跨越油气时代

第1章引言1第2章煤炭在工业革命中及其以后的应用11第3章石油和天然气的历史183·1石油的开采和勘探223·2天然气24第4章化石燃料资源和利用284·1煤炭294·2石油344·3非常规石油资源384·3·1沥青砂（tar sands）384·3·2油页岩(oil shale)394·4天然气414·5煤层气484·6致密砂岩和页岩494·7甲烷水合物494·8展望51第5章日益减少的油气储备53第6章对碳基燃料、烃类及其产品的持续需求626·1分馏656·2热裂化66第7章化石燃料和气候变化737·1化石燃料对气候变化的影响737·2缓解82第8章可再生能源和原子能868·1概述868·2水电898·3地热能928·4风能968·5太阳能：光电转换和热能998·5·1光电转换生电1008·5·2利用太阳热能发电1028·5·3利用盐湖太阳池发电1048·5·4利用太阳能供热1048·5·5太阳能的经济局限性1058·6生物质能1058·6·1生物质能发电1068·6·2液体生物燃料1078·6·3生物甲醇1108·6·4生物燃料的优点和局限性1108·7海洋能：热能、潮汐能和波浪能1118·7·1潮汐能1128·7·2波浪能1138·7·3海洋热能1138·8核能1148·8·1裂变核能1168·8·2增殖反应堆1208·8·3对核能的需求1228·8·4经济性1228·8·5安全性1248·8·6辐射危险1258·8·7核副产物、核废料及其管理1268·8·8排放1278·8·9核聚变1288·8·10核能：未来的能源1318·9未来展望131第9章氢经济及其局限性1339·1氢气及其性质1339·2氢能的开发1359·3氢气的生产和使用1379·3·1化石燃料制氢1389·3·2生物质制氢1409·3·3水的光生物学分解1419·3·4水的电解1419·3·5核能制氢1439·4氢储存的挑战性1449·4·1液态氢1459·4·2压缩氢1469·4·3金属氢化物和固体吸收剂1479·4·4其他储氢方法1489·5氢：集中还是分散地分配？1489·6氢的安全性1509·7用于运输的氢1519·8燃料电池1539·8·1历史1539·8·2燃料电池的效率1549·8·3氢燃料电池1569·8·4用于运输的质子交换膜燃料电池1609·8·5再生燃料电池1629·9展望164第10章“甲醇经济”：概述166第11章甲醇和二甲醚作为燃料和能量载体17111·1性质和历史背景17111·2甲醇的化学应用17311·3甲醇作为运输燃料17411·3·1醇类运输燃料的开发历程17511·3·2甲醇作为内燃机(ICE)燃料17811·3·3甲醇作为压缩点火式（柴油）发动机燃料18011·4二甲醚作为运输燃料18211·5二甲醚作为发电和生产民用燃气的燃料18411·6生物柴油18611·7先进的甲醇动力汽车18711·8甲醇重整制氢用于燃料电池18711·9直接甲醇燃料电池（DMFC）19011·10依赖其他燃料的燃料电池和生物燃料电池19611·11可再生燃料电池19611·12甲醇和二甲醚作为船用燃料19711·13甲醇用于固定发电和供热装置19811·14甲醇的储存和分配19911·15甲醇的价格20111·16甲醇和二甲醚的安全性20311·17甲醇和二甲醚动力汽车的尾气排放20611·18甲醇和二甲醚的环境影响21011·19二氧化碳化学回收制甲醇对气候变化的有利影响211第12章甲醇的生产：从化石燃料和生物基原料到二氧化碳化学循环回收21312·1用化石燃料生产甲醇21612·1·1用合成气生产甲醇21612·1·2用天然气生产合成气21912·1·3用石油和高碳烃生产合成气22112·