化石能源介绍课件.ppt

1、 化石能源介绍什么是化石能源？|定义：化石能源是一种碳氢化合物或其衍生物。化石能源所包含的天然资源有煤炭、石油和天然气。它由古代生物的化石沉积而来，是一次能源。煤 炭什么是煤炭？定义：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物，由碳、氢、氧、氮等元素组成的黑色固体矿物。煤的形成过程煤的形成过程煤的形成年代 在整个地质年代中，全球范围内有三个大的成煤期：(1)古生代的石炭纪和二迭纪，成煤植物主要是袍子植物。主要煤种为烟煤和无烟煤。(2)中生代的株罗纪和白垩纪，成煤植物主要是裸子植物。主要煤种为褐煤和烟煤。(3)新生代的第三纪，成煤植物主要是被子植物。主要煤种为

2、褐煤，其次为泥炭，也有部分年轻烟煤。煤的大分子结构模型煤的大分子结构模型v煤炭的化学组成 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。1.泥炭中碳含量为5060；2.褐煤为6070；3.烟煤为7492 4.无烟煤为 9098（高变质煤）低变质烟煤（长焰煤、不粘煤和弱粘煤）中变质烟煤（气、肥、焦、瘦煤）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

3、煤，为2.54；中硫煤，为1.52.5；低硫煤，为1.01.5；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。酸雨的形成酸雨的危害煤的工业分析 通过工业分析可大致了解煤的性质,又称技术分析,是指煤的水分、挥发分、灰分的测定以及固定碳的计算。水分水分(M)可分为外在水分、内在水分以及与煤中矿物质结合的结晶水、化合水。外在水分为煤炭在开采、运输、储存及洗选过程中，附着在煤颗粒表面和大毛细孔中的水分。内在水分为吸附或凝聚在煤颗粒内部的毛细孔中的水分。灰分灰分(A)是指煤完全燃烧后残留的残渣量。灰分来自煤的矿物质。挥发分挥发分(Vdaf)是指煤中有机质可挥发的热分解产物。随煤化程度增高而

4、降低，可用于初步估测煤种。固定碳固定碳(FC)是指煤中有机质经隔绝空气加热分解的残余物,固定碳随变质程度的加深而增高，可作为鉴定煤变质程度的指标。世界煤炭储藏量 煤炭是地球上蕴藏量最丰富，分布地域最广的化石燃料。据世界能源委员会的评估，世界煤炭可采资源量达484104亿t标准煤，占世界化石燃料可采资源量的668。据2019世界能源统计评论统计，至2019年底，世界煤炭探明的可采储量为1.03161104亿t，储采比为224年，其储量最大的国家依次为美国，中国是世界上煤产量最高的国家。世界煤炭分布图世界煤炭分布图煤炭的开采l露天采煤l矿下采煤 露天采煤露天采煤具有回采率高、劳动条件好、劳动生产率

5、高、具有回采率高、劳动条件好、劳动生产率高、适合大型机械操作，具有安全、可靠，是今后煤炭开采行业适合大型机械操作，具有安全、可靠，是今后煤炭开采行业发展的重点。发展的重点。煤炭的作用 煤是重要能源，也是冶金、化学工业的重要原料。主要用于燃烧、炼焦、气化、低温干馏、加氢液化等。燃烧 煤炭是人类的重要能源资源，任何煤都可作为工业和民用燃料。炼焦 把煤置于干馏炉中，隔绝空气加热，煤中有机质随温度升高逐渐被分解，其中挥发性物质以气态或蒸气状态逸出，成为焦炉煤气和煤焦油，而非挥发性固体剩留物即为焦炭。焦炉煤气是一种燃料，也是重要的化工原料。煤焦油可用于生产化肥、农药、合成纤维、合成橡胶、油漆、染料、医药

