新能源利用技術(shù)王一平教授天津大學(xué)化工學(xué)院第八章能源化工主要內(nèi)容傳統(tǒng)能源化工利用新能源發(fā)展能源化工一、傳統(tǒng)能源化工從上世紀70年代后，隨著我國石油化工的興起，煤化工退居其次，發(fā)展緩慢。21世紀后至今，由于石油供應(yīng)緊張，油價不斷增高，石油化工受到挑戰(zhàn)，煤化工產(chǎn)業(yè)重新受到關(guān)注并成為投資熱點，一些大型煤炭液化、煤焦化、煤氣化項目正在規(guī)劃建設(shè)當中。2005年后，我國焦炭、電石和煤制化肥和甲醇產(chǎn)量居世界首位，成為煤化工產(chǎn)品生產(chǎn)大國。綜合目前能源化工行業(yè)，可分為兩大領(lǐng)域：石油化工，煤化工。能源化工石油化工煤化工產(chǎn)業(yè)1、石油化工原油中的主要元素是C（83%-87%）和H（11%-14%），還有S、N、O及其他微量元素(1～5%)，微量金屬元素有V、Ni、Fe、Cu、As等。石油中的非碳氫原子稱為雜原子。與國外原油相比，我國原油的含硫低、含氮量高。石油化工（Petrochemical）又稱石油化學(xué)工業(yè)，指化學(xué)工業(yè)中以石油為原料生產(chǎn)化學(xué)品的領(lǐng)域，廣義上也包括天然氣化工。第二次世界大戰(zhàn)后，石油化工高速發(fā)展，使大量化學(xué)品的生產(chǎn)從傳統(tǒng)的以煤及農(nóng)林產(chǎn)品為原料，轉(zhuǎn)移到以石油及天然氣為原料的基礎(chǔ)上來。石油化工已成為化學(xué)工業(yè)中的基干工業(yè)，在國民經(jīng)濟中占有極重要的地位。石油化工原料主要為來自石油煉制過程產(chǎn)生的各種石油餾分和煉廠氣，以及油田氣、天然氣等。石油餾分(主要是輕質(zhì)油)通過烴類裂解、裂解氣分離可制取乙烯、丙烯、丁二烯等烯烴和苯、甲苯、二甲苯等芳烴，芳烴亦可來自石油輕餾分的催化重整。石油輕餾分或天然氣經(jīng)蒸汽轉(zhuǎn)化、重油經(jīng)部分氧化可制取合成氣，進而生產(chǎn)合成氨、甲醇等。石油化工范疇

烯烴可生產(chǎn)各種醇、酮、醛、酸類及環(huán)氧化合物等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，烯烴、芳烴經(jīng)加工可生產(chǎn)包括合成樹脂、合成橡膠、合成纖維等高分子產(chǎn)品及一系列精細化學(xué)品，如表面活性劑、染料等。石油化工生產(chǎn)，一般與石油煉制或天然氣加工結(jié)合，相互提供原料、副產(chǎn)品或半成品，以提高經(jīng)濟效益。石油化工的作用（1）石油化工目前是能源的主要生產(chǎn)渠道石油煉制過程生產(chǎn)的汽油、煤油、柴油、重油以及天然氣是當今世界的主要能源。（2）石油化工是材料工業(yè)的支柱之一金屬、無機非金屬材料和高分子合成材料，被稱為三大材料。全世界石油化工提供的高分子合成材料目前產(chǎn)量約1.45億噸，除合成材料外，石油化工還提供了絕大多數(shù)的有機化工原料。（3）石油化工促進了農(nóng)業(yè)的發(fā)展石油化工提供的氮肥占化肥總量的80%，農(nóng)用塑料薄膜加上農(nóng)藥的使用以及大量農(nóng)業(yè)機械所需各類燃料，形成了石化工業(yè)支援農(nóng)業(yè)的主力軍。

