油。
• 裂化就是在一定的条件下，将相对分子质 量较大、沸点较高的烃断裂为相对分子质 量较小、沸点较低的烃的过程。
煤矿开采现场
煤的相关介绍
• 煤为不可再生的资源。煤是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化 学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿产，一种固体可燃有机岩 ，主要由植物遗体经生物化学作用，埋藏后再经地质作用转变而成。 俗称煤炭。中国是世界上最早利用煤的国家。辽宁省新乐古文化遗址 中，就发现有煤制工艺品 ，河南巩义市也发现有西汉时用煤饼炼铁的 遗址。《山海经》中称煤为石涅，魏、晋时称煤为石墨或石炭。明代 李时珍的《本草纲目》首次使用煤这一名称。希腊和古罗马也是用煤 较早的国家，希腊学者泰奥弗拉斯托斯在公元前约300年著有 《石史 》 ，其中记载有煤的性质和产地；古罗马大约在2000年前已开始用 煤加热。 煤炭是一种可以用作燃料或工业原料的矿物。它是古代植 物经过生物化学作用和地质作用而改变其物理、化学性质，由碳、氢 、氧、氮等元素组成的黑色固体矿物。煤也是获得有机化合物的源泉 。通过煤焦油的分馏可以获得各种芳香烃；通过煤的直接或间接液化 ，可以获得燃料油及多种化工原料。
• 裂解是深度裂化，生成气态不饱和烃
石油重整
• 催化重整：在有催化剂作用的条件下，对 汽油馏分中的烃类分子结构进行重新排列 成新的分子结构的过程叫催化重整。 石油 炼制过程之一，加热、氢压和催化剂存在 的条件下，使原油蒸馏所得的轻汽油馏分 （或石脑油）转变成富含芳烃的高辛烷值 汽油（重整汽油），并副产液化石油气和 氢气的过程