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化学工业与我们的生活化学工业与我们的生活徐培泽徐培泽第四章第四章 化学与能源化学与能源 v 概述概述v 煤煤v 石油石油v 天然气天然气v 化学电源化学电源v 核能核能v 清洁能源清洁能源一、一、一、一、 基本概念基本概念基本概念基本概念能量形式能量形式能量形式能量形式: : : : 机械能机械能机械能机械能( ( ( (风能、水能等风能、水能等风能、水能等风能、水能等) ) ) )、电磁能、热能、、电磁能、热能、、电磁能、热能、、电磁能、热能、化学能、原子能、光能化学能、原子能、光能化学能、原子能、光能化学能、原子能、光能能源能源能源能源: : : : 自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源能源种类能源种类能源种类能源种类：：：：按生成方式分按生成方式分按生成方式分按生成方式分: : : : 天然天然天然天然( ( ( (一次一次一次一次) ) ) )能源和人工能源和人工能源和人工能源和人工( ( ( (二次二次二次二次) ) ) )能源能源能源能源按原始来源分按原始来源分按原始来源分按原始来源分: : : : 地内能源和地外能源以及相互作用能地内能源和地外能源以及相互作用能地内能源和地外能源以及相互作用能地内能源和地外能源以及相互作用能源。

源按对能源的认识过程分：常规能源和新能源按对能源的认识过程分：常规能源和新能源按对能源的认识过程分：常规能源和新能源按对能源的认识过程分：常规能源和新能源天然天然天然天然( ( ( (一次一次一次一次) ) ) )能源和人工能源和人工能源和人工能源和人工( ( ( (二次二次二次二次) ) ) )能源能源能源能源4.1 4.1 概述概述二次能源：二次能源：它是指经过消耗一次能源加工转化而产生的诞生它是指经过消耗一次能源加工转化而产生的诞生它是指经过消耗一次能源加工转化而产生的诞生它是指经过消耗一次能源加工转化而产生的诞生能源如电能、热能、煤气、柴油、氢能、焦炭、沼气等如电能、热能、煤气、柴油、氢能、焦炭、沼气等如电能、热能、煤气、柴油、氢能、焦炭、沼气等如电能、热能、煤气、柴油、氢能、焦炭、沼气等 非再生能源：石油、天然气、原煤、核燃料等非再生能源：石油、天然气、原煤、核燃料等非再生能源：石油、天然气、原煤、核燃料等非再生能源：石油、天然气、原煤、核燃料等一次能一次能源源 再生能源：太阳能、风能、水能、海洋能生物质能再生能源：太阳能、风能、水能、海洋能生物质能再生能源：太阳能、风能、水能、海洋能生物质能再生能源：太阳能、风能、水能、海洋能生物质能地内能源地内能源：：地热能地热能地热能地热能( ( ( (地下蒸气、温泉、火山地下蒸气、温泉、火山地下蒸气、温泉、火山地下蒸气、温泉、火山) ) ) )、核能、核能、核能、核能地外能源地外能源：：主要来自太阳，包括由太阳能转变来的风能、水能、主要来自太阳，包括由太阳能转变来的风能、水能、主要来自太阳，包括由太阳能转变来的风能、水能、主要来自太阳，包括由太阳能转变来的风能、水能、 矿物燃料矿物燃料矿物燃料矿物燃料( ( ( (煤，石油等煤，石油等煤，石油等煤，石油等) ) ) )，及少量宇宙辐射能，及少量宇宙辐射能，及少量宇宙辐射能，及少量宇宙辐射能相互作用能源相互作用能源：：主要指潮汐能。

主要指潮汐能主要指潮汐能主要指潮汐能常规能源常规能源常规能源常规能源：：已被广泛利用的能源，如煤、石油、水力、电能已被广泛利用的能源，如煤、石油、水力、电能已被广泛利用的能源，如煤、石油、水力、电能已被广泛利用的能源，如煤、石油、水力、电能新能源：原子能、太阳能新能源：原子能、太阳能新能源：原子能、太阳能新能源：原子能、太阳能( ( ( (对发展中国家而言对发展中国家而言对发展中国家而言对发展中国家而言) ) ) )、雷电能、宇、雷电能、宇、雷电能、宇、雷电能、宇宙射线能、火山能、地震能等宙射线能、火山能、地震能等宙射线能、火山能、地震能等宙射线能、火山能、地震能等 二、二、二、二、 能源问题能源问题能源问题能源问题 能源模式的演变：能源模式的演变：能源模式的演变：能源模式的演变：木材木材木材木材→→→→煤煤煤煤→→→→石油石油石油石油→→→→核能或多种形式能源核能或多种形式能源核能或多种形式能源核能或多种形式能源目前人类使用的能源储量和分布目前人类使用的能源储量和分布目前人类使用的能源储量和分布目前人类使用的能源储量和分布 非再生能源非再生能源非再生能源非再生能源: : : : 石油、天然气、煤炭和裂变核燃料约占能源总石油、天然气、煤炭和裂变核燃料约占能源总石油、天然气、煤炭和裂变核燃料约占能源总石油、天然气、煤炭和裂变核燃料约占能源总消费量的消费量的消费量的消费量的90%90%90%90%左右左右左右左右; ; ; ;再生能源再生能源再生能源再生能源: : : : 水力、植物燃料等只占水力、植物燃料等只占水力、植物燃料等只占水力、植物燃料等只占10%10%10%10%左右左右左右左右再生能源分布再生能源分布再生能源分布再生能源分布: : : : 太阳能占太阳能占太阳能占太阳能占99.44%, 99.44%, 99.44%, 99.44%, 水能、风能、地热能、生物能水能、风能、地热能、生物能水能、风能、地热能、生物能水能、风能、地热能、生物能等不到等不到等不到等不到1%1%1%1%在非再生能源中，太阳能在非再生能源中，太阳能在非再生能源中，太阳能在非再生能源中，太阳能( ( ( (聚变核能聚变核能聚变核能聚变核能) ) ) )几乎占几乎占几乎占几乎占100%100%100%100%，煤炭、石，煤炭、石，煤炭、石，煤炭、石油、天然气、裂变核燃料加起来也不足千万分之一。

