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1、第#$卷第@期石油与天然气化工##"!一碳化学技术在清洁能源与绿色化工中的应用前景谢波刘昌俊（天津大学一碳化学化工国家重点实验室）摘要一碳产品是石油的良好替代品，一碳化学与绿色化工的结合就是要实现经济与环境协调发展。本文通过对一碳产品在有毒原料的替代、制氢、合成油以及燃料电池等几方面的应用的介绍，指出了一碳化学在绿色化工中的几个具有代表性的应用，也展示了这个领域的巨大的发展潜力。主题词一碳化学绿色化工碳酸二甲酯光气制氢合成油燃料电池随着现代工业的不断发展，人类生产出了越来越!碳酸二甲酯替代硫酸二甲酯及卤代甲烷多的商品，为人们的生活带来了很多的便
2、利。尤其是硫酸二甲酯和卤代甲烷是传统甲基化反应中剧毒石油工业的蓬勃发展，更是使人们能够生产出丰富的和致癌的物质，利用一碳化工产品碳酸二甲酯（012）有机产品。但作为事物的另一面，由于化学工艺与过替代是对传统化工过程绿色化改造的必然。012的程的不完善，一系列的环保问题以及经济上的浪费也引入可以大大降低对环境的危害，提高反应的原子经随之而来。作为整个社会的支柱产业，化学工业必须［$］济性。向前不断发展、完善，以满足社会的发展。!’!苯酚的氧甲基化同时中国的石油消费一直呈上涨趋势，从!""#年苯甲醚是染料及农用化学品的重要原料，也可用起我国已成为了
3、一个石油净进口国，预计$%%&年原油作塑料稳定剂及油脂抗氧化剂。常规的苯甲醚合成采需求$’()!%*(+，缺口,%%%)!%+左右，占总需求量的用345546.789路线，使用卤代甲烷和化学计量的氢氧*$"-；$%!&年原油需求#’$)!%+，缺口将达到!’#)化钠共同反应生成。苯酚和甲醇在分子筛催化剂作用*!%+，占总需求量的(%-以上。从国家安全和能源战下也可发生气相甲基化反应生成苯甲醚和甲酚。略的角度出发，研究开发以一碳产品为石油替代原料:;:2;#:;的新的化学生产工艺，对于我国这样一个煤多、油少、天然气资源丰富的国家，有着格外重要的意
4、义。世界"""""""""<2;#:;#<2;天然气储量十分丰富，远景储量达(%%)!%!$.#。我国""""""#天然气储量达(%)!%!$.#，约占世界总储量的!%-。在碱金属或碱土金属离子交换的分子筛催化剂作!""&年世界天然气需求量是$’$)!%!$.#，在世界一次用下，012与苯酚发生甲基化反应生成苯甲醚。能源消费中占$#-，$%!%年将达$’")!%!$""""/#’!)"":;<012#"":2;#!%!$.#，占$&-。$!世纪中叶，天然气产量折合油当$$研究结果表明，碱金属离子交换的分子筛催化剂量将超过原油产量［!］。显而易见
5、，天然气将是$!世纪是苯酚氧甲基化反应的良好催化剂。&&#=时，>6?作世界能源的重要组成部分。［#］用下的苯酚转化率"@-，苯甲醚选择性"(-。出于以上两点原因，在我国发展以煤和天然气为!’$苯胺的氮甲基化主要原料的的一碳化学工艺有着重要的战略意义。同>A甲基苯胺是合成染料的重要中间体，传统的时，吸取历史的经验教训，工业的发展不能以牺牲环境合成方法采用苯胺在卤代甲烷作用下的气相甲基化，为代价，因而，环保在一碳化学的研究发展中是时刻都该反应产生氮甲基化和环甲基化等多种产物，给分离不可忽视的因素。只有在真正意义上做到了绿色的一带来了很大的困难。碳
6、化学工艺，才能取得经济与环境的双赢。国内外学在分子筛催化剂下012可与苯胺发生甲基化反者经过一段时间的研究，已经在许多方面取得了重大应，生成>A甲基苯胺。进展，同时也通过实践证明了：人类完全有能力兼顾工""""业发展与环境保护，实现可持续发展的目的。"">;$<012#"">;2;#$$!教育部重大项目（B%$!$）资助课题。%*A一碳化学技术在清洁能源与绿色化工中的应用前景.AA%该反应仅在氮原子上进行，不产生酰基甲苯胺副+$$.年美国<=>1?@公司开发的酯交换工艺成功产物。当催化剂为锂离子交换后的!型沸石时，"#地解决了以环氧乙烷、二氧化
7、碳、甲醇为原料合成甲基苯胺选择性为$%&’(，苯胺转化率为$$&)(［*］。23,并联产乙二醇。该工艺分为两步：第一步，由二氧化碳与环氧乙烷反应生成碳酸乙烯酯；第二步，碳酸+&%苯乙腈的甲基化乙烯酯与甲醇在碱性催化剂作用下进行酯交换，得到苯乙腈的!#单甲基化反应是药物合成中的重要［+A］。反应式如下：23,和乙二醇步骤，通常在氢氧化钠等强碱催化剂的作用下通过卤代甲烷的作用来进行。,-.,-.:,-%:/,:.#,$:!!!!,-.,-:!!!.,-.,"/,-%0#!,-,""",-.:以上反应选择性差，二甲基化副产物含量较高。.,-%:-在"
8、1!分子筛催化剂作用下将23,与苯乙腈作用可,$:#（,-%:）.,:/,-.,-.实现!位上的单甲基化。,-.::-:-,-%该反应工艺简单，原料丰
