甲烷還原氧化鋅制取合成氣和金屬鋅新技術(shù)

前言

化石能源在較長的一段時期內(nèi)仍將是人類的主要能源。目前，石油資源日益枯竭，價格不斷攀升，而煤的燃燒產(chǎn)生嚴(yán)重污染，溫室效應(yīng)、全球變暖現(xiàn)已成為無可爭議的事實(shí)。能源和環(huán)境的問題引起了世界各國的高度重視。甲烷是天然氣、煤層氣和甲烷水合物的主要成分，其中甲烷水合物資源的大量發(fā)現(xiàn)使其有望在數(shù)十年后取代石油成為世界能源的主要支柱。對具有豐富資源、能作為優(yōu)質(zhì)清潔能源和化工原料的甲烷高效、環(huán)保轉(zhuǎn)化利用技術(shù)的研究，使其在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮更加重要的作用具有重大意義。本書以甲烷轉(zhuǎn)化、金屬鋅和氫氣的制備及太陽能的利用為背景，系統(tǒng)闡述了利用甲烷在熔融鹽中還原氧化鋅同時制取合成氣和金屬鋅這一具有潛在經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益的非傳統(tǒng)方法的理論及技術(shù)基礎(chǔ)。該過程將高溫熔融鹽技術(shù)與催化反應(yīng)過程耦合在一起，通過熔融鹽卓越的儲熱、導(dǎo)熱特性向熔融鹽反應(yīng)器動態(tài)提供反應(yīng)所需熱量，并實(shí)現(xiàn)對反應(yīng)過程穩(wěn)定性和安全性的有效控制，因而有望成為甲烷轉(zhuǎn)化路線中的關(guān)鍵技術(shù)，以解決當(dāng)前能源、資源和環(huán)境等重大問題。

內(nèi)容概要

本書介紹了利用甲烷在熔融鹽中還原氧化鋅同時制取合成氣和金屬鋅這一具有潛在經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益的新技術(shù)，在理論研究和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，對該技術(shù)做了系統(tǒng)闡述。全書共分8章，主要內(nèi)容包括熱力學(xué)計(jì)算、熔融鹽及反應(yīng)器材料的選擇、反應(yīng)過程研究、反應(yīng)機(jī)理討論、系統(tǒng)工藝流程設(shè)計(jì)及綜合利用太陽能的探討。    本書適合從事化工、冶金、能源、環(huán)保等相關(guān)領(lǐng)域科技人員及高等院校相關(guān)專業(yè)師生閱讀參考。

作者簡介

王華，1965年生。工學(xué)博士，教授，博士生導(dǎo)師；云南省有突出貢獻(xiàn)的中青年專家，云南省技術(shù)與學(xué)術(shù)帶頭人，入選國家新世紀(jì)百千萬人才工程。1996年獲昆明理工大學(xué)有色冶金專業(yè)博士學(xué)位'1998年至2000年在日本京都大學(xué)能源學(xué)院做博士后研究?，F(xiàn)任昆明理工大學(xué)副校長，兼任中國有色金屬學(xué)會理事，中國能源與熱工學(xué)會理事，云南省自動化學(xué)會理事長，云南省金屬學(xué)會理事，云南省熱工熱能學(xué)術(shù)委員會主任委員等。先后獲省部級科技獎勵10項(xiàng)，獲國家專利授權(quán)19項(xiàng)，發(fā)表論文200余篇，出版專著11部。

