化學(xué)與人類生活(柳一鳴)第三章-化學(xué)與能源-教學(xué)課件-第一節(jié)-概述-第二節(jié)-常規(guī)能源

第三章：化學(xué)與能源化學(xué)與能源第一節(jié)概述第二節(jié)常規(guī)能源第三節(jié)新能源第四節(jié)未來(lái)能源的發(fā)展第一節(jié)概述一.能源簡(jiǎn)史三.我國(guó)能源現(xiàn)狀二.世界能源現(xiàn)狀

能源是人類賴以生存的基礎(chǔ)，特別是在全球經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，國(guó)際能源安全已上升到了國(guó)家的高度。在人類享受能源帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技進(jìn)步等利益時(shí)，也無(wú)法避免地遇到能源安全、資源爭(zhēng)奪以及過(guò)度使用能源造成的環(huán)境污染等問(wèn)題，這嚴(yán)重地威脅著人類的生存與發(fā)展。因此，能源問(wèn)題已成為全人類共同關(guān)心的熱點(diǎn)問(wèn)題。能源與人類社會(huì)第一節(jié)概述《大英百科全書》——“能源是一個(gè)包括著所有燃料、流水、陽(yáng)光和風(fēng)的術(shù)語(yǔ)，人類用適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換手段便可讓它為自己提供所需的能量”；《能源百科全書》——“能源是可以直接或經(jīng)轉(zhuǎn)換提供人類所需的光、熱、動(dòng)力等任一形式能量的載能體資源?！笨梢?jiàn)，能源是一種呈多種形式的，且可以相互轉(zhuǎn)換的能量的源泉。能源的定義關(guān)于能源的定義，目前約有20種之多。第一節(jié)概述

能源品種繁多，可從不同角度對(duì)其進(jìn)行分類。能源的分類第一節(jié)概述

根據(jù)各個(gè)歷史階段所使用的主要能源，可以分為柴草時(shí)期、煤炭時(shí)期、石油時(shí)期和新能源時(shí)期。

1.柴草時(shí)期18世紀(jì)初葉，即資本主義發(fā)展的初期以前為柴草時(shí)期。這時(shí)人類是以樹(shù)枝、雜草等當(dāng)燃料，用于熟食和取暖，而生產(chǎn)活動(dòng)主要靠人力、畜力以及一些簡(jiǎn)單的水力和風(fēng)力機(jī)械作動(dòng)力。這段漫長(zhǎng)的時(shí)期，人類社會(huì)的生產(chǎn)和生活處于很低的水平。一.能源簡(jiǎn)史第一節(jié)概述2.煤炭時(shí)期

從18世紀(jì)下半葉產(chǎn)業(yè)革命導(dǎo)致了工業(yè)大發(fā)展，逐步擴(kuò)大的煤炭利用促進(jìn)了煤炭工業(yè)的大發(fā)展，使煤炭代替了薪柴成為生產(chǎn)生活的主要燃料；燃煤蒸汽機(jī)成為生產(chǎn)的主要?jiǎng)恿?；煤炭轉(zhuǎn)換成電力進(jìn)入社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域，成為生產(chǎn)和生活的重要能源之一，電力的應(yīng)用從根本上改變了人類社會(huì)的面貌。19世紀(jì)中葉，石油資源的發(fā)現(xiàn)，開(kāi)拓了能源利用的新時(shí)代。石油和天然氣以熱值高、輸送方便、清潔和廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)，逐步在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家中替代了煤炭。隨后，世界石油和天然氣的消費(fèi)量超過(guò)了煤炭成為世界能源供應(yīng)的主力。1973年出現(xiàn)的石油危機(jī)，促使人類對(duì)能源的開(kāi)發(fā)利用開(kāi)始向比較豐富的煤炭、核能以及太陽(yáng)能和其它再生能源改變，以更好地解決人類下一世紀(jì)的能源需要。3.石油時(shí)期

