文档介绍：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. 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
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。
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
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..) + O2 H2O + 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
液体燃料短缺和保障国家能源安全
16396
16700
16960
17500
15005
14608
14524
14210
14099
13831
15733
16074
16100
16000
16300
19692
17436
16065
29000
14956
14721
12384
11486
13354
19818
21073
22439
24780
22838
25200
1990
91
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2000
01
02
03
04
石油生产量(万吨)
石油消费量(万吨)
2005年我国石油缺口

2010年我国石油缺口
>
18150
31767
05年
原油价格将突破$100/ 桶 20071101
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
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
合成氨:50%
石油精练:37%
甲醇合成:8%
全球年产氢:5000亿Nm3
化石燃料制氢占96%
煤造气 CmHnOx(s)+H2O(g)→
CO2+CO(g)+H2(g)
H2O+CO → CO2(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