書籍目錄

1 緒論  1.1 引言  1.2 甲烷的資源優(yōu)勢  1.3 甲烷轉(zhuǎn)化及制合成氣途徑    1.3.1 甲烷轉(zhuǎn)化途徑    1.3.2 甲烷制合成氣  1.4 金屬鋅的制備及利用新發(fā)展    1.4.1 金屬鋅的制備    1.4.2 金屬鋅利用的新發(fā)展  1.5 利用甲烷還原氧化鋅制備合成氣和金屬鋅    1.5.1 理論研究    1.5.2 動力學(xué)研究    1.5.3 利用太陽能聯(lián)產(chǎn)合成氣和金屬鋅    1.5.4 存在的問題  1.6 熔融鹽及熔融鹽反應(yīng)器的研究進(jìn)展    1.6.1 熔融鹽的研究進(jìn)展    1.6.2 熔融鹽反應(yīng)器的研究進(jìn)展  1.7 熔融堿金屬碳酸鹽在能源轉(zhuǎn)化技術(shù)中的應(yīng)用    1.7.1 作為催化劑的應(yīng)用    1.7.2 在清潔燃燒技術(shù)中的應(yīng)用    1.7.3 在甲烷轉(zhuǎn)化制合成氣中的應(yīng)用    1.7.4 在熔融碳酸鹽燃料電池中的應(yīng)用    1.7.5 存在的問題與展望2 Gibbs自由能最小化模擬  2.1 引言  2.2 模擬方法與數(shù)學(xué)模型    2.2.1 模擬方法    2.2.2 平衡轉(zhuǎn)化率和選擇性    2.2.3 平衡反應(yīng)模型  2.3 模擬結(jié)果與分析    2.3.1 CH4與熔融堿金屬碳酸鹽    2.3.2 CH4與Zn0的氣.固相反應(yīng)    2.3.3 CH4與ZnO在熔融鹽中的反應(yīng)    2.3.4 溫度和壓力協(xié)同對反應(yīng)的影響  2.4 甲烷的主要反應(yīng)途徑3 實(shí)驗(yàn)總述  3.1 化學(xué)試劑原料與儀器設(shè)備    3.1.1 化學(xué)試劑及氣體    3.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備  3.2 實(shí)驗(yàn)裝置及操作條件    3.2.1 主要實(shí)驗(yàn)裝置    3.2.2 色譜操作條件  3.3 數(shù)據(jù)處理方法    3.3.1 尾氣組分摩爾分?jǐn)?shù)計(jì)算    3.3.2 轉(zhuǎn)化率的計(jì)算    3.3.3 金屬鋅產(chǎn)率  3.4 物料的鑒定表征    3.4.1 微觀形貌、元素分析（SEM、EPMA）    3.4.2 物相組成測定（XRD）     3.4.3 比表面積測定（BET）    3.4.4 熱重分析（DTA／TG）4 熔融鹽體系的選擇5 CH4與ZnO在熔鹽體系中的反應(yīng)6 CO2介入的反應(yīng)體系7 太陽能熱化學(xué)循環(huán)轉(zhuǎn)化新體系8 總結(jié)和研究展望參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：人類的生存和發(fā)展不斷受到能源與環(huán)境的挑戰(zhàn)，剛過去的100年是人口和能源消費(fèi)急劇增長的一個世紀(jì)。在這期間人口數(shù)量增長了4倍，超過了62億，能源消費(fèi)增長了一個數(shù)量級，相當(dāng)于消耗石油量從0.9×10t增長到了1.02×10。由于化石能源的不可再生性，石油資源枯竭是遲早的事情，因此尋找石油的替代品是當(dāng)今世界最為緊迫的問題。煤的儲量雖然巨大，可采儲量約9091億，但是煤燃燒產(chǎn)生的污染卻是最大的，如果將煤液化則成本相當(dāng)高，針對目前全球環(huán)境狀況和資源狀況，煤很難成為石油的替代品。氫能和太陽能將是人類未來的理想能源，但要使其替代石油必須發(fā)展新的開發(fā)利用技術(shù)，降低成本以滿足人類未來對能源和環(huán)保的需求，這可能還需要相當(dāng)長的時間，預(yù)計(jì)至2050年，煤、石油、天然氣仍是當(dāng)今世界能源的三大支柱。能源是我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要制約因素，事關(guān)經(jīng)濟(jì)安全和國家安全，其需求基于經(jīng)濟(jì)的增長和國際化石能源價格，經(jīng)濟(jì)增長必然導(dǎo)致能源消耗的增長。近幾十年來發(fā)展中國家經(jīng)濟(jì)的迅速增長（如中國），使其能源消耗的增長率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過世界平均水平?；茉吹南脑鲩L伴隨著環(huán)境的日益惡化，大氣中的C02和NO濃度開始迅速上升，到了20世紀(jì)，隨著經(jīng)濟(jì)的增長這一趨勢進(jìn)一步增強(qiáng)。面對日益加劇的化石能源資源枯竭、全球變暖等一系列問題，促使對新能源的開發(fā)及化石能源的高效、環(huán)保轉(zhuǎn)化利用技術(shù)的研究。

編輯推薦

《甲烷還原氧化鋅制取合成氣和金屬鋅新技術(shù)》由冶金工業(yè)出版社出版。

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