所以，油、天然气、裂变核燃料加起来也不足千万分之一所以，油、天然气、裂变核燃料加起来也不足千万分之一所以，油、天然气、裂变核燃料加起来也不足千万分之一所以，人类使用的能源归根到底要依靠太阳能，太阳能是人类永恒人类使用的能源归根到底要依靠太阳能，太阳能是人类永恒人类使用的能源归根到底要依靠太阳能，太阳能是人类永恒人类使用的能源归根到底要依靠太阳能，太阳能是人类永恒发展的能源保证发展的能源保证发展的能源保证发展的能源保证 世界世界世界世界能源能源能源能源储量分布与利用储量分布与利用储量分布与利用储量分布与利用世界非再生能源储量分布世界非再生能源储量分布世界非再生能源储量分布世界非再生能源储量分布: : : : 美国开采策略、渤海湾污染、康美国开采策略、渤海湾污染、康美国开采策略、渤海湾污染、康美国开采策略、渤海湾污染、康菲石油，美国的污染赔偿菲石油，美国的污染赔偿菲石油，美国的污染赔偿菲石油，美国的污染赔偿中东地区中东地区中东地区中东地区: : : : 石油储量最多石油储量最多石油储量最多石油储量最多, , , , 占占占占56.8%56.8%56.8%56.8%；；；；伊拉克、利比亚战争伊拉克、利比亚战争伊拉克、利比亚战争伊拉克、利比亚战争欧洲欧洲欧洲欧洲: : : : 天然气和煤炭储量最多天然气和煤炭储量最多天然气和煤炭储量最多天然气和煤炭储量最多, , , , 各占各占各占各占54.6%54.6%54.6%54.6%和和和和45%45%45%45%，，，，沙特生活沙特生活沙特生活沙特生活亚洲、大洋洲亚洲、大洋洲亚洲、大洋洲亚洲、大洋洲: : : : 煤炭各占煤炭各占煤炭各占煤炭各占18%18%18%18%，石油、天然气只有，石油、天然气只有，石油、天然气只有，石油、天然气只有5%5%5%5%我国能源资源地区分布不均衡我国能源资源地区分布不均衡我国能源资源地区分布不均衡我国能源资源地区分布不均衡煤炭，主要集中在华北和西北煤炭，主要集中在华北和西北煤炭，主要集中在华北和西北煤炭，主要集中在华北和西北石油、天然气，主要分布在黑龙江、辽宁、河北、河南、山石油、天然气，主要分布在黑龙江、辽宁、河北、河南、山石油、天然气，主要分布在黑龙江、辽宁、河北、河南、山石油、天然气，主要分布在黑龙江、辽宁、河北、河南、山东、四川、甘肃和新疆等省区内东、四川、甘肃和新疆等省区内东、四川、甘肃和新疆等省区内东、四川、甘肃和新疆等省区内可开发水力资源有，主要集中在西南可开发水力资源有，主要集中在西南可开发水力资源有，主要集中在西南可开发水力资源有，主要集中在西南太阳能和风能资源丰富，有很大利用潜力。

太阳能和风能资源丰富，有很大利用潜力太阳能和风能资源丰富，有很大利用潜力太阳能和风能资源丰富，有很大利用潜力我国能源资源丰富我国能源资源丰富我国能源资源丰富我国能源资源丰富煤炭资源煤炭资源煤炭资源煤炭资源( ( ( (探明储量探明储量探明储量探明储量) ) ) )和水力资源均居世界第一位；和水力资源均居世界第一位；和水力资源均居世界第一位；和水力资源均居世界第一位；石油资源占世界第十一位；石油资源占世界第十一位；石油资源占世界第十一位；石油资源占世界第十一位；天然气资源占世界第十四位；天然气资源占世界第十四位；天然气资源占世界第十四位；天然气资源占世界第十四位；太阳能资源居世界第二位；太阳能资源居世界第二位；太阳能资源居世界第二位；太阳能资源居世界第二位；潮汐、地热、风力和核燃料资源都很丰富潮汐、地热、风力和核燃料资源都很丰富潮汐、地热、风力和核燃料资源都很丰富潮汐、地热、风力和核燃料资源都很丰富人均占有量很少，只有世界平均水平的一半人均占有量很少，只有世界平均水平的一半人均占有量很少，只有世界平均水平的一半人均占有量很少，只有世界平均水平的一半利用能源的过程直接污染地球环境利用能源的过程直接污染地球环境。

利用能源的过程直接污染地球环境利用能源的过程直接污染地球环境主要来源：主要来源：主要来源：主要来源：1) 1) 1) 1) 煤、石油等燃料的燃烧废气；煤、石油等燃料的燃烧废气；煤、石油等燃料的燃烧废气；煤、石油等燃料的燃烧废气；2) 2) 2) 2) 汽车排放的废气；汽车排放的废气；汽车排放的废气；汽车排放的废气；3) 3) 3) 3) 工业生产工业生产工业生产工业生产( ( ( (化工厂、炼焦厂等化工厂、炼焦厂等化工厂、炼焦厂等化工厂、炼焦厂等) ) ) )过程中产生的废气过程中产生的废气过程中产生的废气过程中产生的废气大气污染：大气污染：大气污染：大气污染：1) 1) 1) 1) 酸雨问题；酸雨问题；酸雨问题；酸雨问题；2) 2) 2) 2) 温室效应；温室效应；温室效应；温室效应；3) 3) 3) 3) 臭氧层破坏臭氧层破坏臭氧层破坏臭氧层破坏能源问题能源问题能源问题能源问题 即环境与能源关系问题即环境与能源关系问题即环境与能源关系问题即环境与能源关系问题 联合国提出可持续发展概念，即要满足当代人的需要，又联合国提出可持续发展概念，即要满足当代人的需要，又联合国提出可持续发展概念，即要满足当代人的需要，又联合国提出可持续发展概念，即要满足当代人的需要，又要考虑不损害后代的需要。

因此要考虑不损害后代的需要因此要考虑不损害后代的需要因此要考虑不损害后代的需要因此, , , , 今后的能源战略是多元结构今后的能源战略是多元结构今后的能源战略是多元结构今后的能源战略是多元结构的能源系统和高效清洁的能源技术的能源系统和高效清洁的能源技术的能源系统和高效清洁的能源技术的能源系统和高效清洁的能源技术三、我国能源的现状和未来三、我国能源的现状和未来1、能源总量丰富、人均不足、能源总量丰富、人均不足v煤炭探明储量煤炭探明储量1.5Tt(Tt=1012t)，，     居世界第一居世界第一位；位；v石油石油               （（Gt= 109t），），    第十一第十一位；位；v天然气天然气           33.3 Tm3,                      第十第十四位；四位；v水力资源及水电水力资源及水电                                   第一位                    G   千兆，千兆，109；；T  兆兆，兆兆，1012v商品能源人均耗量商品能源人均耗量800kg标准煤，仅为世界平均标准煤，仅为世界平均值的值的1/3。

v而单位国民生产总值能耗则是世界最高的国家之而单位国民生产总值能耗则是世界最高的国家之一v造成能源短缺，利用率低、浪费严重、污染成害造成能源短缺，利用率低、浪费严重、污染成害v2、改善能源结构、提高能源利用率、改善能源结构、提高能源利用率v煤炭和石油是我国的主要能源，民用煤的利用率煤炭和石油是我国的主要能源，民用煤的利用率只相当发达国家的四分之一，石油大部分依赖进只相当发达国家的四分之一，石油大部分依赖进口v能源生产和使用面临经济发展需求和环境质量改能源生产和使用面临经济发展需求和环境质量改善的双重压力，能源短缺和浪费同时存在善的双重压力，能源短缺和浪费同时存在v能源政策重点：改善能源结构、增加清洁能源比能源政策重点：改善能源结构、增加清洁能源比重，提高煤炭转换成电能的比重重，提高煤炭转换成电能的比重v加快水电和核能的建设，开发太阳能、风能、地加快水电和核能的建设，开发太阳能、风能、地热能、潮汐能和生物能等清洁能源，加强对煤的热能、潮汐能和生物能等清洁能源，加强对煤的综合利用，大力提倡节约能源地球煤开采只能综合利用，大力提倡节约能源地球煤开采只能维持维持200年左右；年左右；v 石油天然气只能维持石油天然气只能维持50年左右。