4.新能源時(shí)期

從20世紀(jì)中后期起，由于

人類無(wú)節(jié)制地使用化石燃料對(duì)現(xiàn)代的社會(huì)質(zhì)量和全球的持續(xù)發(fā)展造成了嚴(yán)重的影響，這促使人們對(duì)綠色、環(huán)保、高效和穩(wěn)定的新能源的探索。新能源和可再生能源發(fā)展不可避免地應(yīng)運(yùn)而生?？稍偕茉大w系中的太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能等都可以轉(zhuǎn)化為電能，但其具有非連續(xù)性供應(yīng)的弱點(diǎn)，如日有晝夜和陰晴之別，風(fēng)有大小、有無(wú)之時(shí)，水有枯、豐的季節(jié)變化等，且不能儲(chǔ)存和運(yùn)輸。

所以必須尋求一種適應(yīng)這些能源的載能體，即既可儲(chǔ)存又可運(yùn)輸，并像汽油一樣便于用戶使用的載能體?，F(xiàn)已公認(rèn)氫能系統(tǒng)可以最好地滿足這類要求，根據(jù)最簡(jiǎn)單的水和氫之間的良性循環(huán)提出的氫能與太陽(yáng)能結(jié)合成太陽(yáng)能一氫能體系是最理想的可再生能源體系，可實(shí)現(xiàn)人類能源問(wèn)題的根本解決。目前，化石能源仍是世界的主要能源，在世界一次能源供應(yīng)中約占84%，其中，石油占40%、煤炭占21%、天然氣占23%。非化石能源和可再生能源雖然增長(zhǎng)很快，但仍保持較低的比例。二世界能源現(xiàn)狀

能源資源的儲(chǔ)存能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)

2007年世界煤炭、石油、天然氣探明可采儲(chǔ)量分別為8474.88億噸、1684.02億噸、177.36×1012立方米。若按現(xiàn)在的開(kāi)采規(guī)模，煤炭、石油、天然氣分別可以開(kāi)采298年、42年、66年。煤炭、石油、天然氣在全球分布極不均勻。但全球能源生產(chǎn)和消費(fèi)大體保持平衡狀態(tài)。

能源的生產(chǎn)和消費(fèi)世界能源生產(chǎn)和消費(fèi)

自19世紀(jì)70年代的產(chǎn)業(yè)革命以來(lái)，化石燃料的消費(fèi)量急劇增長(zhǎng)。初期主要是以煤炭為主，進(jìn)入20世紀(jì)以后，特別是第二次世界大戰(zhàn)以來(lái)，石油和天然氣的生產(chǎn)與消費(fèi)持續(xù)上升。兩次石油危機(jī)后，石油、煤炭所占比例緩慢下降，天然氣的比例上升。同時(shí)，核能、風(fēng)能、水力、地?zé)岬绕渌问降男履茉粗饾u被開(kāi)發(fā)和利用，形成了目前以化石燃料為主和可再生能源、新能源并存的能源結(jié)構(gòu)格局。

煤炭資源豐富的發(fā)展中國(guó)家，在能源消費(fèi)中往往以煤為主，煤炭消費(fèi)比重較大，其中南非為77.8%，中國(guó)72.9%，波蘭68.1%，印度56.8%，澳大利亞44.5%，美國(guó)24.9%。發(fā)達(dá)國(guó)家石油在消費(fèi)結(jié)構(gòu)中所占比重均在35%以上，其中美國(guó)39.7%，日本51.1%，德國(guó)40.6%，法國(guó)37.9，意大利58.4%，澳大利亞36.6%。

世界各國(guó)能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

天然氣資源豐富的國(guó)家，天然氣在消費(fèi)結(jié)構(gòu)中所占比例均在35%以上，其中俄羅斯55.6%，伊朗43.8%，沙特41.2%，英國(guó)35.1%?；茉慈狈Φ膰?guó)家根據(jù)自身特點(diǎn)發(fā)展核電及水電，其中日本核能在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中所占比例為16.8%，法國(guó)核能占40.1%，韓國(guó)核能占13.8%，烏克蘭核能占13.8%，加拿大水力占13.0%，巴西水力占19.8%。英國(guó)35.4%，加拿大37.9%。

