第二章：化工产品的来源与应用.ppt

第二章 化工产品的来源和应用 2.1绪论 化工产品按其来源可分为以下几种 来源于一碳化合物 来源于天然化合物 来源于石油 第二章 化工产品的来源和应用 2．2 来源于一碳化合物 2．2．1 二氧化碳的来源和应用 二氧化碳是碳及碳化合物的最终氧化物。地球上二氧化碳 的含碳量达到10 16t，将其转化为具有较高价值的化工原料，对于高效利用C1 资源，解决日益严重的环境问题，实现可持续发展等方面有着重要的意义。 第二章 化工产品的来源和应用 二氧化碳的来源 （1）工业副产品（发酵、天然气转化、热电等） （2）天然来源 （大气、气井等） 第二章 化工产品的来源和应用 二氧化碳的应用 碳酸饮料（占我国二氧化碳应用的19%，约12万吨/年） 气体保护焊接（占我国二氧化碳应用的16%，约10万吨/年） 食品保鲜（占我国二氧化碳应用的11%，约7万吨/年） 烟丝膨胀（占我国二氧化碳应用的8%，约5万吨/年） 油井注压采油（占我国二氧化碳应用的8%，约5万吨/年） 合成应用（占我国二氧化碳应用的24%，约15万吨/年） 作为气肥、超临界萃取等其它应用（占我国二氧化碳应用的14%，约9万吨/年） 第二章 化工产品的来源和应用 3、二氧化碳在合成上的应用 （1）合成甲醇和二甲醚 催化剂：CuO-ZnO-Al2O3-Cr2O3/ 2400C/3MPa CuO-ZnO—TiO2 / 2400C/5MPa 第二章 化工产品的来源和应用 （2）制备合成气 甲烷-二氧化碳重整制备合成气的反应机理是CO2在催化剂上发生解离吸附。目前较多采用固态反应法制备的KNi／ZSI催化剂催化甲烷-二氧化碳重整反应，反应气在8000C下可达90％以上的转化率，反应140多小时仍然维持着高活性，催化剂不会因积炭而失活。 第二章 化工产品的来源和应用 （3）合成异构烷烃 异构烷烃烷基化后可用于航空燃料及车用高级汽油。CO2催化加氢可合成异构烷烃，目前还处于研究阶段。有研究发现Fe-Zn系/分子筛催化剂对炔类产物的选择性较好。其中Fe-Zn系／HY复合催化剂的性能最好。烃的收率和烃类的分布都优于其它复合催化剂。异构烷炔在总炔的含量达到55.5％。 第二章 化工产品的来源和应用 （4）合成高分子化合物 CO2与环氧化合物共聚合成高分子量的聚碳酸酯的反应是化学固定CO2的重要成果，可代替传统的光气法，具有原料价格便宜、来源广泛的优势。催化体系有：二乙基锌／助剂催化体系、卟啉铝催化体系、羧酸锌催化体系、高位阻锌配位催化体系等。 第二章 化工产品的来源和应用 （5）合成甲酸 CO2加氢合成甲酸是一个体积缩小反应。在高压下，超临界CO2和H2易被催化剂表面活性单元吸附活化，产物甲酸易从催化剂表面扩散，同时促进反应向右移动。 催化剂为：醋酸钯-甲酸-三苯基磷／甲基吡咯酮 反应条件：75—900C，3.4-4.1MPa 收率：27%-32% 第二章 化工产品的来源和应用 （6）合成碳酸甲酯 CO2代替传统的光气法合成有机碳酸酯是一种环境友好，原子经济型的反应工艺，该工艺应用前景非常广阔。CO2和甲醇合成碳酸二甲酯是该领域研究的热点。 催化剂：Sn2(OMe)4／SiO2 反应条件：T=413K、P=0.5MPa、n(CH3OH)／n(CO2)=2-2.5 总碳转化率：6.05％，碳酸二甲酯的选择性100％。 第二章 化工产品的来源和应用 （7）合成金刚石 中国科学技术大学以CO2为碳源、金属钠为还原剂，在4400C、80.8MPa条件下，反应12h得到250um甚至毫米级的钻石，合成产率8.9％。 金刚石6000C左右燃烧生成CO2，此次CO2到金刚石逆转变的实现，预示着碳循环存在着尚未为人类知悉的内在规律。 第二章 化工产品的来源和应用 2．2．2 一氧化碳的来源和应用 一氧化碳为无色、无臭、可燃、有毒的气体，熔点为-2050C，沸点为-191.50C,微溶于水，可溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙醚等溶剂。一氧化碳是不饱和的亚稳定分子，易被催化剂激活。在高温高压下，具有很好的化学活性，能与多种单质和化合物反应，生成一系列有机和无机产品。 第二章 化工产品的来源和应用 第二章 化工产品的来源和应用 （1）低温分离法 低温分离法是基于混合气各组分的沸点不同，经冷凝、分馏而使其分离的方法。 第二章 化工产品的来源和应用 部分冷凝法分离一氧化碳工艺流程见下图 第二章 化工产品的来源和应用 （2）溶液吸收法 此法主要有铜氨溶液吸收法和双金属盐络合吸收法。 铜氨液吸收法是利用铜氨液对一氧化碳有较强的吸收能力，经吸收再解吸而获得一氧化碳含量较高的混合气。该法主要为合成氨厂从铜洗再生气中提取氢后，作为燃料使用。 第二章 化工产品的来源和应用 工艺流程见下图： 第二章