年左右4.2 4.2 煤煤v 矿物燃料矿物燃料/ /化石燃料化石燃料• 按照全世界对化石燃料的消耗速度计算，这些能源可供按照全世界对化石燃料的消耗速度计算，这些能源可供人类使用的时间大约还有：人类使用的时间大约还有：储量有限的化石燃料储量有限的化石燃料一、煤的燃烧一、煤的燃烧v煤煤的的形形成成：：煤煤主主要要是是由由古古代代植植物物在在地地下下隔隔绝绝空空气气的的条条件件下下，，经经过过数数亿亿年年的的地地热热高高温温、、高高压压和和细细菌菌作作用用，，而而形形成成的的一一种种由由有有机机物物和和无无机机物物所所组组成成的的复杂的混合物复杂的混合物v根根据据煤煤化化程程度度不不同同，，可可分分为为泥泥煤煤、、褐褐煤煤、、烟烟煤煤、、无烟煤v煤煤的的主主要要成成分分是是碳碳、、氢氢、、氧氧，，还还含含有有氮氮、、硫硫、、磷磷等元素，以及泥、沙等矿物质和水分等元素，以及泥、沙等矿物质和水分v煤煤的的燃燃烧烧大大致致经经历历热热干干燥燥、、挥挥发发份份析析出出、、着着火火燃燃烧、剩余焦炭的着火和燃烧等过程烧、剩余焦炭的着火和燃烧等过程无烟煤无烟煤泥煤泥煤褐煤褐煤煤的开采煤的开采v按含硫质量分数分为：低硫煤（小于按含硫质量分数分为：低硫煤（小于1.5%1.5%）、中）、中硫煤（硫煤（1.5%-2.5%1.5%-2.5%）、高硫煤（）、高硫煤（2.5%-4.0%2.5%-4.0%）、富）、富硫煤（大于硫煤（大于4%4%）。

v用途用途…… 二、煤的气化二、煤的气化v煤的气化反应是指用氧、空气、水蒸气等氧化剂煤的气化反应是指用氧、空气、水蒸气等氧化剂与高温煤层或煤粒相互作用，使煤中有机物在氧与高温煤层或煤粒相互作用，使煤中有机物在氧气不足的情况下进行不完全氧化，转化成含有氢气不足的情况下进行不完全氧化，转化成含有氢气、甲烷、一氧化碳等的可燃性混合气体的过程气、甲烷、一氧化碳等的可燃性混合气体的过程v煤的高温干馏煤的高温干馏 将煤在隔绝空气的条件下，加热到将煤在隔绝空气的条件下，加热到600-800℃600-800℃，，煤中的有机物受热分解，生成焦炭和主要含甲烷、煤中的有机物受热分解，生成焦炭和主要含甲烷、挥发性有机物的焦炉煤气挥发性有机物的焦炉煤气v煤的发生炉气化煤的发生炉气化 将空气通入高温煤层，得到含二氧化碳、一氧化将空气通入高温煤层，得到含二氧化碳、一氧化碳、氢气、氮气的空气煤气热值不高碳、氢气、氮气的空气煤气热值不高v煤的水煤气化煤的水煤气化         将水蒸气通入高温煤层使之煤气化，产生的气体将水蒸气通入高温煤层使之煤气化，产生的气体是水煤气主要成分是是水煤气。

主要成分是CO和和H2）热值较高）热值较高         半水煤气半水煤气干馏产品主要成分用途出炉煤气焦炉气氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳气体燃料、化工原料粗氨水氨、铵盐氮肥炸药、染料、医药、农药、合成材料煤焦油苯、甲苯、二甲苯酚类、萘染料、医药、农药、合成材料沥青筑路材料、制碳素电极焦炭碳冶金、合成氨造气、电石、燃料干馏产品及主要用途干馏产品及主要用途v煤的加氢气化煤的加氢气化       将煤先转化成煤气，然后将煤气转变成富含甲烷将煤先转化成煤气，然后将煤气转变成富含甲烷的干净煤气热值极高的干净煤气热值极高v合成气合成气        将纯氧和水蒸气在加压下通入高温煤层，煤中将纯氧和水蒸气在加压下通入高温煤层，煤中的苯酚等挥发出来，生成含氢气、甲烷、一氧化碳、的苯酚等挥发出来，生成含氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳的气态混合物燃料，称混合气二氧化碳的气态混合物燃料，称混合气u煤气的用途：用作燃料；化工原料；煤气化联合循煤气的用途：用作燃料；化工原料；煤气化联合循环发电三、煤的液化三、煤的液化v 直接液化：在高温和高压下，将煤粉碎与溶剂混直接液化：在高温和高压下，将煤粉碎与溶剂混合，通入氢气和催化剂，进行加氢裂化。

合，通入氢气和催化剂，进行加氢裂化v 间接液化：将煤先气化，然后在较低的压力和温间接液化：将煤先气化，然后在较低的压力和温度下反应据催化剂和反应条件不一样，最终产度下反应据催化剂和反应条件不一样，最终产物可为石蜡、烯烃类、醇类物可为石蜡、烯烃类、醇类替代石油替代石油四、水煤浆四、水煤浆v 将煤炭、水、部分添加剂，磨碎后成为一种类似将煤炭、水、部分添加剂，磨碎后成为一种类似于石油的可以流动的煤基流体燃料于石油的可以流动的煤基流体燃料v 优点：燃烧效果好；环保效果明显；工艺上具有优点：燃烧效果好；环保效果明显；工艺上具有许多优越性；许多优越性；4.3 4.3 石油石油v石油是多种碳氢化合物的混合物，主要是烷烃、环石油是多种碳氢化合物的混合物，主要是烷烃、环烷烃、芳香烃、烯烃、少量有机硫化物、有机氧化烷烃、芳香烃、烯烃、少量有机硫化物、有机氧化物、有机氮化物物、有机氮化物一、石油的成因一、石油的成因vv现在观点，大多数石油是由埋藏在地下沉积层中的现在观点，大多数石油是由埋藏在地下沉积层中的现在观点，大多数石油是由埋藏在地下沉积层中的现在观点，大多数石油是由埋藏在地下沉积层中的有机物经过几百万年在有机物经过几百万年在有机物经过几百万年在有机物经过几百万年在7575～～～～200200℃℃℃℃的温度下形成的。

的温度下形成的的温度下形成的的温度下形成的vv微生物将地表以下的有机物转化为碳氢化合物，剩微生物将地表以下的有机物转化为碳氢化合物，剩微生物将地表以下的有机物转化为碳氢化合物，剩微生物将地表以下的有机物转化为碳氢化合物，剩下的埋藏在深层地底下的埋藏在深层地底下的埋藏在深层地底下的埋藏在深层地底( (通常具有商业价值的油田都通常具有商业价值的油田都通常具有商业价值的油田都通常具有商业价值的油田都位于地表以下位于地表以下位于地表以下位于地表以下500500米－米－米－米－700700米深处，最深的油井在米深处，最深的油井在米深处，最深的油井在米深处，最深的油井在约约约约6 6公里深的地底公里深的地底公里深的地底公里深的地底) )的有机物则在温度和压力下经过的有机物则在温度和压力下经过的有机物则在温度和压力下经过的有机物则在温度和压力下经过分解及复杂的化学反应生成石油分解及复杂的化学反应生成石油分解及复杂的化学反应生成石油分解及复杂的化学反应生成石油二、石油化工的作用二、石油化工的作用    1．石油化工是能源的主要供应者．石油化工是能源的主要供应者    石油化工，主要指石油炼制生产的汽油、煤油、石油化工，主要指石油炼制生产的汽油、煤油、柴油、重油以及天然气是当前主要能源的主要供柴油、重油以及天然气是当前主要能源的主要供应者。