目前，我國(guó)已經(jīng)成為世界第二大能源生產(chǎn)國(guó)，從能源資源的總體看，其特點(diǎn)可概括為：總量較豐，人均較低，分布不均，開(kāi)發(fā)較難。具體說(shuō)來(lái)：三.我國(guó)能源現(xiàn)狀能源資源狀況和特點(diǎn)我國(guó)能源消耗比例我國(guó)能源結(jié)構(gòu)

化石能源和可再生能源資源較為豐富。其中，煤炭占主導(dǎo)地位。2006年，煤炭保有資源量10345億噸，剩余探明可采儲(chǔ)量約占世界的13%，列世界第三位。油頁(yè)巖、煤層氣等非常規(guī)化石能源儲(chǔ)量潛力比較大。水力資源理論蘊(yùn)藏量折合年發(fā)電量為6.19萬(wàn)億千瓦時(shí)，經(jīng)濟(jì)可開(kāi)發(fā)年發(fā)電量約1.76萬(wàn)億千瓦時(shí)，相當(dāng)于世界水力資源量的12%，列世界首位。1.總量比較豐富我國(guó)能源消耗比例

我國(guó)能源結(jié)構(gòu)

煤炭和水力資源人均擁有量相當(dāng)于世界平均水平的50%，石油、天然氣人均資源量?jī)H相當(dāng)世界平均水平的1/15左右。耕地資源不足世界人均水平的30%，生物質(zhì)能源開(kāi)發(fā)受到制約。2.人均擁有量較低

煤炭資源主要賦存在華北、西北地區(qū)（我國(guó)煤炭資源保有量的76%分布在山西、內(nèi)蒙古、陜西、新疆等北部地區(qū)），水力資源主要分布在西南地區(qū)（80%的水能資源分布在四川、云南、西藏等西南部地區(qū)），石油、天然氣資源主要賦存在東、中、西部地區(qū)和海域，陸地風(fēng)能主要集中在東北、華北北部、西北等“三北”地區(qū)。而2/3以上的能源需求集中在中東部地區(qū)，資源賦存與能源消費(fèi)地域存在明顯差別。

3.賦存分布不均

與世界能源資源開(kāi)發(fā)條件相比，中國(guó)煤炭資源地質(zhì)開(kāi)采條件較差，大部分儲(chǔ)量需要井工開(kāi)采，極少量可供露天開(kāi)采。石油天然氣資源地質(zhì)條件復(fù)雜，埋藏深，勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)要求較高。未開(kāi)發(fā)的水力資源多集中在西南部的高山深谷，遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，開(kāi)發(fā)難度和成本較大。非常規(guī)能源資源勘探程度低，經(jīng)濟(jì)性較差。

4.開(kāi)發(fā)難度較大

從總體上說(shuō)來(lái)，我國(guó)能源資源具有資源約束（總量比重小，約為世界的10%，人均水平低，約為世界的10%，優(yōu)質(zhì)資源匱乏）和效力約束（能源利用技術(shù)落后，能源利用率低，總能源效率為世界的32%，低于平均水平10個(gè)百分點(diǎn)）的特點(diǎn)。另外，雖然我們目前人均消費(fèi)量低，但我國(guó)具有十四億人口，總量需求大，并且隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化建設(shè)的推進(jìn)，人民生活水平的提高，對(duì)能源的需求會(huì)越來(lái)越大。

