《工业催化(第3版)》教学课件—06新能源和燃料工业用催化技术.pptVIP

* * * * * * * * * * 图６－８　ＤＭＦＣ的结构示意图 （４）ＰＡＦＣ　 （５）ＭＣＦＣ （６）ＳＯＦＣ　 图６－９　ＭＣＦＣ的结构示意图 图６－１０　多类ＦＣ的电化反应和过程 ６.７.４　燃料电池的应用前景 （１）用于电力生产 （２）电池汽车动力 （３）特种用途 ６.８　煤的新应用 ６.８.１　中国的煤基醇、醚燃料路线 中国是一个缺油、少气、相对富煤的国家，根据中国的国情，未来的能源战略是满足环保的要求，在煤炭清洁转化的基础上，大力发展煤基燃料。 第一步应以包括脱硫、脱氮的煤气化为核心，将动力循环和化工循环相耦合，发展发电和化学品（甲醇／二甲醚）联产技术。 第二步用以煤制取的ＣＨ３ＯＨ／ＤＭＥ取代汽油、柴油，发展清洁廉价、可行的交通用燃料，ＤＭＥ是目前世界上普遍看好的未来超清洁燃料，可使汽车尾气排放标准大大低于欧Ⅲ标准，被誉为“２１世纪的绿色燃料”。 ６.８.２　美国“Ｖｉｓｉｏｎ２１”化石能源计划 美国能源部（ＤＯＥ）于２００２年出台了以煤为基础的零排放化石能源计划“Ｖｉｓｉｏｎ２１”。该计划由政府牵头，组成“政府－企业－研究院”协同运作的联合机制，采用创新技术和多种能源的混合路线，包括化石能源、核能和可再生能源，但未来能源的主体仍立足于煤炭。 图６－１１　“Ｖｉｓｉｏｎ２１”零排放化石能源工程流程 ６.８.３　丹麦Ｔｏｐｓｏｃ公司的强制合成与ＩＧＣＣ组合能源方案 该方案是煤基型能源开发计划，可以作为欧洲模式。ＩＧＣＣ代表联合循环的动力装置，是荷兰Ｓｈｅｌｌ公司的煤气化技术，发电效率较传统的要高，可达４３％。 图６－１２　强制合成与ＩＧＣＣ组合能源方案 ６.９　生物质能源 生物质能通常被列为自然能的一种，是地面或海面在太阳能的蓄积过程中通过光合作用而生成的。 。生物质能利用途径如下： （１）能源植物 （２）直接燃烧的木柴和木炭等 （３）生物质经发酵转化成酒精燃料 （４）生物质经厌氧发酵转化成沼气　 （５）生物质催化气化发展高密度、高热焓能源 （６）生物柴油的开发 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 第６章 新能源和燃料工业用催化技术 ６.１　当前能源的结构及存在的问题 能源是社会经济和人民生活的物质基础，对于社会的经济发展和人民的生活水平提高极为重要。世界进入工业化时代以来，能源消耗的主要构成为煤炭、石油和天然气，都属于化石能源，是不可再生的能源，总有一天是要枯竭的。化石能源又是不洁净的能源，尤其是煤炭，燃烧会产生大量的烟尘、ＳＯｘ、ＣＯｘ和ＮＯｘ，造成大气污染，破坏臭氧层，引起全球气候变化等一系列大气环境问题；还会导致土地沙漠化，影响工农业生产；更重要的是危害人的身体健康。 ６.２　能源、能源载体和转换路线 能源工业的建设和发展应该减少和逐步消除对石油及化石能源的依赖，增加应用其他可持续发展供给、环境友好且可再生的能源，如生物质能、风能、太阳能等。变更了能源，需要能源的载体，以及有利于电站和交通车辆的能源运送；石油加工产品（汽油、煤油、柴油等）具有较高的能量密度，较难取代；天然气含氢较多，在化石能源中较之煤和石油来说对环境造成的影响要小很多，属于较清洁的能源。 图６－１　能源、能源载体及转换网络 ６.３　资源和环境对能源开发的制约 关于清洁能源，从广义和现实可行的角度来说，低污染的天然气、利用洁净技术处理过的洁净煤都属于此类。特别是在我国以煤炭为主的能源结构，将会长期存在，大力发展天然气能源和洁净煤技术具有重要意义。 ６.４　经洁净技术处理的清洁能源 世界上许多国家在炼油工业纷纷加快了油品升级换代和生产清洁燃料工艺的研究开发。第一步是采用配方汽油（ＲＦＧ），它首先是无铅的；为了满足ＣＡＡ（防止空气污染法）的要求，对ＲＦＧ的芳烃、烯烃、氧化物含量、相对蒸气压（ＲＶＰ）、硫化物允许量等，都有严格而明确的规定。这给传统的炼油工艺带来重大的影响，对所需的催化剂性能及其操作条件提出了新的要求。如催化裂化新工艺要产出高辛烷值汽油，高异丁烯、异戊烯醚化原料；催化重整新工艺应降低操作苛刻度，减少芳烃含量；烷基化装置将原料从正构Ｃ５、Ｃ６扩大到正构Ｃ７；轻汽油加氢装置改为先抽提蒸馏分离苯再加氢等。采用新配方汽油作为汽油发动机的燃料，将会大大缓和由于汽车尾气 排放造成的城市空气污染。 天然气合成石油或流体燃料为生产清洁汽油、柴油带来了十分喜人的前景。这种合成油品不含硫、氮、重金属杂质和芳烃，属于清洁燃料，完全符合现代发动机的严格要求。 图６－２　ＧＴＬ工艺路线示意流程 图６－３　Ｍｏｂｉｌ公司ＭＴＧ工艺路线的示意流程 该工艺由以下三步组成： ①天然气转化为合成气，Ｈ２与ＣＯ的消耗比为２:１； ②合成气采用高活性、高选择性和高稳定性的催化剂转化为正构烷烃高收率的液体产品，此