应者    2. 石油化工是材料工业的支柱之一石油化工是材料工业的支柱之一    金属、无机非金属材料和高分子合成材料，被金属、无机非金属材料和高分子合成材料，被称为三大材料称为三大材料（塑料、橡胶、纤维）（塑料、橡胶、纤维）除合成材除合成材料外，石油化工还提供了绝大多数的有机化工原料外，石油化工还提供了绝大多数的有机化工原料     3．石油化工促进了农业的发展．石油化工促进了农业的发展    农业是我国国民经济的基础产业石化工业提农业是我国国民经济的基础产业石化工业提供的氮肥占化肥总量的供的氮肥占化肥总量的80，农用塑料薄膜的推广，农用塑料薄膜的推广使用，加上农药的合理使用以及大量农业机械所使用，加上农药的合理使用以及大量农业机械所需各类燃料，形成了石化工业支援农业的主力军需各类燃料，形成了石化工业支援农业的主力军    4．各工业部门离不开石化产品．各工业部门离不开石化产品    现代交通工业的发展与燃料供应息息相关，可以现代交通工业的发展与燃料供应息息相关，可以毫不夸张地说，没有燃料，毫不夸张地说，没有燃料， 就没有现代交通工业就没有现代交通工业金属加工、各类机械毫无例外需要各类润滑材料及金属加工、各类机械毫无例外需要各类润滑材料及其它配套材料，消耗了大量石化产品。

其它配套材料，消耗了大量石化产品      建材工业是石化产品建材工业是石化产品的新领域，如塑料关材、的新领域，如塑料关材、门窗、铺地材料、涂料门窗、铺地材料、涂料被称为化学建材轻工、被称为化学建材轻工、纺织工业是石化产品的纺织工业是石化产品的传统用户，人们的衣食传统用户，人们的衣食住行，无不有石化产品住行，无不有石化产品的身影三、石油化工的概念三、石油化工的概念    是化学工业的重要组成部分，在国民经济的发展中有重是化学工业的重要组成部分，在国民经济的发展中有重要作用，是我国的支柱产业部门之一要作用，是我国的支柱产业部门之一          石油化工指以石油和天然气为原料，生产石油产品和石油化工指以石油和天然气为原料，生产石油产品和石油化工产品的加工工业石油化工产品的加工工业         石油产品又称油品，主要包括各种燃料油（汽油、煤石油产品又称油品，主要包括各种燃料油（汽油、煤油、柴油等）和润滑油以及液化石油气、石油焦碳等生油、柴油等）和润滑油以及液化石油气、石油焦碳等生产这些产品的加工过程常被称为石油炼制，简称炼油产这些产品的加工过程常被称为石油炼制，简称炼油         石油化工产品以炼油过程提供的原料油进一步化学加石油化工产品以炼油过程提供的原料油进一步化学加工获得。

第一步是对原料油和气（如丙烷、汽油、柴油等）工获得第一步是对原料油和气（如丙烷、汽油、柴油等）进行裂解，生成以乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲进行裂解，生成以乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯为代表的基本化工原料第二步是以基本化工原料生产苯为代表的基本化工原料第二步是以基本化工原料生产多种有机化工原料（约多种有机化工原料（约200种）及合成材料种）及合成材料 （塑料、合成（塑料、合成纤维、合成橡胶）纤维、合成橡胶）四、石油产品：四、石油产品：        石油产品可分为：石油产品可分为： 石油燃料、石油燃料、 石油溶剂与化石油溶剂与化工原料、工原料、 润滑剂、石蜡、石油沥青、石油焦等润滑剂、石蜡、石油沥青、石油焦等6类 其中，其中， 各种燃料产量最大，各种燃料产量最大， 约占总产量的约占总产量的90％；％； 各种润滑剂品种最多，各种润滑剂品种最多， 产量约占产量约占5％ 1、汽油、汽油v是消耗量最大的品种汽油主要用作汽车、摩托是消耗量最大的品种汽油主要用作汽车、摩托车、快艇、直升飞机、农林用飞机的燃料车、快艇、直升飞机、农林用飞机的燃料v无色至淡黄色的易流动液体石油中的轻油馏分：无色至淡黄色的易流动液体。

石油中的轻油馏分：石油常压蒸馏石油常压蒸馏40℃℃至至200℃℃馏分v抗爆性：指汽油在各种使用条件下抗爆震燃烧的抗爆性：指汽油在各种使用条件下抗爆震燃烧的能力车用汽油的抗爆性用辛烷值表示辛烷值能力车用汽油的抗爆性用辛烷值表示辛烷值高，抗爆性好高，抗爆性好原油储罐原油储罐 异丙苯生产装置夜景异丙苯生产装置夜景 海南炼化远眺海南炼化远眺油品罐区油品罐区 压缩机压缩机v汽油的牌号：通常按辛烷值划分，其数值与辛烷汽油的牌号：通常按辛烷值划分，其数值与辛烷值相同，有值相同，有90#、、93#、、97#等国国III、国、国IV v安定性：指汽油在自然条件下，长时间放置的稳安定性：指汽油在自然条件下，长时间放置的稳定性用胶质和诱导期及碘价表征用胶质和诱导期及碘价表征 胶质越低越胶质越低越好，诱导期越长越好，碘价表示烯烃的含量好，诱导期越长越好，碘价表示烯烃的含量2、煤油、煤油v沸点范围为沸点范围为180 ~ 310℃℃ ，主要供照明、生活炊，主要供照明、生活炊事用要求火焰平稳、光亮而不冒黑烟目前产事用要求火焰平稳、光亮而不冒黑烟目前产量不大 v但我国民用航空事业发展较快，航空煤油市场增但我国民用航空事业发展较快，航空煤油市场增加较快。

加较快3、燃料油、燃料油    用作锅炉、轮船及工业炉的燃料用作锅炉、轮船及工业炉的燃料4、石油溶剂、石油溶剂    用于香精、油脂、试剂、橡胶加工、涂料工业做溶剂，用于香精、油脂、试剂、橡胶加工、涂料工业做溶剂，或清洗仪器、仪表、机械零件或清洗仪器、仪表、机械零件5、润滑油、润滑油    从石油制得的润滑油约占总润滑剂产量的从石油制得的润滑油约占总润滑剂产量的95％以上除％以上除润滑性能外，还具有冷却、密封、防腐、绝缘、清洗、传润滑性能外，还具有冷却、密封、防腐、绝缘、清洗、传递能量的作用产量最大的是内燃机油（占递能量的作用产量最大的是内燃机油（占40％），其余％），其余为齿轮油、液压油、汽轮机油、电器绝缘油、压缩机油，为齿轮油、液压油、汽轮机油、电器绝缘油、压缩机油，合计占合计占40％6、润滑脂、润滑脂    俗称黄油，是润滑剂加稠化剂制成的固体或半流体，用俗称黄油，是润滑剂加稠化剂制成的固体或半流体，用于不宜使用润滑油的轴承、齿轮部位于不宜使用润滑油的轴承、齿轮部位7、石蜡油、石蜡油    包括石蜡（占总消耗量的包括石蜡（占总消耗量的10％）、地蜡、石油脂等石％）、地蜡、石油脂等。

