作者:谢在库等 来源:《国家科学评论》 发布时间:2015/10/22 14:34:23
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综述:面向可持续发展的能源化工催化技术

 

当前,中国的能源化工可持续发展面临资源与环境诸多挑战,提高资源利用效率、绿色低碳已成为能源化工发展新趋势。在石油炼制方面,高效炼制、产品清洁化、过程绿色化是主要发展方向,油品质量升级快速推进,其关键是发展高效节能的油品脱硫、脱氮以及提高辛烷值技术;在石油化工方面,更加注重原料多样化、过程清洁化及产品精细化,发展非石油路线,注重过程和能量利用效率;在节能减排方面,源头控制、过程减排、对自然环境危害最小化是未来技术发展的新趋势,这些新趋势也正是绿色化学发展的动力。而且,要实现这些方面的进步及要求离不开应用催化技术的发展。

自从1990年代初,著名有机化学家Trost和Sheldon分别提出“原子经济性”和“E因子”等绿色化学概念以来,绿色化学的科学内涵和技术不断丰富与发展。当前及未来,化石燃料是人类利用的主要能源之一,其主要含有碳、氢元素等。为了高效合理地利用有限的含碳、含氢资源,必须不断提高碳氢资源的利用效率和减少二氧化碳及其他污染物的排放。近年来,何鸣元和谢在库等相继提出了绿色碳科学和绿色氢科学的理念,其科学内涵是研究含碳氢资源利用时,从碳资源加工、碳能源利用、碳固定到碳循环全过程所涉及的碳化学键演变规律,以及研究氢能体系从制氢、储氢和用氢的整个氢能循环过程中,氢物种演变规律与能量转换方式,它的核心是催化科学与技术的突破,从而实现碳氢资源原子经济性的优化及增效减排。

由谢在库教授担任通讯作者的综述文章“面向可持续发展的能源化工催化技术”(http://nsr.oxfordjournals.org/content/2/2/167.full)已在《国家科学评论》发表。在此篇综述中,谢在库教授及其合作者从石油资源高效利用、煤与天然气高效清洁利用、绿色石油化工技术、可再生资源、清洁能源及二氧化碳利用等几个方面,综述了近年来中国在绿色能源化工应用催化技术方面的研究进展,其中包括重油催化裂化与加氢、汽油加氢脱硫、高辛烷值的烷基化汽油等石油炼制与加工技术,甲醇制烯烃、芳烃等煤化工技术,合成气制乙二醇、高温浆态床费托合成制油、甲烷直接转化等碳一化工技术,己内酰胺与烯烃等选择催化氧化、烯烃催化裂解等绿色化工技术,以及生物质燃料制取、生物质转化、二氧化碳化工利用及其光催化转化、绿色制氢与高效储氢等可再生资源与清洁能源新技术等许多方面。

该文还从工业催化的角度深入探讨了催化剂扩散性能与催化效率(如图)、多相中的均相催化、实时原位表征等科学问题,并对未来进行了展望,为学术界和产业界分析当前与未来能源化工的可持续发展提供了参考。(来源:科学网)

 
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