6、、炸药等。焦炭主要用于高炉炼铁和铸造，也可用来制造氮肥、电石（碳化钙，CaC2）。电石是塑料、合成纤维、合成橡胶等合成化工产品。F气化 气化是指转变为可作为工业或民用燃料以及化工合成原料的煤气。F低温干馏 把煤或油页岩置于 550左右的温度下低温干馏可制取低温焦油和低温焦炉煤气，低温焦油可用于制取高级液体燃料和作为化工原料。F加氢液化 将煤、催化剂和重油混合在一起，在高温高压下使煤中有机质破坏，与氢作用转化为低分子液态和气态产物，进一步加工可得汽油、柴油等液体燃料。加氢液化的原料煤以褐煤、长焰煤、气煤为主。总之，煤炭对于现代化工业来说，无论是重工业，还是轻工业；无论是能源工业、冶金工业、化学工

7、业、机械工业，还是轻纺工业、食品工业、交通运输业，都发挥着重要的作用，各种工业部门都在一定程度上要消耗一定量的煤炭，因此有人称煤炭是工业的“真正的粮食”。石 油什么是石油？石油又称原油，是从地下深处开采的棕黑色可燃粘稠液体。赋存于地下岩石孔隙中的一种液态可燃有机矿产。它是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成的混合物，与煤一样属于化石燃料，一般认为是有机物死亡后经分解、运移、聚集而形成。也有认为是无机碳和氢经化学作用而形成。主要是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物，它是一种油质的可燃沥青质液体,一般是暗褐色到绿色,有时发出荧光。石油实质是不同烃类的混合物,能从中提取汽油、煤油、柴油、润滑油、石

8、蜡、沥青等。石油被称为工业的血液，是世界上最重要的动力燃料与化工原料。石油及其产品广泛用于生产和生活的各个方面。石油的形成过程石油的形成过程世界原油主要分布地区 我国石油主要分布地区我国石油主要分布地区|我国石油资源集中分布在渤海湾、松辽、塔里木、鄂尔多斯、准噶尔、珠江口、柴达木和东海陆架八大盆地，其可采资源量172亿吨，占全国的81.13；我国石油主要分布图我国石油主要分布图我国主要油田：我国主要油田：1、大庆油田 2、胜利油田 3、长庆油田 4、辽河油田 5、克拉玛依油田 6、四川油田 7、华北油田 8、大港油田 9、中原油田 10、吉林油田 11、河南油田 12、江汉油田 13、江苏油田

9、 14、青海油田 15、塔里木油田 16、土哈油田 17、玉门油田 18、滇黔桂石油勘探局 19、冀东油田 20、中国海洋石油南海东部公司 石油的开采石油开采工程主要包括以下4个方面：u测井工程；u钻井工程；u采油工程；u油气集输工程 什么是汽油？汽油：外观为透明液体，主要是由C4C10各族烃类组成。具有较高的辛烷值和优良的抗爆性。车用汽油的牌号是按照辛烷值区分的，共有66、70、76、80、85等号。例如，70号车用汽油即表明该汽油辛烷值不低于70。根据辛烷值的实测结果可判定属哪一牌号的车用汽油；主要用于汽油发动机上，可提高发动机的功率，减少燃料消耗量；具有较好的安定性，在贮运和使用过程中不

10、易出现早期氧化变质，对发动机部件及储油容器无腐蚀性。辛烷值：是指车用汽油在各种使用条件下抗爆震燃烧的能力大小的一个指标。辛烷值是这样给定的：异辛烷的抗爆性较好，辛烷值给定为100，正庚烷的抗爆性差，给定为 0，汽油辛烷值的测定是以异辛烷和正庚烷为标准燃料，使其产生的爆震强度与试样相同，标准燃料中异辛烷所占的体积百分数就是试样的辛烷值。辛烷值高，抗爆性好。汽油的等级是按辛烷值划分的。高辛烷值汽油可以满足汽油机的需要。汽油抗爆能力的大小与化学组成有关。带支链的烷烃以及烯烃、芳烃通常具有优良的抗爆性。提高汽油辛烷值主要靠增加高辛烷值汽油组分，但也通过添加四乙基铅等抗爆剂实现。汽油的分类 用量最大的轻