石蜡主要做包装材料、化妆品原料及蜡制品，也可做为化工蜡主要做包装材料、化妆品原料及蜡制品，也可做为化工原料产脂肪酸（肥皂原料）原料产脂肪酸（肥皂原料） 8、石油沥青、石油沥青    主要供道路、建筑用主要供道路、建筑用9、石油焦、石油焦    用于冶金（钢、铝）、化工（电石）行业做电极用于冶金（钢、铝）、化工（电石）行业做电极v 除上述石油商品外，各个炼油装置还得到一些在常温下是除上述石油商品外，各个炼油装置还得到一些在常温下是气体的产物，总称炼厂气，可直接做燃料或加压液化分出气体的产物，总称炼厂气，可直接做燃料或加压液化分出液化石油气，可做燃料或化工原料液化石油气，可做燃料或化工原料v 炼油厂提供的化工原料品种很多，是有机化工产品的原料炼油厂提供的化工原料品种很多，是有机化工产品的原料基地，常压下的气态原料主要制乙烯、丙烯、合成氨、基地，常压下的气态原料主要制乙烯、丙烯、合成氨、氢气、乙炔、碳黑液态原料（液化石油气、轻汽油、轻氢气、乙炔、碳黑液态原料（液化石油气、轻汽油、轻柴油、重柴油）经裂解可制成发展石油化工所需的绝大部柴油、重柴油）经裂解可制成发展石油化工所需的绝大部分基础原料（乙炔除外），是发展石油化工的基础。

分基础原料（乙炔除外），是发展石油化工的基础v炼油厂还是苯、甲苯、二甲苯等重要芳烃的提供者炼油厂还是苯、甲苯、二甲苯等重要芳烃的提供者 4.4 4.4 天然气天然气 v 主要成分是甲烷，少量乙烷及其他碳氢化合物，着火点主要成分是甲烷，少量乙烷及其他碳氢化合物，着火点为为810-2010K810-2010K，爆炸范围是，爆炸范围是5-14%5-14%家用天然气家用天然气v 液化天然气液化天然气v 可燃冰：天然气水合物（可燃冰：天然气水合物（Natural Gas HydrateNatural Gas Hydrate），是一），是一种白色固体物质，外形像冰种白色固体物质，外形像冰北极，深海，机器人北极，深海，机器人50005000米米Ø可燃冰是天然气分子（烷类）被包进水分子中，在海可燃冰是天然气分子（烷类）被包进水分子中，在海底一定条件（合适的温度、压力、气体饱和度、水的底一定条件（合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、盐度、PHPH值等）下结晶形成的值等）下结晶形成的Ø一旦温度升高或压强降低，甲烷气则会逸出，固体水一旦温度升高或压强降低，甲烷气则会逸出，固体水合物便趋于崩解。

合物便趋于崩解1 1立方米的可燃冰可在常温常压下立方米的可燃冰可在常温常压下释放释放164164立方米的天然气及立方米的淡水）立方米的天然气及立方米的淡水）易燃气体的安全使用易燃气体的安全使用v瓦斯：英文瓦斯：英文GasGas主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数v瓦斯爆炸：瓦斯爆炸：Ø瓦斯浓度在瓦斯浓度在5-16%5-16%之间，浓度为％时其爆炸威力最大之间，浓度为％时其爆炸威力最大 Ø当爆炸混合物吸收一定能量（通常是引火源给予的热能）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后，反应分子的链即行断裂，离解成两个或两个以上的自由基在适合的条件下，每一个游离基又可以进一步自由基在适合的条件下，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，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，最后就可游离基越来越多，化学反应速度也越来越快，最后就可以发展为燃烧或爆炸式的氧化反应以发展为燃烧或爆炸式的氧化反应Ø所以，瓦斯爆炸就其本质来说，是一定浓度的甲烷和空所以，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。

气中的氧气在一定温度作用下产生的激烈氧化反应v天然气：主要成分是甲烷比空气轻爆炸极限天然气：主要成分是甲烷比空气轻爆炸极限5-15%5-15%v水煤气：主要成分是氢气、一氧化碳、二氧化碳、微量硫化水煤气：主要成分是氢气、一氧化碳、二氧化碳、微量硫化氢比空气轻爆炸极限为氢比空气轻爆炸极限为4.5-40%4.5-40%v液化石油气：主要成分是丙烷、丁烷等比空气重爆炸极液化石油气：主要成分是丙烷、丁烷等比空气重爆炸极限限2-9%2-9%– 可燃气体燃烧与爆炸危险性评价可燃气体燃烧与爆炸危险性评价– 爆炸极限爆炸极限ü可燃物质可燃物质( (可燃气体、蒸气和粉尘可燃气体、蒸气和粉尘) )与空气与空气( (或氧气或氧气) )必须在必须在一定的浓度范围内均匀混合，形成预混气，遇着火源才会一定的浓度范围内均匀混合，形成预混气，遇着火源才会发生爆炸，这个浓度范围称为爆炸极限，或爆炸浓度极限发生爆炸，这个浓度范围称为爆炸极限，或爆炸浓度极限ü可燃性混合物能够发生爆炸的最低浓度和最高浓度，分别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在低于爆炸下限时不爆炸也不称为爆炸下限和爆炸上限。

在低于爆炸下限时不爆炸也不着火，这是由于可燃物浓度不够，过量空气的冷却作用，着火，这是由于可燃物浓度不够，过量空气的冷却作用，阻止了火焰的蔓延；在高于爆炸上限不会发生爆炸，但会阻止了火焰的蔓延；在高于爆炸上限不会发生爆炸，但会着火，这是由于空气不足，导致火焰不能蔓延着火，这是由于空气不足，导致火焰不能蔓延– 爆炸极限爆炸极限ü气体或蒸气的爆炸极限的单位，是以在混合物中所占体积气体或蒸气的爆炸极限的单位，是以在混合物中所占体积的百分比的百分比( (％％) )来表示，可燃粉尘的爆炸极限是以混合物中来表示，可燃粉尘的爆炸极限是以混合物中所占体积的质量比所占体积的质量比g g／／m m3 3来表示来表示– 最小点火能最小点火能ü是指能引起爆炸性混合物燃烧爆炸时所需的最小能量是指能引起爆炸性混合物燃烧爆炸时所需的最小能量– 闪点闪点ü在稳定的空气环境中，可燃性液体或固体表面产生的蒸气在稳定的空气环境中，可燃性液体或固体表面产生的蒸气在试验火焰作用下被闪燃时的最低温度叫闪点在试验火焰作用下被闪燃时的最低温度叫闪点ü可燃液体挥发的蒸汽与空气混合达到一定浓度遇明火发生可燃液体挥发的蒸汽与空气混合达到一定浓度遇明火发生一闪即逝的燃烧，或者将可燃固体加热到一定温度后，遇一闪即逝的燃烧，或者将可燃固体加热到一定温度后，遇明火会发生一闪即灭的闪燃现象，叫闪燃。