改革開(kāi)放以來(lái)，中國(guó)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，社會(huì)事業(yè)全面進(jìn)步，人民生活水平持續(xù)提高，能源需求不斷增加，能源工業(yè)快速發(fā)展。在開(kāi)源和節(jié)約并舉、節(jié)約優(yōu)先的方針指導(dǎo)下，能源工業(yè)一方面降低消耗，一方面增加生產(chǎn)，基本滿足了國(guó)民經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展的需要，取得了舉世矚目的成績(jī)。突出表現(xiàn)為：我國(guó)能源工業(yè)的發(fā)展2006年，一次能源生產(chǎn)總量22.1億噸標(biāo)準(zhǔn)煤（世界第二位）。其中原煤產(chǎn)量23.7億噸（第一）。原油產(chǎn)量1.85億噸（第六）。電力發(fā)展迅速，全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量突破6億千瓦，發(fā)電量達(dá)到2.87萬(wàn)億千瓦時(shí)（第二）?？稍偕茉窗l(fā)展迅速。水電裝機(jī)容量達(dá)到1.3億千瓦（第一）；太陽(yáng)能熱水器集熱面積9500萬(wàn)平方米（占一半以上）；核發(fā)電裝機(jī)近685萬(wàn)千瓦；年產(chǎn)沼氣約100億立方米，已擁有戶用沼氣池2200多萬(wàn)口。已經(jīng)初步形成了煤炭為主體、電力為中心、石油天然氣和可再生能源全面發(fā)展的能源供應(yīng)格局，基本建立了較為完善的能源供應(yīng)體系。

1.供給能力明顯提高

1980-2006年，中國(guó)能源消費(fèi)以年均5.6%的增長(zhǎng)支撐了國(guó)民經(jīng)濟(jì)年均9.8%的增長(zhǎng)。按2005年不變價(jià)格，萬(wàn)元國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗年均節(jié)能率為3.9%。特別是近年來(lái)，扭轉(zhuǎn)了單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗上升的勢(shì)頭。2006年，萬(wàn)元國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗實(shí)現(xiàn)2003年以來(lái)的首次下降。能源綜合效率為33%，比1980年提高了8個(gè)百分點(diǎn)，單位產(chǎn)品能耗也明顯下降，與國(guó)際先進(jìn)水平的差距不斷縮小。

2.能源節(jié)約效果顯著

中國(guó)政府高度重視環(huán)境保護(hù)，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)已經(jīng)成為基本國(guó)策，社會(huì)各界的環(huán)保意識(shí)普遍提高。中國(guó)政府通過(guò)綜合運(yùn)用法律、經(jīng)濟(jì)等手段全面加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，已經(jīng)取得了積極進(jìn)展。能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)有所優(yōu)化，優(yōu)質(zhì)清潔能源比重有所上升，能源效率得到提高。。3.環(huán)境保護(hù)取得積極進(jìn)展

與此同時(shí)，能源科技水平也得以迅速提高，為能源工業(yè)發(fā)展提供了重要支撐。能源發(fā)展的市場(chǎng)環(huán)境也正在逐步完善，各項(xiàng)改革穩(wěn)步推進(jìn)，立法步伐明顯加快。但我國(guó)能源在加快發(fā)展過(guò)程中，也存在一些突出問(wèn)題。如資源約束比較明顯，能源效率偏低，能源結(jié)構(gòu)不夠合理，環(huán)境壓力加大、市場(chǎng)體系不夠完善、安全應(yīng)急體系不夠健全等。但我國(guó)政府清醒地認(rèn)識(shí)到，目前能源發(fā)展中存在的問(wèn)題是發(fā)展中的問(wèn)題，前進(jìn)中的問(wèn)題，我國(guó)有信心、有能力解決好這些問(wèn)題。

第二節(jié)常規(guī)能源一、煤三、天然氣二、石油

當(dāng)今世界上最重要的常規(guī)能源——煤、石油、天然氣，是化石燃料（又叫礦物燃料），是能源的主力?；剂鲜锹癫卦诘叵碌膭?dòng)植物經(jīng)過(guò)幾百萬(wàn)年才形成的，埋藏于底下的動(dòng)植物尸體通過(guò)光合作用貯存了太陽(yáng)的能量，燃燒時(shí)又以能量的形式釋放出來(lái)。19世紀(jì)以后，隨著蒸汽機(jī)的普遍使用，煤炭成為世界的主要能源。自20世紀(jì)中期以來(lái)，石油和和天然氣迅速興起，石油和天然氣取代煤碳雖然是世界的普遍趨勢(shì)。但是，在70年代兩次世界石油危機(jī)相繼發(fā)生后，煤炭又可能作為代替石油的重要能源，重居世界能源的主要地位，因而近年國(guó)際能源界把煤炭稱為“通向世界未來(lái)的橋梁”。