11、质石油产品之一，是引擎的一种重要燃料。1.根据制造过程可分为直馏汽油、热裂化汽油、催化裂化汽油、重整汽油、焦化汽油、叠合汽油、加氢裂化汽油、裂解汽油和烷基化汽油、合成汽油等。2.根据用途可分为航空汽油、车用汽油、溶剂汽油等三大类。主要用作汽油机的燃料。广泛用于汽车、摩托车、快艇、直升飞机、农林业用飞机等。溶剂汽油则用于橡胶、油漆、油脂、香料等工业。什么是柴油？v轻质石油产品，复杂烃类(C约1022)混合物。为柴油机燃料。v主要由原油蒸馏、催化裂化、热裂化、加氢裂化、石油焦化等过程生产的柴油馏分调配而成；v也可由页岩油加工和煤液化制取。分为轻柴油（沸点范围约180370）和重柴油（沸点范围约35

12、0410）两大类。v广泛用于大型车辆、铁路机车、船舰。柴油最重要的性能是着火性和流动性 着火性：高速柴油机要求柴油喷入燃烧室后迅速与空气形成均匀的混合气，并立即自动着火燃烧，因此要求燃料易于自燃。流动性：柴油的凝点是指油品在规定条件下冷却至丧失流动性时的最高温度。柴油中正构烷烃含量多且沸点高时，凝点也高。一般选用柴油要求凝点低于环境温度35。什么是煤油？轻质石油产品的一类。由天然石油或人造石油经分馏或裂化而得。单称“煤油”一般指照明煤油。又称灯用煤油和灯油（lamp kerosene），也称“火油”，俗称“洋油”。各种煤油在常温下为液体，无色或淡黄色，略具臭味。不溶于水，易溶于醇和其他有机溶剂

13、。易挥发，易燃。与空气混合形成爆炸性的混合气。爆炸极限为2-3%。物化性质：沸程为180310。为C9C16的多种烃类混合物。纯品为无色透明液体，含有杂质时呈淡黄色。平均分子量在200250之间。密度大于0.84g/cm3。闪点40以上。芳烃含量8%15%。不含苯及不饱和烃（特别是二烯烃）。不含裂化馏分。硫含量0.04%0.10%。煤油主要用途煤油主要用途主要用于点灯照明和各种喷灯、汽灯、汽化炉和煤油炉的燃料；也可用作机械零部件的洗涤剂，橡胶和制药工业的溶剂，油墨稀释剂，有机化工的裂解原料；玻璃陶瓷工业、铝板辗轧、金属工件表面化学热处理等工艺用油；有的煤油还用来制作温度计。根据用途可分为航空煤

14、油、动力煤油、照明煤油等。汽油、柴油与煤油之间的区别分子量不同蒸发的难易程度不同,汽油容易挥发,用个烟头就可以点燃,燃烧的时候火焰很大,柴油不容易挥发,所以一般没法点燃,即使点燃柴油燃烧速度也不快,火焰很小,煤油介于二者之间。什么是润滑油？润滑油：一般是分馏石油的产物，也有从动植物油中提炼的，亦称“润滑脂”。润滑油一般由基础油和添加剂两部分组成。基础油是润滑油的主要成分，决定着润滑油的基本性质，添加剂则可弥补和改善基础油性能方面的不足，赋予某些新的性能，是润滑油的重要组成部分。润滑油主要作用润滑油主要作用：滑油是用在各种类型机械上以减少摩擦，保护机械及加工件的液体润滑剂，主要起润滑、冷却、防锈