（4）各工業(yè)部門離不開石化產(chǎn)品現(xiàn)代交通工業(yè)的發(fā)展與燃料供應(yīng)息息相關(guān)。金屬加工、各類機械毫無例外需要多種潤滑材料及其它配套材料。建材工業(yè)是石化產(chǎn)品的新領(lǐng)域，如塑料型材、門窗、鋪地材料、涂料被稱為化學(xué)建材。輕、紡工業(yè)是石化產(chǎn)品的傳統(tǒng)用戶，新材料、新工藝、新產(chǎn)品的開發(fā)與推廣，都有石化產(chǎn)品的身影。當前，高速發(fā)展的電子工業(yè)以及諸多的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，對石化產(chǎn)品，尤其是以石化產(chǎn)品為原料生產(chǎn)的精細化工產(chǎn)品提出了新要求。石油化工應(yīng)用石油化工的下游產(chǎn)品合成材料（工業(yè)）能源農(nóng)業(yè)合成材料合成樹脂合成橡膠合成纖維制造塑料、制造合成纖維、涂料、膠粘劑、絕緣材料等的基礎(chǔ)原料。制造飛機、軍艦、汽車收割機、水利排灌機械、醫(yī)療器械等所必需的材料。丙綸、腈綸，維尼綸，錦綸，滌綸等。烯烴能源石油燃料-汽車用油，航空煤油，高速、中速、低速柴油，液化石油氣，爐用燃料油和船舶用燃料油

潤滑油和潤滑脂蠟、瀝青和石油焦農(nóng)業(yè)化肥農(nóng)藥，石化提供氮肥產(chǎn)量的80%。農(nóng)用薄膜基本來自石化農(nóng)機燃料-柴油2、煤化工煤是由有機物質(zhì)和無機物質(zhì)混合組成的。煤中有機物質(zhì)主要由碳（C，82%-93%）、氫（H，3.6%-5%）、氧（O，1.3%-10%）、氮（N，1%-2%）四種元素構(gòu)成；煤中的無機物質(zhì)，主要有硫（S）、磷（P）以及稀有元素等。世界上所有的元素均可在煤中找到。煤是黑色黃金。煤化工是以煤為原料，經(jīng)過化學(xué)加工使其轉(zhuǎn)化為氣體，液體，固體燃料以及其它化學(xué)品的工業(yè)。煤化工包括煤的一次化學(xué)加工、二次化學(xué)加工和深度化學(xué)加工。煤的焦化、氣化、液化，煤的合成氣化工、焦油化工和電石乙炔化工等，都屬于煤化工的范圍。煤化工利用的生產(chǎn)中，煉焦是應(yīng)用最早的工藝，并且至今仍然是煤化學(xué)工業(yè)的重要組成部分。煤氣化用于生產(chǎn)各種燃料氣，是干凈的能源;煤氣化生產(chǎn)的合成氣是合成液體燃料等多種產(chǎn)品的原料。煤直接液化，即煤高壓加氫液化，可以生產(chǎn)人造石油和化學(xué)產(chǎn)品。新一代煤化工技術(shù)是指以煤氣化為龍頭，以一碳化工技術(shù)為基礎(chǔ)，合成、制取各種化工產(chǎn)品和燃料油的煤炭潔凈利用技術(shù)，與電熱等聯(lián)產(chǎn)可以實現(xiàn)煤炭能源效率最高、有效組分最大程度轉(zhuǎn)化、投資運行成本最低和全生命周期污染物排放最少的目標。煤化工應(yīng)用煤化工二甲醚煤制油天然氣焦化冶金用焦烯烴甲醇二甲醚代替制冷劑發(fā)泡劑燃料制藥農(nóng)業(yè)汽油添加劑降低尾氣排放降低噪音無煙排放可代替氟利昂，對臭氧無損害用于成分合成煤制油潔凈能源如：清潔柴油（煤的液化）天然氣煤化天然氣烯烴被稱為石化工業(yè)之母減少對石油的依賴降低成本乙烯，丙烯合成橡膠，纖維合成樹脂等甲醇制造甲醛、醋酸、氯甲烷甲氨、硫酸二甲酯等農(nóng)藥、醫(yī)藥的重要原料之一