一.煤

世界上的煤炭資源主要分布在北半球，以亞洲和北美洲最為豐富，分別占全球地質(zhì)儲(chǔ)量的58%和30%，歐洲僅占8%。2007年已探明的煤炭可開(kāi)采儲(chǔ)量在全球位于前十位的國(guó)家見(jiàn)表3-5，其儲(chǔ)量總和占世界的91.4%。

2005年世界煤炭消費(fèi)增長(zhǎng)是過(guò)去10年平均增長(zhǎng)的兩倍，煤炭再次超過(guò)天然氣成為需求增長(zhǎng)最快的能源。據(jù)世界煤炭協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，到2030年全球煤炭產(chǎn)量將提高到70多億t（動(dòng)力煤約達(dá)到52億t，焦煤約6億t，褐煤約12億t）；此間動(dòng)力煤、褐煤和鋼鐵生產(chǎn)用焦煤將分別以每年1.5%、1%和0.9%的速度增長(zhǎng)。

煤炭產(chǎn)量和消費(fèi)量最大的地區(qū)為亞太地區(qū)，分別占全球總量的59%和59.7%。2007年世界前六大煤炭生產(chǎn)國(guó)所占世界份額分別為中國(guó)41.1%、美國(guó)18.7%、澳大利亞6.9%、印度5.8%、南非4.8%、俄聯(lián)邦4.7%，其他18.0%；前六大煤炭消費(fèi)國(guó)煤炭消費(fèi)量所占世界份額分別為中國(guó)41.3%、美國(guó)18.1%、印度6.5%、日本3.9%、南非3.1%、俄聯(lián)邦3.0%，其他24.1%。

有人曾說(shuō)，煤炭可開(kāi)采190年以上，也有人估計(jì)煤炭?jī)?chǔ)量可維持500年。但是，煤礦露天開(kāi)采要占用大片土地，而且破壞土地資源和周圍環(huán)境，煤炭的燃燒產(chǎn)生氮氧化物、二氧化碳等，造成大氣污染。盡管燃煤的熱值低于油氣，運(yùn)輸不便，造成污染，但煤炭具有蘊(yùn)藏量巨大、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，因而煤炭在能源結(jié)構(gòu)中具有與油的競(jìng)爭(zhēng)的能力。煤又名煤炭，它是由古代植物在地下隔絕空氣的條件下，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的一系列復(fù)雜的化學(xué)和生物變化，形成的一種由有機(jī)物和無(wú)機(jī)物所組成的復(fù)雜的混合物。煤沒(méi)有單一的分子結(jié)構(gòu)，其式量在300—1000之間，由大量的碳原子環(huán)狀結(jié)構(gòu)組成，其主要成分是碳，還含有氫、氧、氮及硫、磷等48種元素（表3-6），故有黑色的金子之稱。煤的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)第一節(jié)煤

煤分子是由若干個(gè)基本結(jié)構(gòu)單元組成的高分子聚合物，基本結(jié)構(gòu)單元的主體部分由若干個(gè)芳環(huán)及個(gè)別脂環(huán)或雜環(huán)縮合而成，其邊緣部分主要是烷烴側(cè)鏈和各種官能團(tuán)（煤化程度越高或含C量越高，側(cè)鏈平均C原子數(shù)越少，一般小于3），基本單元之間由各種橋鍵（如-O-O-、-S-、-CH2-等）相互聯(lián)結(jié)形成三維空間。第一節(jié)煤不同類型煤的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

煤中的礦物質(zhì)是除水以外的所有無(wú)機(jī)物的總稱，包括各種硅酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽、金屬硫化物礦物（含硅、鋁、鐵、鈣和鎂）等。煤中的礦物質(zhì)在燃燒時(shí)經(jīng)高溫灼燒，多半變成各種金屬和非金屬氧化物，其中以SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO為主，這些氧化物占煤灰粉的95%以上。煤炭無(wú)論作何種用途，其中的灰粉都是有害的。煤中的硫?qū)捊?、氣化、燃燒等也是十分有害的?/p>

