一碳化學
一碳化學
化學反應過程中反應物只含一個碳原子的反應統稱為一碳化學。一碳化學的主要目的是節約煤炭和石油資源,用少的碳原料生成多的燃料,提供給人類。
一碳化學是從一碳氫化反應開始的。以含一個碳原子的化合物——甲烷、合成氣(和)、 、等為初始反應物,反應合成一系列重要的化工原料和燃料的化學。其核心是選擇催化化學轉化、小分子的活化和定向轉化。、是從煤的氣化得到的、而是天然氣的主要成分。因此一碳化工實際上就是一種新一代的煤化工和天然氣化工。其作用是解決石油利益短缺的問題,利用煤來製備液體燃料。此種涉及從一碳物質轉化成為烴類的反應,稱為FT合成。因此把握一碳化學的關鍵是催化劑,如何開發優良的催化劑左右著一碳化學的成敗。
一碳化學的基幹物質是和,是從任何含碳資源都能夠容易得到的,這是一碳化學能夠處於未來化學產業的核心的最大理由。
迄今,已工業化的化學生產技術有:
醋酸合成
醋酐合成
美國田納西州的伊斯曼化學產品公司以銠系催化劑生產醋酐的方法是:
哈康-科學研究公司開發的方法則是將醋酸甲酯與一氧化碳生成的醋酐,一半直接作為產品,而另一半與甲醇反應生成醋酸甲酯,即:
總的結果為:
草酸合成
現已工業化的方法是日本宇部興產公司的工藝,其反應過程為:
莫比爾法
70年代莫比爾化學公司開發成功的化學新技術。它採用ZSM-5分子篩催化劑,在、條件下使甲醇一步轉化為高辛烷值汽油。紐西蘭利用其豐富廉價的天然氣資源,已投資建設以天然氣為原料的大型甲醇合成工廠,和以莫比爾法合成汽油的工廠。此法生產每噸汽油需耗2.4t甲醇。
乙二醇
開發的路線很多,其中以甲醇甲醛縮合法、乙二酸酯法及甲醛氫甲醯化法的結果較好。
醋酸乙烯
已經開發的路線為:
反應過程中產生的醋酸可循環使用。此法有可能在近期內工業化。
烯烴
有由合成氣或由甲醇合成等不同路線。
乙醇
也有合成氣和甲醇兩種路線,前者有氣相法和液相法。
當前化學的進展主要集中在合成氣化工和甲醇化工方面。
我國化學化工經20多年的研究與開發,通過“七五”、“八五”、“九五”、“十五”攻關,取得了一批不同階段的試驗成果,湧現一批科研從事化學研究與開發的研究單位和人才,目前已有20多個單位從事化學的研究工作,為我國今後化學化工的發展奠定了一定的基礎。已取得的試驗成果有:
(1)合成氣製備工藝技術及催化劑;
(2)甲醇脫水或合成氣一步制二甲醚;
(3)甲醇脫氫制甲酸甲酯催化劑及工藝技術;
(4)甲醇脫水或合成氣一步制二甲醚;
(5)合成氣制烴類;
(6)合成碳酸二甲酯(DMC);
(7)甲醇制烯烴;
(8)甲醇羰基合成醋酸;
(9)偶聯制草酸酯、草酸、乙二醇;
(10)合成氣制乙醇;
(11)含氣體中凈化提純的研究與開發;
(12)高濃度甲醛的合成技術研究;
(13)化工利用研究。