新型清潔燃料，加入汽油二、利用翠新能源發(fā)廳展能源化畜工能源與立環(huán)境問演題已成騎為世界耀發(fā)展的鄭主題。石油和煤溉炭等化石綿能源逐漸迫枯竭，傳漆統(tǒng)能源化鐮工在轉(zhuǎn)化龍能源與資獎源時產(chǎn)生鴉嚴重污染卸。霧霾天氣主，溫室效街應(yīng)，酸雨潑等環(huán)境問枕題的凸顯尼。分布式渴供能系院統(tǒng)的利身用使得莊太陽能肢、風(fēng)能引等新能沿源的應(yīng)漂用范圍柜更加廣碎泛。新能源圣，尤其綠是風(fēng)力滲和太陽驚能發(fā)電值的成本委在不考閘慮質(zhì)量的情況匯下已經(jīng)很低。1、太陽能取和風(fēng)能利薪用發(fā)電使用存儲轉(zhuǎn)化超級電容蓄電池機械手段化工手您段（能源化梢工）抽水蓄機能壓縮空氣飛輪磁懸浮制氫并賀開展下餅游利用氯堿工業(yè)海水淡返化、污郊水淡化2、關(guān)鍵技向術(shù)多轉(zhuǎn)子訊風(fēng)力發(fā)訓(xùn)電技術(shù)海水淡蒙化技術(shù)電解制冊氫技術(shù)3、海水嚴淡化多效蒸較發(fā)多級閃蒸反滲透喊法蒸汽壓縮華蒸餾（1）多效蒸迷發(fā)加熱后的采海水在多祥個串聯(lián)的課蒸發(fā)器中丑蒸發(fā)，前蔑一個蒸發(fā)擱器蒸發(fā)出聰來的蒸汽兵作為下一墻蒸發(fā)器的度熱源，并館冷凝成為聽淡水。低溫多縣效蒸餾誓熱利用奸率高，存缺點是峽鍋垢危堡害嚴重倘、設(shè)備羽費用較從高。（2）多級諸閃蒸多級閃梳蒸海水荒淡化是求將經(jīng)過章加熱的帽海水，孕依次在糞多個壓槳力逐漸誤降低的跪閃蒸室何中進行對蒸發(fā)，倉將蒸汽羨冷凝而雕得到淡繭水。目前全鈴球海水壇淡化裝碧置仍以苦多級閃班蒸方法干產(chǎn)量最允大，技膝術(shù)最成碗熟，運適行安全螞性高彈幼性大，交主要與銀火電站趙聯(lián)合建志設(shè)，設(shè)蘇備構(gòu)造家簡單，噸費用較技低，適倉合于大穴型和超瘦大型淡撥化裝置概。缺點是腫鹽水循辯環(huán)量大吹、運行央費用高味。（3）反滲透緊法通常又稱舟超過濾法虛，是195株3年才開始放采用的一桿種膜分離釘?shù)?。侄該法是利濤用只允許頌溶劑透過汽、不允許將溶質(zhì)透過贊的半透膜驗，將海水咽與淡水分見隔開。反滲透法械的最大優(yōu)走點是節(jié)能董。它的能龜耗僅為電息滲析法的1/2，蒸餾法逗的1/4黨0。因此，浮從197脫4年起，尿美日等芬發(fā)達國西家先后慮把發(fā)展虹重點轉(zhuǎn)灶向反滲爛透法。受高壓操麥作和半透算膜性能的皆限制，單承個淡化器葬產(chǎn)量不能憐太大和原狡水濃度不飄宜過高。原水利用士率只有75-訴80%；對水的預(yù)幫處理要求趟高，膜需刊要定期清騎理，膜成擊本高。（4）蒸汽剪壓縮蒸祝餾蒸汽壓材縮蒸餾與海水淡浩化技術(shù)街，是海妙水預(yù)熱辱后，進撈入蒸發(fā)腿器并在奏蒸發(fā)器窮內(nèi)部分彎蒸發(fā)。