兰州交通大学：《工程化学》课程教学课件（PPT讲稿）第六章 化学与能源

短净一资童与能 使用教材：许力等编著，《工程化学》，兰州大学出版社 授课对象：非化学类各专业学生 主讲教师： 董文魁、许力、李静萍等

使用教材：许力等编著，《工程化学》，兰州大学出版社 授课对象：非化学类各专业学生 主讲教师：董文魁、许力、李静萍等

学习目的和要求： 了解能源

学习目的和要求: 了解能源

本章节重点、难点 各种能源分类

本章节重点、难点 各种能源分类

学时分配 共(1学时)

学时分配 共（1学时）

§6化学与能源 能源是指能提供能量的源泉或资源。人类的文明 始于火的使用，燃烧现象是人类最早的化学实践之 一，燃烧把化学与能源紧密地联系在一起。人类巧 妙地利用化学变化过程中所伴随的能量变化，创造 了五光十色的物质文明。 现代社会的生产和生活离不开能源。能源既是工 农业生产中必需的物质基础，也是人类赖以生存的 物质条件之一。随着社会的发展，能源供需之间将 会出现越来越尖锐的矛盾。因此，如何节约能源 研究和发展利用新能源，就引起了世界范围内极大 的关注。 §6.1能源概述

§6 化学与能源 能源是指能提供能量的源泉或资源。人类的文明 始于火的使用，燃烧现象是人类最早的化学实践之 一，燃烧把化学与能源紧密地联系在一起。人类巧 妙地利用化学变化过程中所伴随的能量变化，创造 了五光十色的物质文明。 现代社会的生产和生活离不开能源。能源既是工 农业生产中必需的物质基础，也是人类赖以生存的 物质条件之一。随着社会的发展，能源供需之间将 会出现越来越尖锐的矛盾。因此，如何节约能源， 研究和发展利用新能源，就引起了世界范围内极大 的关注。 §6.1能源概述

能源的分类 按 按形 利 使用 条件 二次能源 技 一次能源 性能 类 分类 分类 煤炭 焦炭、煤气 燃 石油 汽油、煤油 常 料 天然气 柴油、重油 规能源 能 液化石油气 源 核聚变燃料 甲醇、酒精 生物质能（植物秆秸） 苯胺 电力、蒸气、热水、余 非燃料能源 水能 能 燃料能源 核聚变燃料 沼气、氢能 太阳能 新能源 燃料能源 地热 激 光 海洋能 化学电源 风能

能源的分类

能源消费结构及其变化情况： 表5-2 1950一1990年世界能源消费量和构成 年份 消费量 在消费量中所占比例/% 万吨标准煤 煤炭 石油 天然气 水电和核电 1950 239194 60.9 27.2 10.1 1.8 1960 292420 49.5 33.3 15.1 2.1 1970 643956 33.5 44.0 20.1 2.4 1980 852391 30.8 44.2 21.5 3.5 1990 1147610 27.3 38.6 21.7 12.4 表5-3 中国的能源消费和构成 年份 消费量 在消费量中所占比例% 万吨标准煤 煤炭 石油 天然气 水电和核电 1955 6968 93.0 4.9 2.1 1960 30189 93.9 4.1 0.5 1.5 1970 29291 80.9 14.7 0.9 3.5 1980 60275 72.2 20.7 31 4.0 1990 98703 76.2 16.6 2.1 5.1 1992 108900 74.9 18.0 2.0 5.1 1994 122737 75.0 17.4 1.9 5.7

能源消费结构及其变化情况：

§6.2煤、石油和天然气 煤、石油和天然气是当今人类利用得最为普遍，最为广泛 的能源，因而也是与我们目前生活、生产关系最为密切，影 响最大的能源。 1.煤 煤、石油和天然气都是由植物和低等生物残骸在地下经长 期的堆积、埋藏，在高温、高压、缺氧的条件下，经过复杂 的物理化学变化而形成的。它们以矿藏的形式存在于地壳中 通常称为矿物燃料或化石燃料。 在这些矿物燃料中，煤的贮量丰富，其开采始于13世纪 18世纪中叶随着蒸汽机的发明和推广应用，煤逐渐成为世界 的主要能源。据估测，世界上煤的总贮量约为136093亿吨， 已探明贮量为10391亿吨