1·4用煤生产合成气22212·1·5合成气生产的经济性22212·2通过甲酸甲酯生产甲醇22212·3用甲烷不经合成气生产甲醇22412·3·1甲烷直接氧化生成甲醇22412·3·2甲烷的催化气相氧化22512·3·3甲烷液相氧化生产甲醇22612·3·4甲烷通过单卤代甲烷生产甲醇22812·3·5甲烷向甲醇的微生物转化或光化转化23112·4利用生物质（包括纤维素）制取甲醇23212·4·1生物气制取甲醇23712·4·2水产业23912·5用二氧化碳生产甲醇24212·5·1二氧化碳与甲烷反应转化为甲醇24412·5·2二氧化碳通过甲烷的二元重整转化为甲醇24612·5·3从合成气或二氧化碳生产二甲醚24712·5·4将二氧化碳化学或电化学还原和加氢过程结合在一起24912·5·5通过化学循环回收从工业和天然来源中分离二氧化碳25112·5·6从大气中分离二氧化碳252第13章基于甲醇的化学品、合成烃和材料25613·1基于甲醇的化学产品和材料25613·2甲基叔丁基醚和二甲醚25813·3甲醇到轻质烯烃和合成烃类的转化25913·4甲醇制烯烃工艺26013·5甲醇制汽油工艺26213·6基于甲醇的蛋白质26413·7展望265第14章绪论和前景26614·1今日的现状26614·2“甲醇经济”——未来的解决方案268参考文献273更多的阅读材料和信息297

可供能源、石油及天然气化工、有机化学、煤化工等领域的研究人员、工程技术人员以及政府部门相关管理人员参考阅读。本书系2006年出版的由诺贝尔化学奖得主、有机化学家乔治A奥拉先生主创的《跨越油气时代：甲醇经济》的修订版。书中论述了各种燃料与能源的相互依存关系，指出了人类目前所使用的不可再生的化石能源的极限可利用程度，讨论了各种可再生能源与原子能的利用现状及展望，介绍了“氢经济”及其重大局限性，从而引出“甲醇经济”，特别是对利用工业排放及自然界的二氧化碳转化为甲醇及二甲醚提出了高瞻远瞩的观点。这是一本前瞻性的、激发人们探索欲望的著作，可供能源、石油及天然气化工、有机化学、煤化工等领域的研究人员、工程技术人员以及政府部门相关管理人员参考阅读。【作者简介】乔治A．奥拉，博土，美国南加州大学杰出教授、碳氢化学研究所所长。1927年出生于匈牙利布达佩斯，毕业于布达佩斯理工大学并获博土学位。956年在超强酸体系中发现了碳正离子和碳氢化学。1994年被授予诺贝尔化学奖。已发表1300多篇科学论文并出版15本专著，有120项专利被授权。目前的研究兴趣包括碳氢化学和能源领域(包括甲醇经济的诸多方面)。他得到过许多奖项和荣誉，包括2005年度美国化学会最高奖——普里斯特利奖章(PdestreyMedal)。阿兰·戈佩特，博士，1974年出生于法国斯特拉斯堡市。在罗伯特·舒曼大学(斯特拉斯堡第三大学)化学专业毕业后，在德国阿伦技术经济大学获得硕士学位。然后他回到斯特拉斯堡，在路易·巴斯德大学师从吉恩·索莫教授进行超强酸体系中烷烃的反应性能研究，并在2002年获博土学位。他在法国政府奖学金的资助下赴美国南加州大学奥拉和普拉卡西研究小组作为助理研究员。他目前的研究方向主要是把甲烷和二氧化碳转化为更有价值的产品以及研究二氧化碳捕捉技术。G．K．苏耶·普拉卡西，博士，美国南加州大学教授，奥拉诺贝尔荣誉教授。1953年出生于印度班加罗尔。他在印度获得学士(班加罗尔大学)和硕土(印度理工学院马德拉斯分校)学位后，于1974年去美国并在1978年获博士学位(师从奥拉教授)。主要研究兴趣是超强酸化学、碳氢化学、合成有机化学、有机氟化学、能源和催化领域。他已发表500多篇科学论文并出版7本专著。他曾得到过许多奖项和荣誉，包括2004年度美国化学会氟化学奖和2006年度美国化学会碳氢化学奖。