碳一化学省公开课一等奖全国示范课微课金奖课件

低碳经济中碳一化学1/21地球碳循环转化生产与生活相互转化固碳CO2CO22/21

从去年开始，到哥本哈根联合国气候改变大会，“低碳”这个词语渐渐进入了国人视野。在后金融危机时代，世界经济把低碳经济当成救命稻草形势下，这股低碳经济之风也在神州大地刮起。不论是网上关于两会热点民意调查，还是媒体披露政协委员们提案重点，低碳经济已经越来越受到全社会所重视。

年3月，生态环境保护、可连续发展成为两会主题，全国政协“一号提案”内容就是谈低碳环境保护。3/21全球碳排放各项数据4/21什么是低碳经济？低碳经济，是指在可连续发展理念指导下，经过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等各种伎俩，尽可能地降低煤炭石油等高碳能源消耗，降低温室气体排放，到达经济社会发展与生态环境保护双赢一个经济发展形态。5/21CO2是最主要温室气体,而其能够作为碳一化学主要原料经煤炭或生物质制得CO可充分利用大自然固碳资源合成化工原料.清洁利用天然气等其它碳一资源低碳经济与碳一化学关系6/21

什么是碳一化学选择催化化学转化小分子活化定向转化以含一个碳原子化合物－CH4、CO和H2、CO2、CH3OH、HCHO等为初始反应物主要化工原料和燃料化学7/21碳一化学路径演示图CO2生物质甲醇大量化工原料生物质衍生物碳氢化合物CH4CO+H2其它含氧化合物8/211.生物质制合成气植物每年经过光合作用制造了大量生物质,是替换现有常规能源最正确选择.光合作用催化转化太阳能生物质工业原料9/21生物质转化热化学及催化液化汽化热解原材料产物木炭(比较原始)CH4,CO,H2等混合气体液体,也称衍生物(如各种生物质原油,脂肪醇等)10/21我国有着丰富煤炭资源,所以清洁利用煤炭成了我国科学家主要研究领域.而煤制合成气则是其中主要方向之一.煤制合成气CH2OCOH2++11/21合成气利用F-T反应(制碳氢化合物)主要用于合成长链烃及乙烯,丙稀等不饱和烃类CO+H2制备含氧化合物主要合成甲醇及其下游产品C2含氧化合物(如乙醛,乙醇,乙酸等)12/21

nCO+2nH2

→(-CH2-)n+nH2OF-t反应催化体系:Co,Fe,Ni,Ru等催化剂主要生成产物为直链脂肪族碳氢混合物,而依据SF分布,轻质碳氢化合物(C2-C4),汽油(C5-C11),轻油(C12-C17)馏分最大收率分别只有56%,47%和40%.而为了提升主产物选择性,普通能够经过对载体改性,添加助催化剂来控制碳链增加.

eg:在Fe中加入Mn,K等助剂,可促进CO解离,抑制氢吸附,从而增加稀烃选择性.13/21合成甲醇CO+H2

→CH3OH催化剂:Cu-Zn-Al工艺:帝国化学企业和德国鲁奇工艺存在不足:1)低温对甲醇合成有利,但传统催化在较高温度进行,所以单程转化率低.2)合成过程中反应热难移出.合成含氧化合物14/21合成C2含氧化合物

CO+H2CH3CH2OHCH3CHOCH3COOH等催化剂:Rh基催化剂和F-T改良型催化剂

15/21CO加氢反应机理COOa+CaCOaCH3OH+4H+3HCH3aCH3Ca+CO+nHCnH2n+1OHHydrocarbonsCH4+H+COCH3COaCH3CH2OHCH3CHOCH3COOH16/21甲醇利用甲醇既是C1化学起始化合物,也是可由合成气工业化生产基本原料其在基本有机原料中有着相当主要地位,

仅次于乙烯,丙稀和苯.下面简单介绍一下甲醇在碳一化学中应用:17/21甲醇羰基化制醋酸及酸酐甲醇羰基化制醋酸及酸酐是近年来C1化学重大进展,在美国和英国均已实现工业化.

主要采取铑络合催化剂,助催化剂为碘化物.甲醇与丙酮合成乙二醇

日本国立工业化学研究所开发

采取氧化铑催化剂在常温常压下光催化反应

18/21甲醇羰基化制甲酸甲酯德国Huls企业以甲醇和CO在叔二胺与乙烷作用下进行加压羰基化反应制甲酸甲酯,转化率可达80.7%,选择性到达了99.4%.甲醇裂解制稀烃

美国Mobil企业开发成功ZSM-34沸石分子筛,对甲醇转化为稀烃选择性到达了80%.

值得一提是,这方面我国大化所工作具世界领先水平.他们所制催化剂甲醇转化率100%,稀烃选择性到达了85%-90%.19/21合成尿素

2NH3+CO2==CO(NH2)2+H2O制甲醇CO2+H2==CH3OH