所產(chǎn)生禁的二次嘴蒸汽經(jīng)洗壓縮機家壓縮提做高壓力攀后引入音到蒸發(fā)比器的加役熱側(cè)。蒸汽冷凝茶后作為產(chǎn)冒品水引出來，如此實塑現(xiàn)熱能的皆循環(huán)利用眠。除了開工他之初需輔艇助熱源產(chǎn)暑生蒸汽作但為起動外闖，不需要乖外部熱源攀，熱利用制率高。利用可再約生能源為迎壓縮機提譽供電力，蹄可大大降鼓低成本。4、電解制尸氫（1）傳統(tǒng)啊制氫氫氣廣饑泛用于哀工業(yè)過禽程中，媽如石油去、化工夢、冶金塵、醫(yī)藥憤、航天磨等，其傾中用量堪最大的膜石油化搖工工業(yè)麗；從化石能網(wǎng)源為原料破制氫是目糠前最主要懇的制氫方封式，技術(shù)殺和工業(yè)化攤設(shè)備成熟椅，但是產(chǎn)莊生CO2等對大氣到層有害的煮氣體。（2）電解水輛制氫電解水制歡氫是已經(jīng)仗成熟的一香種傳統(tǒng)制珍氫方法，鄭具有產(chǎn)品遲純度高和城操作簡便銷的特點。制氫能耗誤為4.2-欠4.7k騾W·h/m3H2，電解絹效率一回般只有75％-80％；盡管先進毛的PEM電解工藝侵的能耗可悟降為3.0訓(xùn)kW·h/m3H2，但工包業(yè)化的憐電解水經(jīng)制氫成夢本仍然手很高。電解水成當本組成在電解刮水制氫扯的生產(chǎn)傅費用構(gòu)咱成中，珠原材料汽費用占81.9削%，設(shè)備析投資費熊用占14.影1%，操作配與管理敲費用占4.0結(jié)%。電費占盼整個電慨解水制豎氫生產(chǎn)陽費用的82%。可再生能顧源電解水暮是制得廉舉價氫氣的吐發(fā)展方向傳統(tǒng)的草天然氣航重整制漢氫，成圖本約為10$及/GJ，隨著化葵石燃料的悄日益枯竭楊，重整制丑氫成本會欲相應(yīng)增大;電解槽泥和太陽惰能電池矩聯(lián)合使費用制氫凱，制氫穩(wěn)成本為24-丈41$黃/GJ；電解槽和盾風(fēng)力發(fā)電確聯(lián)合使用哀，制氫成督本為11-2脊0$/G階J,隨著風(fēng)肯力發(fā)電悔技術(shù)的牛發(fā)展,制氫成本頑會進一步該下降。（3）重水提簡煉重水主憑要用作治核反應(yīng)許堆的慢縣化劑和穴冷卻劑懸，用量咐可達上涼百噸。重水分解枝產(chǎn)生的氘冷是熱核燃運料，是制殘氫彈的原醫(yī)料。重水還可襪做示蹤物焦質(zhì)。電解水球的過程存，由于部電極電慚位的不煩同，是銹先電解逮輕水、杜后電解磁重水，據(jù)此可豪以獲得重盲水。重水生產(chǎn)壁方法在天然水衛(wèi)中，重水稼（DO2）的含量邀約占0.01哭5％；重水可以腸通過電解曾、蒸餾或命以化學(xué)方潛法從普通異水中提煉拳出來；電解法舌操作簡枯單、可法使重水松很快濃他集，但耗電坊能太大吧。？（4）以電解H2及CO/帳CO2為原料的始化工合成（a）合成券氨氫氣用定量最大天的用處卸是合成稻氨，世果界上約60%的氫是用貧在合成氨牙上。(b)制甲烷通過甲烷贊化可以利那用CO2，減少碳拳排放。(c)制甲醇粉煤純氧物加壓氣化蓄技術(shù)制合攝成氣生產(chǎn)廚甲醇，合層成氣中CO多而H2少(H2/CO=早0.42，物質(zhì)的協(xié)量比)，每噸滿煤制甲厘醇放空CO2為1.5抄3噸。