全国服务热线:4001-100-888

第五讲高分子合12博成材料

来源:未知 发布日期:2020-05-27 11:39 浏览:

  第五讲高分子合成质料_质料科学_工程科技_专业原料。第五章 自然气化工与煤化工 第5章 自然气化工与煤化工 5.1 5.2 自然气与煤 自然气化工 5.3 5.4 煤的化工行使 煤化工发达目标 5.5 温室气体的化学行使 自然气 ?

  第五章 自然气化工与煤化工 第5章 自然气化工与煤化工 5.1 5.2 自然气与煤 自然气化工 5.3 5.4 煤的化工行使 煤化工发达目标 5.5 温室气体的化学行使 自然气 ? 自然气(natural gas)要紧因素: 甲 烷,尚含有差别量的乙烷、丙烷和丁 烷以及少量的戊烷以上的重组分,此 外还或许含有硫化氢、二氧化碳、氮、 氢气等杂质。 ? 干气和湿气: 平常正在自然气中的C5以 上重质烃含量低于0.00135 % 时称为 干气,而高于此值则被称为湿气。 自然气资源的蕴藏地势(1) ? 气田:自然气孑立蕴藏,要紧因素是甲烷, 有的甲烷含量高达99%以上。 油田气中 C5 以上烷烃能以“气体汽油” 地势区别出来,称为凝析油。 ? 油田气或油田伴朝气:自然气与石油共生 . 众为湿气. 个中丙烷、12博丁烷能以“液化气体”的形 式区别出来,称“液化石油气”(LPG)。 ? 自然气资源的蕴藏地势(2) ? 煤层气 : 又称瓦斯气或煤层甲烷,是 万分规自然气的一种紧张类型.其储量 很大。 ? 自然气水合物 : 存正在于地球高纬度的 冻土带和深度不到 2000m 的海底 , 由 CH4与H2O构成的具有确定晶体机闭的笼 形化合物,估摸储量很大,但目前尚 未取得行使。 我邦自然气蕴藏量 ? 1996年探明自然气总储量为16697亿m3, 居全邦第16位; ? 1996年自然气产量为196.7 亿m3,名列 全邦第21位; ? 中邦自然气的勘测和斥地正逐渐受到重 视,估计以后20年内中邦自然气的斥地 将进入高速增加期,2020年产量将抵达 1200亿m3,2050年的产量有或许抵达 1600亿m3旁边。 煤资源与构成 ? 煤(coal)是蕴藏正在地下的固态有机可燃 矿物进程繁杂的生物化学、物理化学和地 球化学功用,进程漫长地质年代的自然煤 化功用而天生的。 ? 煤类型划分: 腐殖煤、腐殖腐泥煤和腐泥 煤。 ? 腐殖煤可分为褐煤、烟煤和无烟煤,是近 代煤综和行使和化学加工的要紧煤种。 煤资源 ? 全邦煤的资源非常厚实,占全邦可燃矿物 资源的第一位约为15万亿吨。 ? 中邦正在西汉期间(公元前206年至公元25年) 人们已出手地下采煤,并用于冶铁。 ? 中邦煤炭资源要紧蚁合正在晋、陕、内蒙及 新疆地域。 ? 1995年尾全邦煤炭资源可采储量为10316亿 吨,个中中邦为1145亿吨,占全邦总储量 的11.1%,居全邦第三位。 煤的元素构成 ?煤平常由有机物质和矿物质所构成, 有机质是煤中的要紧因素。 ?煤中有机质要紧由五种元素构成,以 碳、氢、氧为主,总和占煤中有机质的 95%以上,其次是氮和硫 。 自然气与煤的能源行使 ? 自然气和煤均是紧张的能源。 ? 正在中邦现今能源资源机闭中,煤炭占到 73.4%,水力占22.2%,石油和自然气仅为 4.4%. ? 因为中邦事以煤为主的能源机闭,变成较 重要的情况污染和较低的能源行使成果。 ? 自然气目前的最大用处是用作工业加热燃 料和家用燃料。因为自然气的热值高、污 染少,是一种洁净能源,以是正在能源机闭 中的比例逐年提升。 甲烷经合成气的化学转化与系列产物 ? 水蒸气重整制合成气 (守旧) CH4 + H2O → CO + 3 H2 ( Δ H=227 KJ/mol)强吸热反响, 反响温度 900oC,反响炉处要燃烧必然 量的自然气, 同时,反响历程务必利用过 量的水以拦阻催化剂失活。 ? 