15、、清洁、密封和缓冲等作用。润滑油占全部润滑材料的85%，种类牌号繁多，现在世界年用量约3800万吨。什么是石蜡？石蜡是矿物蜡的一种，也是石油蜡的一种；它是从原油蒸馏所得的润滑油馏分经溶剂精制、溶剂脱蜡或经蜡冷冻结晶、压榨脱蜡制得蜡膏，再经溶剂脱油、精制而得的片状或针状结晶。又称晶形蜡，碳原子数约为18 30的烃类混合物，主要组分为直链烷烃（约为8095），还有少量带个别支链的烷烃和带长侧链的单环环烷烃（两者合计含量20以下）。根据加工精制程度 不同，可分为全精炼石蜡、半精炼石蜡和粗石蜡3种。石蜡的用途：F 将纸张浸入石蜡后就可制取有良好防水性能的各种蜡纸，可以用于食品、药品等包装、金属防锈和印

16、刷业上；F石蜡加入棉纱后，可使纺织品柔软、光滑而又有弹性；F石蜡还可以制得洗涤剂、乳化剂、分散剂、增塑剂、润滑脂最等。F由于动物蜡和植物蜡的资源越来越紧张，现在的蜡烛大多是石蜡制造的。什么是沥青？石油沥青是原油加工过程的一种产品，是原油蒸馏后的残渣。在常温下是黑色或黑褐色的粘稠的液体、半固体或固体，有光泽，低温时质脆，粘结性和防腐性能良好。主要含有可溶于三氯乙烯的烃类及非烃类衍生物，主要成分是沥青质和树脂，其次有高沸点矿物油和少量的氧、硫和氯的化合物。沥青主要可以分为煤焦沥青、石油沥青和天然沥青三种。主要用途：主要用途是作为基础建设材料、原料和燃料，应用范围如交通运输（道路、铁路、航空等）、建

17、筑业、农业、水利工程、工业（采掘业、制造业）、民用等各部门。油页岩什么是油页岩（oil shale）？一般认为，油页岩是粉沙、淤泥和低等生物残体腐解的有机质沉积形成的。有机质在厌氧细菌的活动下，经过沥青化作用并与掺入的粉沙、淤泥等形成含矿物杂质较多的腐泥物质，沉积在地下深处，经成岩作用和挥发物质散失等物理化学作用，成为油页岩层。干馏后可获得页岩油的高灰分致密薄层状可燃有机岩，又称油母页岩。可直接点燃，燃烧时发出沥青臭味。页岩油的性质 油页岩外观多呈褐色泥岩状，其相对密度为1.42.7。页岩油很像石油,除了液态的碳、氢物质外，还含有少量氧、氮和硫的化和物。页岩油经过进一步加工提炼，可以制得汽油、

18、煤油、柴油等液体燃料，具有与石油相同的作用。页岩油的制法 大块的油页岩经过破碎、筛选,送到一种巨大的炉子里；在隔绝空气的条件下加热,使有机质分解生成油气；油气再进入一个冷却装置，被冷却凝结成油状的液体，这就是页岩油。页岩油的用途页岩油经炼制可获汽油、煤油、柴油、润滑油和石蜡等。在油页岩炼油过程中还能得到许许多多副产品:硫酸铵可作肥料；酚类和吡啶可用作生产合成纤维、塑料、染料、药物的化工原料；排出的气体，如同煤气一样，可作气体燃料；留下的页岩灰渣，可用来制造水泥熟料、陶瓷纤维、陶粒等建筑用材。|油页岩可谓“全身是宝”。储量 据调查，全世界油页岩的储量要比煤、石油或天然气多得多。我国是世界上油页岩

19、储量最丰富的国家之一。以吉林的农安、广东的茂名和辽宁的抚顺为最多，广东茂名地区已探明的油页岩储量就有70多亿吨，是将来可替代石油的能源之一。天然气什么是天然气？l 从广义的定义来说，天然气是指自然界中天然存在的一切气体，包括大气圈、水圈、生物圈和岩石圈中各种自然过程形成的气体。l 而人们长期以来通用的“天然气”的定义，是从能量角度出发的狭义定义，是指天然蕴藏于地层中的烃类和非烃类气体的混合物，主要存在于油田气、气田气、煤层气、泥火山气和生物生成气中。天然气系古生物遗骸长期沉积地下，经慢慢转化及变质裂解而产生之气态碳氢化合物，具可燃性，多在油田开采原油时伴随而出。天然气的形成|天然气与石油生成过