若配入水寄電解制的H2，滿足合韻成甲醇的H2:CO淹=2，基本做哄到CO2零排放。（d）一碳項化工利用羰基荷合成反應(yīng)信可以從烯妹烴生產(chǎn)醛皮和進一步萍加氫生產(chǎn)副醇（重要腸的增塑劑寇）。從合成氣查也可直接盡或間接合遲成液體燃準料、烯烴惑和其他重決要的含氧姥化合物（鬼除了甲醇預(yù)以外的其躲他醇、醋縫酸、醋酐錘、二甲醚鑰、甲酸、差甲酸甲酯手等等,通過費托合成可以生匪成長鏈有閥機化合微物）。Than胞kyo寸u！新能源鵲利用技廉術(shù)復(fù)習(xí)秩大綱1、中國拒能源利棗用與國綱際相比閘有何特倒點？2、什么逢是新能秧源？包魚含哪些料類型？3、我國太響陽能資源銅分布的特途點是什么透？4、太陽蘇能主要雨的利用汪方式有承哪些？5、平板太議陽能集熱總器的集熱浸原理是什未么？6、平板個太陽能棵集熱器垮吸熱體系有哪些膚類型？云什么樣畏的管板按結(jié)合方具式有利宇于管板據(jù)間的熱發(fā)傳導(dǎo)？7、全玻璃泥真空管集飾熱器的工倘作原理是朵什么？8、熱管式脅真空管集丑熱器的結(jié)漂構(gòu)和工作卷原理是什弦么？9、什么是扎太陽熱水挎系統(tǒng)？太痰陽熱水系箭統(tǒng)運行方潤式有哪些吐？10、為什么鈔真空管熱涉水器要控影制水溫不獲要過高？11、常用的跟太陽能干鉛燥系統(tǒng)有污哪些？簡眼述其原理襖和特點。12、太陽巖能干燥極過程中誓，影響算干燥速句度的主稱要因素皂有哪些遇？13、物料燙干燥曲于線的定徑義是什熟么？干褲燥曲線憑對進行店太陽能族干燥作籠業(yè)有什栗么作用嘴？14、什么路是太陽愿灶？其撇類型及鄰工作原沃理是什芹么？使時用太陽艱灶應(yīng)注于意什么動？15、太陽電晌池的基本沈原理是什周么？如何嚷分類？16、什么默是太陽捏電池組辱件的熱惠斑效應(yīng)絹？17、根據(jù)領(lǐng)光伏電須池I-V曲線，餓光伏電昆池的短芬路電流黃與哪些閃因素有傾關(guān)？開夫路電壓奴與哪些晴因素有跪關(guān)？18、光伏電石池的能源聲回收期與戚哪些因素去有關(guān)？19、太陽他能熱發(fā)臭電的形悄式有哪餓些？簡敏述其特書點和工剝作原理20、獨立夏光伏系鼠統(tǒng)有哪剃些重要鑰部分組頂成？各哪有什么摘功能？21、什么是蟲被動式太事陽房？分燦為哪幾種東？簡述其想原理和特昌點。22、什么患是主動養(yǎng)式太陽博房？分嫂為哪幾豎種？簡注述其原席理和特紡點。23、光催化喜反應(yīng)的應(yīng)往用形式有響哪些？24、影響風(fēng)申能大小的代主要因素股？風(fēng)能可油以轉(zhuǎn)變?yōu)閴涯男┢渌问降哪苄г矗?5、風(fēng)力發(fā)喉電是目前置風(fēng)能利用話的重要方端式，請分奇別簡單繪己制出一個鴨垂直軸和跪水平軸風(fēng)認機，并指邊出二者的濟區(qū)別和優(yōu)顫缺點。并渣在水平軸拉風(fēng)機的葉慘片上標示尼出升力（L）和阻上力（D）。26、為什么特現(xiàn)在的水程平軸風(fēng)機貪大多采用3個葉片脊？27、生物質(zhì)割能的開發(fā)珍和利用方蜂式有哪些飾？28、利用葛生物質(zhì)嘉能發(fā)電損有哪些糠方式？暴簡述其糊原理29、生物瘋質(zhì)氣化童的定義叢如何？呀基本工靠作原理健是什么孟