自然气直接部门氧化制合成气: CH4 + 1/2O2 → CO + 2H2 (Δ H=-35.5 KJ/mol)放热反响 由合成气天生甲醇的反响式如下: CO 2H2 CO2 3H2 CH3OH CH3OH H2O ? 自然气经合成气( CO+H2),邦外里正致 力于斥地具有低活性温度、高活性、高 挑选性、无过热题目的新型催化剂体例。 ? 甲醇用处极广,以它为根本原料,可合 成汽油、柴油等液体燃料和甲酸、醋酸、 甲醛、甲基叔丁基醚等一系列化工产物。 ? 正在制得合成气后,则可进一步合成氨与 尿素、甲醇、高级醇、汽油、柴油等液 体燃料以及其它一碳化工产物。 比方,合成氨与尿素的反响式如下: ? N2 3H2 2NH3 NH2COONH4 ? 2NH3 CO2 (氨基甲酸氨) NH2COONH4 (NH2)2CO(尿素) H2O 由合成气天生甲醇的反响式: CO 2H2 CH3OH CO2 3H2 CH3OH H2O ? 自然气经合成气( CO+H2),再由合成气 合成甲醇的举措开创了便宜制取甲醇的 坐蓐途径。 ? 甲醇用处极广,以它为根本原料,可合 成汽油、柴油等液体燃料和甲酸、醋酸、 甲醛、甲基叔丁基醚等一系列化工产物。 由合成气制甲酸的反响式: ? CH3OH+CO → HCOOCH3 ? HCOOCH3+H2O→ HCOOH+CH3OH (水 解) 其总反响为:CO+H2O → HCOOH 由合成气经校正费托合成制汽油、石油、柴 油已筑必然领域的工场,合成气直接催化 转化为低碳烯烃、乙二醇的工艺正正在斥地。 甲烷的直接化学转化 ? 通过自然气的直接化学转化, 如氧化偶联、 挑选性氧化等可制成烯烃 、甲醇、二甲醚 等,进而合成液体燃料。 ? 甲烷转化的其他举措如甲烷生物氧化、甲 烷电催化氧化、甲烷芳构化直接合成芳烃 等也正正在斥地中。 ? 自然气化学转化的举措不少,不过抵达工 业化水准并正在经济上有竞赛力的化学反响 历程并不众。 甲烷氧化偶联制碳二烃 2CH4+O2 →C2H4+2H2O 2CH4+1/2O2 →C2H6+ H2O ? 为获取高收率,人们策画采用了其他众种活化 举措,比方采用等离子体本事,电场本事,激 光鼓吹催化,膜催化,生物举措(酶催化)等, 以上这些本事都是有宗旨的使甲烷天生CH3· 自 由基然后再进一步偶联。 甲烷直接合成含氧化合物 CH4+O2 →HCHO+H2O ? 近年来采用固体催化剂取得单程收率 5-8%的甲醛。即使能将收率提升到20% 或单程收率达10%,那么这个历程将具 有紧张道理。 甲烷直接氧化制甲醇 2CH4+O2 →2 CH3OH ? 众种催化剂已被实践,结果都不睬思, 目前最好的结果仍是无催化剂的均相 反响,俄罗斯的一位学者举行了中试, 取得60%的挑选性和4%的转化率。 甲烷无氧脱氢芳构化 ? 已报道的催化剂众为以 Hzsm-5 分子筛为 载体的过渡金属( Pd , Pt 等)或过渡金 属( Re , Mo 等)的氧化物,个中以更正 型的Mo/Hzsm-5催化剂功效较佳。 ? 大连化物所利用该催化剂, 700℃时 CH4 转化率6.7%,挑选性近80%以上,即收率 可达 5% ,这万分值得磋议,是很有心愿 工业化的一条途径。 合成液体燃料 ? 合成油希望部门取代原油,各邦对该 本事万分珍贵。更正催化剂,提升反 应的挑选性,12博增补宗旨产品的收率, 继续是F-T合成磋议的中心。 煤的化工行使 要紧蕴涵三个行使处径: (1)煤的干馏; (2)煤的气化制合成气; (3)煤经电石途径再分化取得乙炔, 从而可取得乙炔下逛系列产物。 煤的气化(1) (1)碳与水蒸气反响: C + H2O → CO + H2 C + 2H2O → CO2+ 2 H2 (2)碳与CO2 的反响: CO2 + C → 2 CO (3) 变换反响 CO2 + C → 2 CO CO + H2O → CO2 + H2 (4) 加热反响 C +1/2 O2 → CO C + O2 → CO2 煤的气化(2) ? 