煤炭除了作為一次能源被直接使用外，還可用于制造二次能源和化工原料等，已有實(shí)用價(jià)值的主要有煤的氣化、液化和干餾。

煤作為燃料有兩個(gè)主要缺點(diǎn)：其一是臟，難以處理；其二是因含硫引起污染。故此，人們就想通過(guò)將煤加工氣化，使其轉(zhuǎn)變成干凈而又方便運(yùn)輸?shù)娜剂稀?/p>

煤的綜合利用

在氧氣不足的情況下，把煤中的有機(jī)物部分氧化為可燃體氣體的過(guò)程。煤與有限的空氣和水蒸氣反應(yīng)，得到一種氣態(tài)混合物，稱為半煤氣。

1.煤的氣化

由于半煤氣中含有大量（50%左右），熱值較低（用于合成氨），它的熱含量只有甲烷的1/6。但如果將煤在高溫時(shí)與水蒸氣反應(yīng)即可制得水煤氣，則得到不含氮的一氧化碳和氫的混合物，叫做合成氣或煤氣，這種氣體因不含氮其燃燒熱比半煤氣高1倍。煤的液化又叫“人造石油”，是一個(gè)將煤轉(zhuǎn)化成液體燃料的過(guò)程。煤和石油都是由C、H、O等元素組成的有機(jī)物，但煤的平均分子量比石油高，另一方面煤的氫碳原子比，即H/C低。2.煤的液化

為使煤液化，需要加氫。煤的深度加氫是在較高溫度和很高的壓強(qiáng)下進(jìn)行，煤先發(fā)生熱解反應(yīng)生成自由基碎片（帶有一些不飽和鍵），然后加氫，使化學(xué)鍵飽和而穩(wěn)定下來(lái)，形成低相對(duì)分子質(zhì)量的液體產(chǎn)物及少量氣態(tài)產(chǎn)物；同時(shí)煤中氧、硫等雜原子與氫反應(yīng)生成H2O、H2S等被除去，進(jìn)一步提高液體燃料的質(zhì)量。

在煤的直接液化過(guò)程中，煤分子只發(fā)生部分解聚和裂解，而基本結(jié)構(gòu)單元大多保存了下來(lái)。在元素組成上，氫元素含量增高，而氧、氮、硫等元素含量降低。煤還可以進(jìn)行間接液化，就是先把煤氣化成一氧化碳和氫氣，然后再經(jīng)催化合成得到液體燃料。1983年美國(guó)田納西州伊特曼公司建成由煤制醋酐的工廠，工藝路線是經(jīng)合成氣（CO+H2）凈化，回收硫，然后合成甲醇、醋酸甲酯和醋酐，并用醋酐乙?；椒ㄉa(chǎn)醋酸纖維。這些產(chǎn)品是生產(chǎn)照相底片、纖維素塑料、香煙濾嘴、人造絲及涂料的原料。潔凈煤技術(shù)是指從煤炭開(kāi)發(fā)到利用的全過(guò)程中旨在減少污染排放與提高利用效率的加工、燃燒、轉(zhuǎn)化及污染控制等新技術(shù)，包括直接燒煤潔凈技術(shù)和煤轉(zhuǎn)化為潔凈燃料技術(shù)。3.潔凈煤技術(shù)將煤置于隔絕空氣密閉的煉焦?fàn)t中加熱分解生成氣態(tài)的焦?fàn)t氣、液態(tài)的煤焦油和固態(tài)的焦炭。煤分餾（干餾）得到產(chǎn)物可用于生產(chǎn)化肥、塑料、合成橡膠、合成纖維、炸藥、染料、醫(yī)藥等。4.煤的焦化（干餾）

據(jù)統(tǒng)計(jì)，從1000萬(wàn)噸煤中可提取32億立方米煤氣、770萬(wàn)噸焦炭、10萬(wàn)噸粗氨水、4000噸粗酚、18000噸萘、70萬(wàn)噸防腐油和18萬(wàn)噸瀝青。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，每噸煤平均含0.1克黃金、5-10克白銀和許多稀有金屬元素；連燃燒的灰燼中也往往含一些貴重金屬，如鈾、釩、鉬、鉻、鎵和鍺等。我國(guó)是世界上煤儲(chǔ)量最豐富的國(guó)家之一，我國(guó)產(chǎn)量已多年居世界第一。3.煤炭地下氣化

