高中化学 第二单元 化学与资源开发利用 课题3 石油、煤和天然气的综合利用 一碳化学素材 新人教版选修2.doc

一碳化学1简介化学反应过程中反应物只含一个碳原子的反应统称为一碳化学。一碳化学的主要目的是节约煤炭和石油资源，用少的碳原料生成多的燃料，提供给人类。一碳化学是从一碳氢化反应开始的。以含一个碳原子的化合物甲烷(ch4)、合成气(co和h2)、co2 、ch3oh、hcho等为初始反应物，反应合成一系列重要的化工原料和燃料的化学。其核心是选择催化化学转化、小分子的活化和定向转化。co、co2是从煤的气化得到的、而ch4是天然气的主要成分。因此一碳化工实际上就是一种新一代的煤化工和天然气化工。其作用是解决石油利益短缺的问题，利用煤来制备液体燃料。此种涉及从一碳物质转化成为烃类的反应，称为ft合成。因此把握一碳化学的关键是催化剂，如何开发优良的催化剂左右着一碳化学的成败。一碳化学的基干物质是co和h2，是从任何含碳资源都能够容易得到的，这是一碳化学能够处于未来化学产业的核心的最大理由。 2技术应用 醋酸合成 醋酐合成 草酸合成 费托合成 莫比尔法 3研究开发 乙二醇 醋酸乙烯 烯烃 乙醇 4我国碳一化学成就5发展方向1简介编辑化学反应过程中反应物只含一个碳原子的反应统称为一碳化学。一碳化学的主要目的是节约煤炭和石油资源，用少的碳原料生成多的燃料，提供给人类。一碳化学是从一碳氢化反应开始的。以含一个碳原子的化合物甲烷(ch4)、合成气(co和h2)、co2 、ch3oh、hcho等为初始反应物，反应合成一系列重要的化工原料和燃料的化学。其核心是选择催化化学转化、小分子的活化和定向转化。co、co2是从煤的气化得到的、而ch4是天然气的主要成分。因此一碳化工实际上就是一种新一代的煤化工和天然气化工。其作用是解决石油利益短缺的问题，利用煤来制备液体燃料。此种涉及从一碳物质转化成为烃类的反应，称为ft合成。因此把握一碳化学的关键是催化剂，如何开发优良的催化剂左右着一碳化学的成败。一碳化学的基干物质是co和h2，是从任何含碳资源都能够容易得到的，这是一碳化学能够处于未来化学产业的核心的最大理由。 2技术应用编辑迄今，已工业化的c1化学生产技术有：醋酸合成以甲醇、一氧化碳为原料，在铑碘催化剂存在下，进行羰化反应，反应条件2.8mpa、175。以甲醇计,选择性为99；以一氧化碳计,选择性为90以上。醋酐合成美国田纳西州的伊斯曼化学产品公司以铑系催化剂生产醋酐的方法是： ch3cooh+ch3ohch3cooch3+h2o ch3cooch3+co(ch3co)2o 哈康科学研究公司开发的方法则是将醋酸甲酯与一氧化碳生成的醋酐，一半直接作为产品，而另一半与甲醇反应生成醋酸甲酯，即： ch3-cooch3+co(ch3co) 2o 2(ch3co3)o+2ch3oh2ch3cooch3+h2o 总的结果为： 2ch3oh+2co(ch3co) 3o+h2o草酸合成现已工业化的方法是日本宇部兴产公司的工艺，其反应过程为： 2co+2c4h9oh+ o2(cooc4h9)2+h2o 上述反应以钯为催化剂，在亚硝酸丁酯的存在下进行，反应温度80100，一氧化碳分压5.07.0mpa，催化剂浓度50100ppm，亚硝酸丁酯浓度10，按丁醇计反应选择性为9093，按一氧化碳计选择性为7580。所得草酸丁酯经酸化后可得草酸及丁醇。后者可循环使用。费托合成用铁系催化剂，由一氧化碳和氢气合成液体燃料。此法在第二次世界大战期间曾得到应用，战后只在南非得到继续发展。莫比尔法70年代莫比尔化学公司开发成功的c1化学新技术。它采用zsm-5分子筛催化剂，在340、1.02.0mpa条件下使甲醇一步转化为高辛烷值汽油。新西兰利用其丰富廉价的天然气资源，已投资建设以天然气为原料的大型甲醇合成工厂，和以莫比尔法合成汽油的工厂。此法生产每吨汽油需耗2.4t甲醇。3研究开发编辑近期可能工业化的产品有乙二醇、醋酸乙烯，在技术经济上差距较大的产品有烯烃、乙醇和乙醛等。乙二醇开发的路线很多，其中以甲醇甲醛缩合法、乙二酸酯法及甲醛氢甲酰化法的结果较好。醋酸乙烯已经开发的路线为： ch3oh+ch3coohch3cooh3+h2o 2ch3cooch3+2co+h2ch2ch(cooch2) 2+ch2cooh ch3ch(cooch3) 2ch3cooch3+ch3cooh反应过程中产生的醋酸可循环使用。此法有可能在近期内工业化。烯烃有由合成气或由甲醇合成等不同路线。乙醇也有合成气和甲醇两种路线，前者有气相法和液相法。4我国碳一化学成就编辑当前c1化学的进展主要集中在合成气化工和甲醇化工方面。 我国c1化学化工经20多年的研究与开发，通过“七五”、“八五”、“九五”、“十五”攻关，取得了一批不同阶段的试验成果，涌现一批科研从事c1化学研究与开发的研究单位和人才，目前已有20多个单位从事c1化学的研究工作，为我国今后c1化学化工的发展奠定了一定的基础。已取得的试验成果有：(1)合成气制备工艺技术及催化剂； (2)甲醇脱水或合成气一步制二甲醚； (3)甲醇脱氢制甲酸甲酯催化剂及工艺技术； (4)甲醇脱水或合成气一步制二甲醚； (5)合成气制烃类； (6)合成碳酸二甲酯(dmc)；