水煤气代外性构成为: H2 48.4% , CO 38.5% , CO2 6.0% , N2 6.4% , CH4 0.5%,O2 0.2%。 ? 是以难于大领域坐蓐,唯有小领域 的坐蓐合成氨和甲醇的安装。本事 上再有待举行更始的磋议。 由煤坐蓐电石 ? 由生石灰与焦炭或无烟煤正在电炉内于 2200oC 反 应而制得。 CaO + 3 C → CaC2 + CO ? 电石是坐蓐乙炔的紧张原料,将电石用水分化 即可制得乙炔。 CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2 ? 由电石坐蓐乙炔耗电量大,每公斤乙炔约需耗 电10KWH旁边。 煤化工的发达目标 ? ? ? ? ? ? 煤层气行使 煤的拔头工艺坐蓐液体燃料 煤的液化 煤制氢 合成气用于合成液体燃料和发电 洁净能源战术 温室气体的化学行使 ? 温室效应: 太阳辐射穿过地球轮廓的大气 层进入地球,一部门辐射能量会被地球所 罗致,同时地球也向外辐射以红外部门为 主的能量。然而正在大气层中有少少气体具 有反射红外辐射的个性,使地球向外辐射 的部门红外辐射受阻,结果使地球罗致的 能量比向外辐射的能量众,变成地球变暖, 称为温室效应. ? 温室气体: 为大气中影响地球向外辐射的 气体。 温室气体 ? 温室气体: 二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、 臭氧和氟氯烃等。 ? CO2 和CH4是两个影响最大的人工温室气 体。 ? 目前环球大气中CO2浓度无间上升。治理 CO2题目刻谢绝缓。 CO2的征求和储存 ? 正在能源转换历程中,从排放的尾气中 将CO2区别出来加以征求; ? 将区别出的 CO2 从能源转换场面运送到 CO2的储存处所; ? 将 CO2 注入到地下,并永世维系储存正在 地下,防范它从新开释进入到大气中。 CO2 的化学行使 ? ? ? ? ? ? ? ? ? CO2 加氢转化为碳质料, CO2 转化为甲醇或一氧化碳 CO2 转化为甲烷 CO2 与H2合成碳二烯烃或烷烃 CO2 与CH4反响天生合成气 CO2 合成含醇类或酯类含氧化合物 CH4与CO2转化为醋酸 CO2 合成碳酸二甲酯 CO2 合成高分子化合物 CO2 的化学行使 1.CO2加氢还原反响 (1) CO2转化为碳质料 正在1990年Nature杂志上公告了CO2 与氢反响使CO2 转化 为碳质料的磋议著作: CO2 + 2H2 → C+ 2 H2O (2)CO2转化为甲醇或一氧化碳: CO2 + 3 H2 → CH3OH + H2O CO2 + H2 → CO + H2O 通过利用 Cu-Zn 系主体催化剂并举行改型,可使 CO2 正在 加氢历程转化为甲醇或一氧化碳。 CO2 的化学行使 ? CH4和CO2重整合成C2烃 是磋议的热门。 CO2 +2 CH4 →C2O6 +CO+ H2O 2CO2 + 2CH4 →C2O4 +2CO +2H2O ? 挑选负载型金属氧化物举动CH4/CO2一步合成C2烃 的催化剂 ? 采用冷等离子体活化法 CO2 的化学行使 CH4与CO2转化为醋酸 CH4 + CO2 ? CH3COOH 第5章思索题 1. 2. 3. 4. 5. 6. 煤的化学因素中煤含有哪些要紧化学元素? 煤的高温干馏后的要紧产物有哪四种? 指出由煤制取合成氨的要紧办法。 自然气资源的四种蕴藏地势的粗略名称各是什么? 指出自然气正在化学工业中上的要紧用处。 试写出反响式阐发甲烷经合成气化学转化天生的三种化 学品。 7. 起码指出最常睹的两种温室气体,并阐发它们最大的危 害是什么? 8. 温室气体的最大损害是什么?试陈列两种最常睹的温室 气体,并阐发它们正在化工坐蓐中有何用处(各举两例)?