Synthetic Fuels Via Fischer-tropsch Chemistry pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Pavone, Anthony

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:220

装帧:HRD

isbn号码:9780470019207

丛书系列:

图书标签:

• Fischer-Tropsch
• Synthetic Fuels
• Alternative Fuels
• Chemical Engineering
• Catalysis
• Energy
• Renewable Energy
• Petroleum Chemistry
• Industrial Chemistry
• Fuel Technology

现代能源格局下的关键技术：下一代燃料合成与可持续能源转型 图书简介 本书深入探讨了在日益严峻的气候变化挑战和全球能源结构转型的背景下，新兴的燃料合成技术所扮演的关键角色。我们正处于一个能源范式转变的十字路口，对传统化石燃料的依赖必须被更清洁、更可持续的替代方案所取代。本书聚焦于一系列前沿的化学转化过程和工程技术，它们为我们提供了将非传统资源转化为高价值液体燃料、气体燃料以及化工原料的潜力。 第一部分：能源转型的宏观背景与挑战 在全球气候协定和能源安全需求的双重驱动下，能源行业正经历着深刻的变革。本书首先梳理了当前全球能源供需的动态平衡，重点分析了化石燃料的局限性以及可再生能源（如太阳能和风能）的间歇性挑战。我们认识到，要实现全面的能源脱碳目标，仅仅依靠电力系统的电气化是远远不够的。交通运输、航空、航运以及重工业部门对高能量密度液体燃料的需求依然巨大，这迫切需要创新性的非石油基燃料解决方案。 本部分详细阐述了“绿色能源载体”的概念，即如何利用可再生电力来生产氢气，并将其作为合成其他燃料的基础。我们考察了全球政策制定者为推动可持续燃料发展所采取的激励措施和监管框架，包括碳税、可再生燃料标准（RFS）以及绿色氢气市场的建立，为后续技术探讨奠定了坚实的宏观基础。 第二部分：氢气——可持续燃料合成的核心基石 氢气被普遍认为是未来清洁能源系统的核心要素。本书将大量的篇幅用于系统性地分析高效、经济地生产氢气的技术路径。 2.1 电解水技术的前沿进展： 详细介绍了质子交换膜（PEM）电解槽、碱性电解槽（AEC）以及新兴的固体氧化物电解槽（SOEC）的技术特点、效率瓶颈和商业化潜力。特别关注了如何通过优化催化剂材料和提升操作温度来降低可再生电力制氢的成本，使其具备与化石燃料制氢竞争的经济性。 2.2 甲烷蒸汽重整与水煤气变换的优化： 尽管目标是脱碳，但在过渡期内，结合碳捕集、利用与封存（CCUS）的蓝色氢气生产路线仍然具有重要地位。本书分析了先进的甲烷重整反应器设计，如微反应器技术，以提高转化率并减少能耗。同时，探讨了高效的水煤气变换（WGS）过程，用以调节氢气与一氧化碳的比例，为后续的合成反应做准备。 2.3 生物质气化与可再生制氢： 考察了如何通过热化学转化（如气化）将农业废弃物、林业残余物转化为合成气，并进一步从中提取氢气，形成生物质基的零碳燃料路径。 第三部分：一氧化碳（CO）的高效利用：合成气化学的复兴 合成气（Syngas，由CO和H2组成）是连接碳资源与液体燃料的关键桥梁。本书深入剖析了将低价值的碳源（包括捕获的二氧化碳或工业排放的CO）转化为高附加值产物的化学反应路径。 3.1 碳捕集与转化技术（CCU）： 详尽介绍了直接空气捕集（DAC）和点源捕集技术的最新进展。更重要的是，本书关注如何将捕集的二氧化碳（CO2）通过加氢反应转化为合成气或直接转化为甲醇、甲烷等燃料，探讨了催化剂在降低反应活化能和提高选择性方面的关键作用。 3.2 费托合成（Fischer-Tropsch Synthesis, FTS）之外的CO转化路线： 虽然FTS在液体燃料合成中占据核心地位，但本书也探讨了其他新兴的CO转化途径。例如，催化剂介导的CO与胺类化合物反应制备尿素、聚合物前体，或通过电化学方法将CO还原为乙醇、乙酸等高价值化学品，拓宽了合成气的应用视野。 第四部分：先进催化剂体系与反应工程 燃料合成过程的经济性和可行性在很大程度上依赖于催化剂的性能和反应器的设计。本部分专注于驱动这些转化的核心科学与工程挑战。 4.1 新型催化剂的设计与表征： 详细介绍了用于氢化反应（如甲醇合成、烃类合成）的非贵金属催化剂，特别是基于铁、钴、铜的复合氧化物体系。重点讨论了如何通过调控催化剂的孔结构、表面酸碱性以及金属-载体相互作用来精确控制产物分布，例如在FTS中偏向于生产长链蜡或高辛烷值汽油组分。 4.2 先进反应器技术： 分析了从固定床到浆态床、再到新型微反应器在处理高放热合成反应中的优劣势。探讨了如何通过优化传热和传质效率，解决大规模工业化生产中常见的局部过热和催化剂失活问题。特别关注了用于二氧化碳加氢反应的反应器设计，以适应其较低的反应平衡转化率。 第五部分：从合成气到高品质燃料与化学品 最终目标是将合成气转化为符合市场标准的高能量密度燃料和基础化学品。 5.1 烃类燃料的合成与升级： 深入研究了如何通过控制反应条件和催化剂，将合成气转化为窄馏分烃类。随后，详细阐述了后续的升级过程，如加氢裂化（Hydrocracking）和异构化（Isomerization）技术，以调整产物分布，生产出符合航空燃油（如生物基或合成的Jet A-1）和超低硫柴油等高品质燃料。 5.2 醇类与酯类燃料的合成： 考察了绿色甲醇的合成（CO/CO2加氢制甲醇）及其作为船用燃料或电力储存载体的潜力。同时，分析了利用生物质衍生的原料或合成气通过偶联反应制备生物柴油或酯类燃料的化学路径。 第六部分：经济性、环境影响评估与未来展望 本书的最后部分将技术讨论置于实际的商业化和可持续性框架下进行评估。 6.1 全生命周期评估（LCA）： 采用严谨的LCA方法学，对比分析不同路线（例如，可再生电力制氢后合成燃料与直接生物燃料）的能源投入、温室气体排放及水资源消耗，确保技术选择的真正环境效益。 6.2 成本驱动因素与商业化路径： 识别并量化了制约大规模商业化的主要成本驱动因素，包括可再生电力价格、碳源获取成本以及催化剂寿命。探讨了“Power-to-Liquids (PtL)”路径在不同地理区域（拥有丰富风能或太阳能资源的地区）的经济可行性。 本书旨在为化学工程师、材料科学家、能源政策制定者以及致力于可持续能源转型的研究人员提供一个全面、深入且与时俱进的技术参考，指导我们实现一个碳中和的燃料未来。

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