20、程既有联系又有区别：石油主要形成于深成作用阶段，由催化裂解作用引起，而天然气的形成则贯穿于成岩、深成、后成直至变质作用的始终；与石油的生成相比，无论是原始物质还是生成环境，天然气的生成都更广泛、更迅速、更容易，各种类型的有机质都可形成天然气腐泥型有机质则既生油又生气，腐植形有机质主要生成气态烃。海洋中石油及天然气的形成过程l 天然气是一种多组分的混合气体，比空气轻，具有无色、无味、无毒之特性，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气，以及微量的惰性气体，如氦和氩等。在标准状况下，甲烷至丁烷以气体状态存在，戊烷以上为液体。l 若天然

21、气在空气中浓度为5%15%的范围内，遇明火即可发生爆炸，这个浓度范围即为天然气的爆炸极限。l 与煤炭、石油等能源相比，天然气在燃烧过程中产生的能影响人类呼吸系统健康的物质极少，产生的二氧化碳仅为煤的40%左右，产生的二氧化硫也很少。天然气燃烧后无废渣、废水产生，具有使用安全、热值高、洁净等优势。天然气的性质天然气分布 中国沉积岩分布面积广，陆相盆地多，形成优越的多种天然气储藏的地质条件。陆上天然气主要分布在中部和西部地区，分别占陆上资源量的43.2%和39.0%。天然气资源集中分布在塔里木、四川、鄂尔多斯、东海陆架、柴达木、松辽、莺歌海、琼东南和渤海湾九大盆地，同时专家预测，我国资源总量可达4

22、060多万亿立方米，是一个天然气资源大国。勘探领域广阔，潜力巨大，前景十分美好。天然气主要用途 u1、天然气发电，具有缓解能源紧缺、降低燃煤发电比例，减少环境污染的有效途径，且从经济效益看，天然气发电的单位装机容量所需投资少，建设工期短，上网电价较低，具有较强的竞争力。u2、天然气化工工业，天然气是制造氮肥的最佳原料，具有投资少、成本低、污染少等特点。天然气占氮肥生产原料的比重，世界平均为80%左右。u3、城市燃气事业，特别是居民生活用燃料。随着人民生活水平的提高及环保意识的增强，大部分城市对天然气的需求明显增加。天然气作为民用燃料的经济效益也大于工业燃料。u4、压缩天然气汽车，以天然气代替汽

23、车用油，具有价格低、污染少、安全等优点。什么是瓦斯？一般生活中常说的天然瓦斯,煤矿瓦斯则是指的天然气。瓦斯其实是吸附在煤层中的一种非常规天然气，又称为煤层气，其主要成分和天然气一样，主要成分均为甲烷，沼气也可以说是瓦斯。瓦斯的形成 瓦斯是在煤的生成和变质的过程中形成的有害气体。在成煤的过程中形成的瓦斯是古代的植物在堆积过程中，由于纤维素和有机质经过厌氧细菌的分解作用而形成的。在高温高压情况下，由于物理化学的作用，会持续的形成瓦斯。瓦斯排放到空气中则造成严重的大气污染。煤层气的温室效应是二氧化碳的22倍，对臭氧层的破坏是一氧化碳的7倍。我国每年因采煤向大气排放的煤层气高达194亿立方米，煤炭行业

24、每年因此耗去的排污费超过10亿元人民币。瓦斯如遇明火，即可燃烧，发生“瓦斯”爆炸，直接威胁着矿工的生命安全。因此，矿井工作对“瓦斯”十分重视，除去采取一些必要的安全措施外，有的矿工会提着一个装有金丝雀的鸟笼下到矿井，把鸟笼挂在工作区内。原来，金丝雀对“瓦斯”或其他毒气特别敏感，只要有非常淡薄的“瓦斯”产生，对人体还远不能有致命作用时，金丝雀就已经失去知觉而昏倒。矿工们察觉到达种情景后，可立即撤出矿井，避免伤亡事故的发生。瓦斯主要成分是甲烷，瓦斯浓度超过它的爆炸极限，氧气与瓦斯接触 容易引起爆炸瓦斯爆炸的三个条件：E瓦斯浓度为5-16%（浓度为9.5时，其爆炸威力最大)；E火源温度在650-75

