化工前沿能源化工与低碳经济PPT演示课件

化学化工前沿能源化工与低碳经济,李光兴华中科技大学化学化工学院2011.10.10,1,1.化工研究开发重点与低碳经济：化工研发重点，低碳经济意义2.化工中的低碳经济：化学工业的功与过中国高碳能源结构3.化工新技术与低碳经济：1）制氢过程循环：太阳能量清洁利用2）碳化物的循环：生物质的清洁使用3）二氧化碳利用与处理：物理、化学方法4.结语：解决人类对能源的终极需求，低碳到零碳排放！,目录,2,化学工业发展重点:R&D,新催化技术重点是合成氨催化技术、生物催化技术、高分子聚合物催化技术、碳一化学催化技术、环保催化技术、酶催化技术、新催化材料、催化反应器放大、设计和制造研究。分离技术重点是大宗有机产品精馏技术、超临界萃取技术、气体净化和废水膜分离、高效结晶技术。聚合物改性技术重点是接枝共聚技术、聚合物合金化技术、交联互穿网络技术、纳米材料改性和短玻璃纤维改性技术，实现聚合物品种多样化。生物技术重点是菌种培养技术、产品分离及精制、发酵设备大型化、生物催化剂定向改造技术等。新型节能和环保技术重点是热管技术、热泵技术、贮存氢技术、高效蒸发和喷雾干燥技术、蒸汽冷凝水回收技术、能量梯级利用技术等。计算机化工应用技术。,3,低碳经济意义：全球经济可持续发展必然趋势低碳能源、低碳消费、低碳环境、低碳社会,什么是低碳经济?,“低碳经济”是一种经济模式,技术创新和社会发展,随着资源和能源的大量消耗，人类对环境问题认识的不断深入。“碳足迹”、“低碳经济”、“低碳技术”、“低碳发展”、“低碳生活”、“低碳社会”等一系列新概念产生，创造一个以低能耗、低污染、低排放为基础的经济发展新模式已成为世界各国共同努力追求的目标。技术创新和资本投入是低碳经济发展的强劲推动力，也是社会发展进步的必然趋势。,低能耗低污染低排放低碳技术：电力、交通、建筑、冶金、化工、石化以及在可再生能源及新能源利用、煤清洁高效利用、油气资源和煤层气开发、二氧化碳捕获与埋存等领域的控制温室气体排放的新技术。低碳经济三个环节：（1）减碳技术，（2）去碳技术（3）零碳技术,4,世界能源主要依赖不可再生的化石资源；“富煤、少气、缺油”，中国能源以煤为主，低碳经济任重道远环境问题日益严重；能源安全引起的冲突加剧；零碳经济：太阳能资源丰富、可用、经济、洁净。,其,其,煤,石油,天然气,其他,中国,石油,煤,天然气,其他,世界,CxHy+(S,N.)+O2H2O+CO2+SO2+NOx,预计使用年数：煤200，石油80，天然气80，铀100,目前能源结构与现状：高碳经济的来源？化石能源,5,液体燃料短缺和保障国家能源安全,原油价格将突破$100/桶20071101,6,能源和化工中的高碳结构：发展战略,能源化工,化石能源（石油、煤、天然气等）,二次能源（核能、电力、蒸汽等）,可再生能源（太阳能、生物质等）,能源消费,化石能源超过90%，供给紧张,能源战略,节能技术,可再生能源,可再生资源,优化利用化石能源,寻找新的替代能源,7,1.化石燃料催化制氢传统制氢方法：高碳成熟、廉价，但资源和环境问题并未解决2.生物质为原料催化制氢新技术：高碳与低碳土地占有、收集和储运成本等问题3.光催化分解水制氢新技术：零碳光催化制氢，但太阳能的收集、催化剂研究，氢气的储运与使用，都是要解决的问题。,氢能源：催化制氢新技术,8,煤造气CmHnOx(s)+H2O(g)CO2+CO(g)+H2(g)H2O+COCO2（g）+H2（g）,1、传统化石燃料制氢,传统制氢技术：化石燃料碳循环周期105年,阳极上Cl-被氧化：2Cl-2e-=Cl2阴极上H+被还原：2H+2e-=H2溶液中产生NaOH,2电解食盐水制氢：耗电，电从何来？,大量CO2排放！,NaOH,9,1、光-热转换：太阳能热水器2、光电转换：光伏电池等3、光化学能转换：H2OH2/O2H2O热4、光生物能转化：可再生生物质,太阳能光解制氢过程循环：,零碳经济！,10,氢能开发构想：H2O-H2/O2-H2O零碳循环,问题：1）如何实现大规模廉价光解水制氢？制氢2）如何经济、合理、安全地储运氢？储氢3）如何高效率、低成本地利用氢？利用氢,11,太阳光谱图,设计在可见区内有强吸收的半导体材料是高效利用太阳能的关键性因素。,48%,98%,S:98%,53,J.Am.Chem.Soc.,2003,125,15577-15588,3)CO2利用：scCO2solventforcatalyticreaction,54,4)CO2利用：合成聚碳酸酯,无毒性优良的耐溶剂性能生物相容性可降解性低的透氧率大吨位化工品被用作工程热塑料、生物医学材料、包装材料、隔氧材料、弹性体、涂料、胶粘剂,55,5）CO2利用新途径:光催化合成甲烷,Zn2GeO4,Zn2GeO4NanoribbonstowardImprovedPhotocatalyticReductionofCO2intoCH4,ZhigangZouetalNanjingUniversity,56,5）CO2利用新途径：电催化CO2合成草酸,CatalystOffersaNewHopeforCapturingCO2,E.Bouwman,etal.,Science,2010,327,313.,57,传统合成方法：,煤化工路线：,58,乙二醇合成化工路线简介,59,60,1.CO偶联反应（以亚硝酸乙酯为例）,羰化偶联