在地下將處于自然狀態(tài)的煤炭通過(guò)有控制地燃燒就地轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w，然后抽送到地面經(jīng)凈化使用。這一技術(shù)一個(gè)多世紀(jì)來(lái)一直處于實(shí)驗(yàn)階段，難以廣泛進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用階段。這種方法集建井、采煤和氣化于一身，具有安全、高效、污染少、減少地面塌陷、有利于環(huán)保等特點(diǎn)。中國(guó)第一個(gè)煤炭地下氣化工業(yè)示范基地在河北省唐山市劉莊煤礦建成，地下氣化爐已連續(xù)正常運(yùn)行并成功連續(xù)穩(wěn)定供氣。第一節(jié)煤煤層氣通常被稱為煤礦瓦斯，主要成分為甲烷，易燃易爆。從人類開(kāi)發(fā)利用煤炭開(kāi)始，煤層氣曾導(dǎo)致了無(wú)數(shù)起礦毀人亡的慘劇。然而科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，這種可怕的氣體卻有著寶貴的利用價(jià)值：1000m3的發(fā)熱量就相當(dāng)于1噸石油的發(fā)熱量，而且潔凈無(wú)污染、無(wú)油煙，堪稱新世紀(jì)的“綠色能源”。

4.煤層氣開(kāi)發(fā)利用世界煤層氣資源分布石油有“工業(yè)的血液”的美譽(yù)，也叫原油，是從地下深處開(kāi)采出來(lái)的黃色至黑色的可燃性粘稠液體，常常與天然氣共同存在，因此，常常并稱為油氣。人類自1973年以來(lái)共向地球索取了800億噸石油，占當(dāng)時(shí)探明儲(chǔ)量的85%。到2009年，新發(fā)現(xiàn)的油田幾乎使儲(chǔ)量翻了兩番多。世界石油資源主要分布在中東、拉丁美洲、北美洲、西歐、非洲、東南亞和中國(guó)?，F(xiàn)在，產(chǎn)油的國(guó)家和地區(qū)已有150多個(gè)，發(fā)現(xiàn)的油氣田已有四萬(wàn)多個(gè)。二.石油

中東的沙特阿拉伯、伊朗、科威特、伊拉克和阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)是世界最大的石油產(chǎn)地和輸出地區(qū)。截至2003年1月1日，全球石油估算探明儲(chǔ)量為1661.48億噸；天然氣估算探明儲(chǔ)量為155.78萬(wàn)億立方米。世界上石油儲(chǔ)量超過(guò)10億噸和天然氣儲(chǔ)量超過(guò)1萬(wàn)億立方米的特大油、氣田共42個(gè)，沙特阿拉伯和俄羅斯分列世界石油、天然氣儲(chǔ)量之首。中國(guó)2001年底石油估算探明儲(chǔ)量約33億噸，居世界第11位。石油是由遠(yuǎn)古代動(dòng)、植物遺體在地殼內(nèi)部高溫、高壓條件下，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的化學(xué)變化而形成的各種烷烴、環(huán)烷烴和芳烴的混合物。其特點(diǎn)為：碳?xì)浠衔镆灾辨湠橹鳎阂苑枷銦N為主）、含氫量高含氧量低。石油所含的基本元素是碳和氫，同時(shí)含少量硫、氧、氮等元素。1.石油的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及分類

組成石油的有機(jī)化合物分為由碳、氫元素構(gòu)成的烴類化合物和含有硫、氮、氧等元素的非烴類化合物兩大類。組成石油中的烴類主要是烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴。石油中的硫、氮、氧元素以非烴類化合物形式存在，這些元素的含量雖僅有1-4%，但非烴化合物的含量卻很高。2.石油的煉制石油中所含化合物種類繁多，必須經(jīng)多步煉制才能使用，主要工序有分餾、裂化、重整和精制。原油不但組分復(fù)雜，而且還含有水和氯化鈣、氯化鎂等鹽類。在煉制時(shí)，含水多要浪費(fèi)燃料，含鹽多會(huì)腐蝕設(shè)備，因而原油必須先經(jīng)過(guò)脫水、脫鹽等處理過(guò)程才能進(jìn)行煉制。習(xí)慣上將石油煉制過(guò)程很不嚴(yán)格地分為一次加工、二次加工、三次加工三類過(guò)程。