25、0以上；E混合气体中氧气浓度大于12%。三个条件同时存在，才可发生瓦斯爆炸！三个条件同时存在，才可发生瓦斯爆炸！瓦斯是怎么爆炸的？瓦斯是怎么爆炸的？瓦斯爆炸的原理E瓦斯爆炸即为CH4燃烧,化学方程式为CH4+2O2=CO2+2H2OE矿井瓦斯爆炸是一种热一链式反应（也叫链锁反应）。当爆炸混合物吸收一定能量（通常是引火源给予的热能）后，反应分子的链即行断裂，离解成两个或两个以上的游离基（也叫自由基）。这类游离基具有很大的化学活性，成为反应连续进行的活化中心。在适合的条件下，每一个游离基又可以进一步分解，再产生两个或两上以上的游离基。这样循环不已，游离基越来越多，化学反应速度也越来越快，最后就可以

26、发展为燃烧或爆炸式的氧化反应。所以，瓦斯爆炸就其本质来说，是一定浓度的甲烷和空气中的氧气在一定温度作用下产生的激烈氧化反应，瓦斯爆炸产生的高温高压，促使爆源附近的气体以极大的速度向外冲击，最后在煤矿里它从煤岩裂缝中喷出。未来能源可燃冰“可燃冰”的主要成分是甲烷与水分(CH4nH2O)。它的形成与海底石油、天然气的形成过程相仿，而且密切相关。埋于海底地层深处的大量有机质在缺氧环境中，厌气性细菌把有机质分解，最后形成石油和天然气(石油气)。其中许多天然气又被包进水分子中，在海底的低温与压力下天然气和水可以在温度25摄氏度内结晶，纯净的天然气水合物呈白色，形似冰雪，可以像固体酒精一样直接被点燃，因此

27、，又被形象地称为“可燃冰”。可燃冰图1 夹杂着白色颗粒状“可燃冰”海底沉积物放入水中随即冒出大量气泡图2 这是夹杂着白色颗粒状“可燃冰”的海底沉积物“可燃冰”释放的气体能够在空气中燃烧 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。科学家估计，海底可燃冰分布的范围约4000万平方公里，占海洋总面积的10%，海底可燃冰的储量够人类使用1000年，因此可以作为未来人类的能源之一。思考题：1.天然气与石油的区别主要有那些？2.瓦斯与天然气之间的联系与区别？3.根据自己的思考，未来的能源主要有那些？爆炸极限 可燃性混合物能够发生爆炸的最低浓度和最高浓度，分别称为爆炸下限和爆炸上限，这两

28、者有时亦称为着火下限和着火上限。在低于爆炸下限时不爆炸也不着火；在高于爆炸上限同样不燃不爆。这是由于前者的可燃物浓度不够，过量空气的冷却作用，阻止了火焰的蔓延；而后者则是空气不足，导致火焰不能蔓延的缘故。当可燃物的浓度大致相当于反应当量浓度时，具有最大的爆炸威力。可燃性混合物的爆炸极限范围越宽、爆炸下限越低和爆炸上限越高时，其爆炸危险性越大。这是因为爆炸极限越宽则出现爆炸条件的机会就多；爆炸下限越低则可燃物稍有泄漏就会形成爆炸条件；爆炸上限越高则有少量空气渗入容器，就能与容器内的可燃物混合形成爆炸条件。应当指出，可燃性混合物的浓度高于爆炸上限时，虽然不会着火和爆炸，但当它从容器或管道里逸出，重新接触空气时却能燃烧，仍有发生着火的危险。