§6.2 煤、石油和天然气 煤、石油和天然气是当今人类利用得最为普遍，最为广泛 的能源，因而也是与我们目前生活、生产关系最为密切，影 响最大的能源。 1. 煤 煤、石油和天然气都是由植物和低等生物残骸在地下经长 期的堆积、埋藏，在高温、高压、缺氧的条件下，经过复杂 的物理化学变化而形成的。它们以矿藏的形式存在于地壳中， 通常称为矿物燃料或化石燃料。 在这些矿物燃料中，煤的贮量丰富，其开采始于13世纪， 18世纪中叶随着蒸汽机的发明和推广应用，煤逐渐成为世界 的主要能源。据估测，世界上煤的总贮量约为136093亿吨， 已探明贮量为10391亿吨

煤是发热量很高的一种固体燃料，它的主要成分是碳，还 有一定量的氢和少量的氯、氮、硫和磷等。 煤是由有机物和无机物组成的一种混合物，以有机物为主。 无机物有Ca、Al、Mg、Fe的硫酸盐、碳酸盐；Al、Cu、 Mg、Na、K的硅酸盐、硫化物、氧化物等，燃烧后则构成煤 的灰分。碳是煤中主要的可燃成分元素，煤的炭化程度愈高， 其含碳量也越多，其发热值也愈高，发热值是评价煤炭优劣的 重要指标。通常把1kg煤完全燃烧后放出的总热量，称为煤的 发热值。无烟煤的发热值约为3.0×104。 地球上石油和天然气的贮量有限，按目前的开采速率几十年 之后即将枯竭，而煤的贮量还可供几百年使用，因而煤在今后 仍将是重要的能源。但是，煤作为一次能源有其固有的缺点， 主要是其发热值比石油、天然气低得多，利用效率低；通常的 采煤方法，开采率仅为60%左右，更降低了煤的有效利用价 值；煤的运输也远比石油、天然气困难

煤是发热量很高的一种固体燃料，它的主要成分是碳，还 有一定量的氢和少量的氯、氮、硫和磷等。 煤是由有机物和无机物组成的一种混合物，以有机物为主。 无机物有Ca、Al、Mg、Fe的硫酸盐、碳酸盐；Al、Cu、 Mg、Na、K的硅酸盐、硫化物、氧化物等，燃烧后则构成煤 的灰分。碳是煤中主要的可燃成分元素，煤的炭化程度愈高， 其含碳量也越多，其发热值也愈高，发热值是评价煤炭优劣的 重要指标。通常把1kg煤完全燃烧后放出的总热量，称为煤的 发热值。无烟煤的发热值约为3.0×104 。 地球上石油和天然气的贮量有限，按目前的开采速率几十年 之后即将枯竭，而煤的贮量还可供几百年使用，因而煤在今后 仍将是重要的能源。但是，煤作为一次能源有其固有的缺点， 主要是其发热值比石油、天然气低得多，利用效率低；通常的 采煤方法，开采率仅为60%左右，更降低了煤的有效利用价 值；煤的运输也远比石油、天然气困难

2.煤的清洁利用 洁净煤技术已经列入“中国21世纪议程”，主 要研究从煤的开采到利用的所有技术领域的清洁 生产与污染控制。应用方面研究主要包括： ●制备水煤气 H20(g)+C(S)=C0(g)+H2(g) △Hm9=131.3kJ.mo1 ●合成天然气 CO(g)+H2(g)=CH4(g)+H20(g) △，Hm9=-250.1kJ.mo1 Cu ·煤转变为液态燃料 CO+H。 →CH,OH 300°C,20~30MPa ·制作成水煤浆燃料

2. 煤的清洁利用 洁净煤技术已经列入“中国21世纪议程”，主 要研究从煤的开采到利用的所有技术领域的清洁 生产与污染控制。应用方面研究主要包括: ●制备水煤气 H2O(g)+C(S)=CO(g)+H2 (g) △ rHm θ＝131.3kJ.mol-1 ●合成天然气 CO(g)+H2 (g)＝CH4 (g)+H2O(g) △ rHm θ=-250.1kJ.mol-1 ●煤转变为液态燃料 ●制作成水煤浆燃料 CH OH 300 C,20 ~ 30MPa Cu CO H 3 0 + 2 − − − − − − − −− →