又叫做油母頁(yè)巖，是一種高礦物質(zhì)的腐泥煤，也是一種低熱值固態(tài)化石燃料，色淺灰至深褐，含有機(jī)質(zhì)和礦物質(zhì)。油頁(yè)巖產(chǎn)油率低于6%的屬貧礦，高于10%的屬富礦。世界已探明的產(chǎn)油率在4%以上的油頁(yè)巖儲(chǔ)量超過(guò)已探明的石油儲(chǔ)量。油頁(yè)巖主要是由藻類等低等浮游生物經(jīng)腐化作用和煤化作用而生成，是復(fù)雜的高分子有機(jī)化合物，富含脂肪烴結(jié)構(gòu)，而較少芳烴結(jié)構(gòu)。3.油頁(yè)巖

目前，天然氣是消費(fèi)增長(zhǎng)最快的礦物燃料。天然氣現(xiàn)在占全球商業(yè)能源的23%，其生產(chǎn)在過(guò)去的20年里增長(zhǎng)了約70%。雖然全球天然氣儲(chǔ)量估計(jì)正在快速地增長(zhǎng)，但已發(fā)現(xiàn)的天然氣儲(chǔ)量仍比石油少。三.天然氣世界各地天然氣儲(chǔ)量

天然氣資源主要集中在3個(gè)國(guó)家：俄羅斯為27%，伊朗為15%，卡塔爾為13%。他們擁有全世界一半以上的天然氣儲(chǔ)量。俄羅斯2008年的探明儲(chǔ)量約為43.30萬(wàn)億立方米，大約是美國(guó)儲(chǔ)量的6倍多。全球80%的天然氣儲(chǔ)量集中在20多個(gè)國(guó)家，而石油主要集中在十幾個(gè)國(guó)家。

中東石油產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的30%，而其天然氣產(chǎn)量則僅占全世界的l0%。20世紀(jì)90年代末天然氣需求以每年3%的速度增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)2020年天然氣需求的年增長(zhǎng)速度為2%，而石油為1.3%。天然氣在能源結(jié)構(gòu)中的需求增長(zhǎng)勢(shì)頭強(qiáng)勁。

世界天然氣產(chǎn)量增長(zhǎng)較快，2006年產(chǎn)量為28343.04×108m3，增幅4.08%；歐佩克天然氣產(chǎn)量近兩年持續(xù)高速增長(zhǎng)，年增長(zhǎng)幅度為4.67%，產(chǎn)量為4615.10×108m3。2006年產(chǎn)量名列前茅的國(guó)家有俄羅斯、美國(guó)、加拿大、阿爾及利亞等。

世界石油天然氣消費(fèi)預(yù)測(cè)增長(zhǎng)也較快。國(guó)際能源署預(yù)測(cè)2007～2030年，世界天然氣工業(yè)平均每年需要l500億美元用于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，大部分資金流向北美地區(qū)，該地區(qū)的需求不斷增長(zhǎng)，建設(shè)成本居高不下。全球天然氣的產(chǎn)量與消費(fèi)量中國(guó)天然氣的產(chǎn)量與消費(fèi)量1.天然氣的定義與組成

廣義的天然氣是指埋藏于地層中自然形成的氣體的總稱。但通常所稱的天然氣只是指貯藏于地層較深部的可燃性氣體（即氣態(tài)化石燃料），而與石油共生的天燃?xì)獬７Q為油田伴生氣。天然氣主要成分是甲烷，但還有少量的乙烷、丙烷、丁烷、異丁烷和戌烷以及微量的重碳化合物和非烴類氣體。

液化天然氣(liquefiednaturalgas簡(jiǎn)稱LN