明火会发生一闪即灭的闪燃现象，叫闪燃物质名称物质名称最小点火能最小点火能 mJmJ氢氢 气气0.0190.019甲甲 烷烷0.250.25乙乙 烷烷0.250.25环氧乙烷环氧乙烷0.0650.065乙乙 烯烯0.0960.096– 爆炸压力爆炸压力ü可燃气体、可燃液体蒸汽、可燃粉尘与空气的混合物，爆可燃气体、可燃液体蒸汽、可燃粉尘与空气的混合物，爆炸物品在密闭容器中着火爆炸时所产生的压力称爆炸压力炸物品在密闭容器中着火爆炸时所产生的压力称爆炸压力ü爆炸压力的最大值称最大爆炸压力爆炸压力的最大值称最大爆炸压力名名 称称爆炸极限（体积爆炸极限（体积% %））最大爆炸压力最大爆炸压力㎏㎏／／㎝㎝2 2爆炸爆炸危险度危险度下限（下限（L L））上限上限(U)(U)标准汽油标准汽油1.11.17.07.08.58.55.45.4氢氢4.04.075.675.67.47.417.917.9甲烷甲烷5.05.015.015.07.27.22.02.0液化石油气（概略液化石油气（概略值）值）1.81.89.09.08.68.64.04.0义马煤制气（焦炉义马煤制气（焦炉煤气与此类似）煤气与此类似）4.94.9(5)(5)35.635.6(35)(35)7.07.06.46.4乙炔乙炔 1.51.582.082.010310353.753.74.5 4.5 化学电源化学电源v化学电源：利用化学反应把化学能转化成电能的化学电源：利用化学反应把化学能转化成电能的装置。

装置一、化学电源的原理及特点一、化学电源的原理及特点Zn → ZnZn → Zn2+ 2+ + 2e+ 2eCuCu2+ 2+ + 2e → Cu + 2e → Cu （（- -））Zn∣ZnSOZn∣ZnSO4 4‖CuSO‖CuSO4 4∣Cu∣Cu（（+ +））v化学能直接转化成电能的必要条件：化学能直接转化成电能的必要条件：Ø在化学电源中发生的化学过程是有电子得失的氧在化学电源中发生的化学过程是有电子得失的氧化还原过程化还原过程Ø给予适当的装置使反应分别在两个电极上进行，给予适当的装置使反应分别在两个电极上进行，电子必须通过外线路做功电子必须通过外线路做功v电池一般由正极、负极、电解质、容器、隔膜等组电池一般由正极、负极、电解质、容器、隔膜等组成v化学电源的特点：化学电源的特点：Ø化学能的利用率高化学能的利用率高Ø容易提高比能量容易提高比能量比能量：单位电源设备总质量所输出的总能量，比能量：单位电源设备总质量所输出的总能量，W W·h h·KgKg-1-1Ø易小型化：功率、体积易小型化：功率、体积碱性碱性MnO2、ZnCl2、NH4Cl、H2O碳（石墨）正极Zn负极中性中性二、常用化学电池二、常用化学电池1. 1. 一次电池一次电池----原电池原电池v只能使用一次的化学电源只能使用一次的化学电源v放电容量大小主要与电极活放电容量大小主要与电极活性物质有关性物质有关（（1 1）中性锌）中性锌- -二氧化锰电池二氧化锰电池（（- -））Zn∣ZnClZn∣ZnCl2 2，，NHNH4 4ClCl（糊状）（糊状）∣∣MnOMnO2 2（石墨）（（石墨）（+ +）） 电池电动势为电池电动势为（（2 2）碱性锌）碱性锌- -二氧化锰电池二氧化锰电池（（- -））Zn∣KOHZn∣KOH，，[Zn[Zn（（OHOH））4 4] ]2-2-∣MnO∣MnO2 2（（+ +））电容量较中性干电池大电容量较中性干电池大3-53-5倍。

倍（（3 3）锌）锌- -氧化汞电池氧化汞电池（（- -））ZnZn（（HgHg））∣∣KOHKOH（糊状，含饱和（糊状，含饱和ZnOZnO））∣∣HgOHgO（（HgHg）（）（+ +）） 绝缘体钢套的锌壳多孔隔离物Zn（OH）2和HgO在KOH溶液中的糊状物汞或汞齐2. 2. 二次电池二次电池----蓄电池蓄电池v放电后可以充电再用的化学电源放电后可以充电再用的化学电源v充电和放电充电和放电Ø蓄电池一次放电的容量取决于电池内部所含电极蓄电池一次放电的容量取决于电池内部所含电极活性物质的量和利用率活性物质的量和利用率Ø充放电循环次数取决于电极的可逆性及隔膜和结充放电循环次数取决于电极的可逆性及隔膜和结构材料等在充放电循环过程中的稳定性构材料等在充放电循环过程中的稳定性（（1 1）铅）铅- -酸蓄电池酸蓄电池v正极：活性物质二氧化铅正极：活性物质二氧化铅v负极：海绵状铅负极：海绵状铅v电解液：硫酸水溶液电解液：硫酸水溶液vPbOPbO2 2 + Pb + 2H+ Pb + 2H2 2SOSO4 4→PbSO→PbSO4 4 + 2H+ 2H2 2O Ov；廉价；比能量低；自放电大。

廉价；比能量低；自放电大（（2 2）碱式镉）碱式镉- -镍电池镍电池v负极：金属镉负极：金属镉v正极：氧化镍正极：氧化镍v电解液：电解液：KOHKOH或或NaOHNaOH水溶液水溶液v（（- -））Cd∣KOHCd∣KOH（或（或NaOHNaOH））∣∣NiOOHNiOOH（（+ +））v；使用寿命长，自放电小，低温性能好；使用寿命长，自放电小，低温性能好（（3 3）银）银- -锌蓄电池锌蓄电池v（（- -））Zn∣KOHZn∣KOH（（40%40%））∣∣AgAg2 2O O（（AgAg）（）（+ +））v 工作电压稳定，约；比能量高；工作电压稳定，约；比能量高； 内阻小；价格贵，循环寿命短，内阻小；价格贵，循环寿命短， 低温性能较差低温性能较差（（4 4）氢）氢- -镍电池镍电池v正极：镍化氢正极：镍化氢v负极：氢电池负极：氢电池v电解液：电解液：KOH 7mol/L KOH 7mol/L 和和 LiOH 15g/LLiOH 15g/Lv放电：放电：MH + NiOOH → M + NiMH + NiOOH → M + Ni（（OHOH））2 2 M M为储氢合金，为储氢合金，MHMH为吸附了氢原子的储氢合金。

为吸附了氢原子的储氢合金常用储氢合金为常用储氢合金为LaNiLaNi5 5v循环寿命长；承受过充电和过放电的能力强；初循环寿命长；承受过充电和过放电的能力强；初始成本高；自放电速度较大始成本高；自放电速度较大（（5 5）锂电池）锂电池v正极材料常选用正极材料常选用MnOMnO2 2或或CuOCuOv选用非水电解液选用非水电解液v可以制成一次电池，也可制成二次电池可以制成一次电池，也可制成二次电池v比能量高，使用温度范围宽，体积小，电压随放比能量高，使用温度范围宽，体积小，电压随放电时间缓慢下降，可预示电池使用寿命电时间缓慢下降，可预示电池使用寿命v短路或某些重负荷条件下有发生爆炸的可能性短路或某些重负荷条件下有发生爆炸的可能性3. 3. 燃料电池燃料电池v燃料电池的概念是燃料电池的概念是1839年提出的，至今已有大年提出的，至今已有大约约160年的历史年的历史v燃料电池是一类连续地将燃料电池是一类连续地将燃料氧化过程的化学能直燃料氧化过程的化学能直接转换为电能的电化学电接转换为电能的电化学电池v以如氢、肼、烃、天然气以如氢、肼、烃、天然气等燃料作为负极活性物质等燃料作为负极活性物质v以氧气、空气等氧化剂作以氧气、空气等氧化剂作为正极活性物质。

为正极活性物质  4.6 4.6 核能核能v1919世纪末世纪末 英国物理学家汤姆逊发现了电子英国物理学家汤姆逊发现了电子v18951895年年 德国物理学家伦琴发现了德国物理学家伦琴发现了X X射线v18961896年年 法国物理学家贝克勒尔发现了放射性法国物理学家贝克勒尔发现了放射性v18981898年年 居里夫人发现新的放射性元素钋居里夫人发现新的放射性元素钋v19021902年年 居里夫人经过居里夫人经过4 4年的艰苦努力又发现了放射性元素镭年的艰苦努力又发现了放射性元素镭v19051905年年 爱因斯坦提出质能转换公式爱因斯坦提出质能转换公式v19141914年年 英国物理学家卢瑟福通过实验，确定氢原子核是一个正电英国物理学家卢瑟福通过实验，确定氢原子核是一个正电荷单元，称为质子荷单元，称为质子v19351935年年 英国物理学家查得威克发现了中子英国物理学家查得威克发现了中子v19391939年年 德国科学家奥托哈恩用中子轰击铀原子核，发现了核裂变德国科学家奥托哈恩用中子轰击铀原子核，发现了核裂变现象v19421942年年1212月月2 2日日 美国芝加哥大学成功启动了世界上第一座核反应美国芝加哥大学成功启动了世界上第一座核反应堆。

堆v19451945年年8 8月月6 6日和日和9 9日日 美国将两颗原子弹先后投在了日本的广岛和美国将两颗原子弹先后投在了日本的广岛和长崎长崎v19541954年年 苏联建成了世界上第一座核电站苏联建成了世界上第一座核电站----奥布灵斯克核电站奥布灵斯克核电站v核能：是指原子核里的核子（中子或核子）重新分核能：是指原子核里的核子（中子或核子）重新分配和组合时释放出来的能量配和组合时释放出来的能量Ø核裂变能：重元素（如铀、钚等）的原子核发核裂变能：重元素（如铀、钚等）的原子核发生裂变时释放出来的能量生裂变时释放出来的能量Ø核聚变能：轻元素（氘、氚）的原子核在发生核聚变能：轻元素（氘、氚）的原子核在发生聚变反应时释放出来的能量聚变反应时释放出来的能量v核能的优点：核能的优点：Ø核能是高度浓集的能源，又是地球上储量最丰核能是高度浓集的能源，又是地球上储量最丰富的能源富的能源Ø核电是清洁能源核电是清洁能源Ø核电的经济性优于火电核电的经济性优于火电Ø以核燃料代替煤和石油，可将煤和石油完全作以核燃料代替煤和石油，可将煤和石油完全作为化工原料，有利于资源的合理利用为化工原料，有利于资源的合理利用。

一、原子核的结构和核能一、原子核的结构和核能1. 原子核的结构原子核的结构v核子核子v核力核力v质量亏损质量亏损v原子核的结合能原子核的结合能v每个核子的平均结合能（比结合能）每个核子的平均结合能（比结合能）核核 力力v核力是使核子组成原子核的作用力核力是使核子组成原子核的作用力v核力属于强相互作用力的一类原子核中核力属于强相互作用力的一类原子核中有中子、质子，质子是带正电的，所以质有中子、质子，质子是带正电的，所以质子之间会互相排斥，是非常强大的核力将子之间会互相排斥，是非常强大的核力将它们吸引在一起，使它们在非常小的区域它们吸引在一起，使它们在非常小的区域形成原子核形成原子核v核反应核反应Ø核衰变：自发过程核衰变：自发过程Ø核裂变核裂变Ø核聚变核聚变2.2.核裂变核裂变v 用中子轰击较重原子核，使之分裂成较轻原子核用中子轰击较重原子核，使之分裂成较轻原子核的反应如的反应如U235U235、、U238U238、、Pu239Pu239等等 v例：例：1g1g铀铀235235释放出的能量为释放出的能量为，相当于，相当于，相当于，相当于3 3吨以上的吨以上的吨以上的吨以上的煤燃烧所释放的能量。

煤燃烧所释放的能量煤燃烧所释放的能量煤燃烧所释放的能量v链反应链反应v裂变临界能和临界体积裂变临界能和临界体积v原子弹原子弹3.3.核聚变核聚变v核聚变是使很轻的原子核在异常高的温度下合并核聚变是使很轻的原子核在异常高的温度下合并形成较重的原子核的反应又称热核反应形成较重的原子核的反应又称热核反应v1g1g核燃料产生的能量为核燃料产生的能量为3.37×103.37×108 8KJKJv氢弹氢弹二、核能的开发和利用二、核能的开发和利用1.1.核电站核电站v反应堆是核电站的核心反应堆是核电站的核心v反应堆由堆芯、冷却系统、控制保护系统、反射反应堆由堆芯、冷却系统、控制保护系统、反射层、屏蔽系统等几部分构成层、屏蔽系统等几部分构成v原子核反应堆可分为原子核反应堆可分为Ø热中子反应堆热中子反应堆ü堆芯内有慢化剂，如水、铍、石墨、重水等堆芯内有慢化剂，如水、铍、石墨、重水等ü沸水堆、压水堆、重水堆、石墨堆沸水堆、压水堆、重水堆、石墨堆ü核燃料的利用率很低核燃料的利用率很低Ø快中子增值堆快中子增值堆ü使反应堆中的铀使反应堆中的铀238238转变为钚转变为钚239239ü废料的处理、燃料初装量大、倍增时间长废料的处理、燃料初装量大、倍增时间长Ø可控聚变堆可控聚变堆ü必要条件：反应温度达一亿摄氏度，并且此时处必要条件：反应温度达一亿摄氏度，并且此时处于高温等离子态的反应物不能与器壁碰撞；等离于高温等离子态的反应物不能与器壁碰撞；等离子体约束时间要达到子体约束时间要达到1s1s；等离子体密度要达到每；等离子体密度要达到每立方厘米立方厘米500500万亿个。

万亿个ü目前还处于基础研究阶段目前还处于基础研究阶段v1954年，前苏联建成世界上第一座核电站；v现在世界上有30多个国家的400多座核电站在运行，占世界总电力的20%左右；v我国秦山核电站、大亚湾核电站已建成和正式发电，秦山二期、三期核电工程、岭澳核电工程、连云港核电工程也将于近年内建成发电v核电站的安全性•一般来说，如果防范措施得当，核电站是很安全的历史上曾发生过两次核电站核泄露事故： 一次是1979年3月18日，美国三里岛核电站堆芯熔毁； 另一次是1986年4月26日，前苏联切尔诺贝利核电站4号反应堆发生爆炸日本地震核事故•核电站的主要问题是放射性核废料的处理、储存和最终处置秦山核电站秦山核电站秦山核电站秦山核电站(30(30(30(30万千瓦万千瓦万千瓦万千瓦) ) ) )，，，，1991199119911991年年年年12121212月月月月15151515日并网发电日并网发电日并网发电日并网发电大亚湾核电站大亚湾核电站大亚湾核电站大亚湾核电站(2×90(2×90(2×90(2×90万万万万千瓦千瓦千瓦千瓦) ) ) )台湾台湾台湾台湾6 6 6 6座座座座, 40, 40, 40, 40％。

％压水堆核电站发电原理压水堆核电站发电原理2. 2. 核武器核武器v原子弹：重核裂变原子弹：重核裂变 铀铀235235、钚、钚239239v氢弹：氢弹： 轻核聚变轻核聚变 氘、氚、氘化锂氘、氚、氘化锂-6-6v中子弹：中子和中子弹：中子和γ射线射线3. 3. 核潜艇：核潜艇： 以压水堆作为核动力装置以压水堆作为核动力装置4. 4. 原子核反应堆燃料的制备和处理原子核反应堆燃料的制备和处理v丰度：铀丰度：铀235235为为0.714%0.714%，铀，铀238238为为99.28%99.28%，铀，铀233233为为0.006%0.006%v破碎的矿石用硫酸或碳酸钠等溶剂将铀浸出破碎的矿石用硫酸或碳酸钠等溶剂将铀浸出→→萃萃取、离子交换、焙烧取、离子交换、焙烧→→八氧化三铀（黄饼，八氧化三铀（黄饼，70-70-90%90%））→→转化为转化为UFUF6 6→→浓缩（气体扩散法、气体离浓缩（气体扩散法、气体离心法、激光法）心法、激光法）v掌握核武器的国家，为什么掌握不了，原料、技掌握核武器的国家，为什么掌握不了，原料、技术术v核不扩散，使用次数核不扩散，使用次数v为什么要掌握核武器，朝鲜、伊朗、伊拉克为什么要掌握核武器，朝鲜、伊朗、伊拉克4.7 4.7 清洁能源清洁能源一、太阳能一、太阳能1.1.光光- -热转换：用集光器或集热器将太阳辐射能转换热转换：用集光器或集热器将太阳辐射能转换成热能。

成热能v太阳能热水器太阳能热水器v太阳房太阳房v太阳能热电站太阳能热电站2.2.光光- -电转换：将太阳辐射能直接转换为电能电转换：将太阳辐射能直接转换为电能v基本原理：光电效应基本原理：光电效应v太阳能电池：硅太阳能电池（单晶硅、多晶硅、太阳能电池：硅太阳能电池（单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池）、化合物半导体太阳能电池、非晶硅太阳能电池）、化合物半导体太阳能电池、有机半导体太阳能电池有机半导体太阳能电池3.3.光光- -化学转换：将太阳辐射能直接转换为化学能化学转换：将太阳辐射能直接转换为化学能v光合作用光合作用v目前只要研究利用太阳能制氢：热化学制氢法、目前只要研究利用太阳能制氢：热化学制氢法、光电解电池制氢法光电解电池制氢法4.4.太阳能的优势：开采使用方便；环保安全；技术太阳能的优势：开采使用方便；环保安全；技术和应用都有巨大发展潜力；经济和应用都有巨大发展潜力；经济二、氢能二、氢能1.1.优势：资源丰富；污染较小；氢燃烧速度快，热值优势：资源丰富；污染较小；氢燃烧速度快，热值大；氢能能够储存；氢能应用广泛，适应性强大；氢能能够储存；氢能应用广泛，适应性强2.2.需要解决：廉价制氢技术，氢的储存、运输问题需要解决：廉价制氢技术，氢的储存、运输问题v通过改性化石燃料制取氢通过改性化石燃料制取氢v利用水制取氢：电解法，高温热解法，热化学与光利用水制取氢：电解法，高温热解法，热化学与光化学法化学法v现在常用储氢办法是加压现在常用储氢办法是加压150150个大气压，压缩于钢个大气压，压缩于钢瓶中瓶中v储氢合金：储氢密度大、压力低、使用方便、可反储氢合金：储氢密度大、压力低、使用方便、可反复使用、安全性好复使用、安全性好Ø低温氢化物：合金与氢结合力较弱低温氢化物：合金与氢结合力较弱Ø高温氢化物：合金与氢结合力较大高温氢化物：合金与氢结合力较大三、风能三、风能v风能资源决定于风能密度和可利用的风能年积累风能资源决定于风能密度和可利用的风能年积累小时数小时数    风能密度：单位迎风面积可获得的风的功率风能密度：单位迎风面积可获得的风的功率v优点：蕴藏量大、无污染、可再生、分布广泛、优点：蕴藏量大、无污染、可再生、分布广泛、可就地取材无需运输、适应性强、发展潜力大可就地取材无需运输、适应性强、发展潜力大v局限性：风能的能量密度低；受气候变化影响明局限性：风能的能量密度低；受气候变化影响明显，具有不稳定性；随地形变化和地理纬度不同，显，具有不稳定性；随地形变化和地理纬度不同，地区差异很大。

地区差异很大v风力发电风力发电四、潮汐能四、潮汐能 v海洋能：潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海洋能：潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐差能等海水盐差能等v潮汐能：海水潮涨和潮落形成的水的势能潮汐能：海水潮涨和潮落形成的水的势能v潮汐发电是利用海湾、潮汐发电是利用海湾、河口等有利地形，建筑河口等有利地形，建筑水堤，形成水库，以便水堤，形成水库，以便于大量蓄积海水，并在于大量蓄积海水，并在坝中或坝旁建造水利发坝中或坝旁建造水利发电厂房，通过水轮发电电厂房，通过水轮发电机组进行发电机组进行发电 Ø单库单向式单库单向式Ø单库双向式单库双向式Ø双库双向式双库双向式五、地热能五、地热能v地热能：离地球表面地热能：离地球表面5000米深，米深，15℃℃以上的岩石以上的岩石和液体的总含热量和液体的总含热量 v地热来源主要是地球内部长寿命放射性同位素热地热来源主要是地球内部长寿命放射性同位素热核反应产生的热能核反应产生的热能 v按存在形式，地热资源可分为：热水层、干蒸汽按存在形式，地热资源可分为：热水层、干蒸汽田、湿蒸汽田、干热岩层四种类型田、湿蒸汽田、干热岩层四种类型v利用：利用：Ø地热水直接利用地热水直接利用Ø地热供热地热供热Ø地热发电地热发电六、生物质能六、生物质能1.1.沼气沼气v是各种有机物质，在隔绝空气（还原条件），并是各种有机物质，在隔绝空气（还原条件），并必适宜的温度、湿度下，经过微生物的发酵作用必适宜的温度、湿度下，经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体。

产生的一种可燃烧气体 v沼气由沼气由6060％～％～8080％％CHCH4 4、、2020％～％～4040％％COCO2 2、、0 0％～％～5 5％％N N2 2、小于、小于1 1％的％的H H2 2、小于％的、小于％的O O2 2与％～与％～3 3％％H H2 2S S等气体等气体组成组成 2.2.燃料乙醇燃料乙醇v原料：原料：Ø木质纤维：发酵法，热化学法木质纤维：发酵法，热化学法Ø含糖丰富的植物含糖丰富的植物3.3.生物柴油生物柴油v生物柴油：以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和生物柴油：以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实、工程微藻等油料水生植黄连木等油料林木果实、工程微藻等油料水生植物以及动物油脂、废餐饮油等为原料制成的液体物以及动物油脂、废餐饮油等为原料制成的液体燃料燃料 v目前主要用化学法生产目前主要用化学法生产。