第1章 绪论 1
目录 1
1.1 甲烷的转化和利用途径 3
1.2 甲烷转化利用技术研究开发现状 4
1.3 甲烷转化利用技术展望 7
参考文献 8
第2章 甲烷的性质与生产 9
2.1 甲烷的物理性质 9
2.2 甲烷的化学性质 10
2.3.2 工业生产方法 13
2.3 甲烷的生产 13
2.3.1 实验室制备 13
2.4 产品标准及分析方法 17
2.4.1 产品标准 17
2.4.2 分析方法 19
2.5 储存、运输和安全性 20
参考文献 21
第3章 甲烷分子的活化 22
3.1 引言 22
3.1.1 反应分子的活化 22
3.1.2 甲烷分子的活化 25
3.2 均相催化活化 28
3.2.1 烷烃中C-H键的活化 29
3.2.2 甲烷中C-H键配位活化的基本模式 33
3.2.3 甲烷的过渡金属配合物 40
3.3 多相催化活化 41
3.3.1 化学吸附的基本特性 41
3.3.2 吸附与催化活性 43
3.3.3 化学吸附物种的结构、反应性和研究方法 45
3.3.4 甲烷在真实催化剂表面上的活化 46
3.3.5 甲烷在模型催化剂表面上的活化 50
3.4 甲烷活化研究进展 55
参考文献 56
第4章 合成气的制备 57
4.1 甲烷蒸汽重整 58
4.1.1 反应热力学 59
4.1.2 反应机理和反应动力学 68
4.1.3 催化剂 70
4.1.4 工艺条件 74
4.1.5 工艺简介 75
4.2 CH4-CO2重整 76
4.2.2 反应热力学分析 77
4.2.1 CO2分子的活化 77
4.2.3 催化剂积炭研究 78
4.2.4 动力学和反应机理 87
4.2.5 催化剂 95
4.2.6 反应条件 98
4.2.7 CH4 CO2重整反应的应用 99
4.3 甲烷部分氧化 101
4.3.1 反应热力学 102
4.3.2 反应机理和反应动力学 103
4.3.3 催化剂积炭研究 110
4.3.4 催化剂 114
4.3.5 反应条件 120
4.3.6 反应器 121
4.4 联合重整制合成气 127
4.5 合成气的精制和分离 129
4.5.1 合成气的精制 129
4.5.2 CO和H2的分离 130
参考文献 133
第5章 甲烷的间接转化和利用 135
5.1 合成氨 135
5.1.1 氨的物理和化学性质 137
5.1.2 合成氨原料气制备 139
5.1.3 水煤气变换反应 140
5.1.4 甲烷化反应 141
5.1.5 氨合成基本原理 145
5.1.6 氨合成动力学 146
5.1.7 催化剂 148
5.1.8 氨的利用与生产 150
5.2 合成气制甲醇 152
5.2.1 甲醇的物理和化学性质 155
5.2.2 甲醇原料气的制造 157
5.2.3 甲醇合成热力学 163
5.2.4 甲醇合成催化剂 165
5.2.5 甲醇合成原料气组分在催化剂上的化学吸附 168
5.2.6 甲醇合成反应机理 169
5.2.7 甲醇合成动力学 173
5.2.8 甲醇合成工艺条件 175
5.2.9 几种典型甲醇合成工艺 178
5.3 合成气直接制二甲醚 182
5.3.1 物理性质和化学性质 183
5.3.2 二甲醚合成热力学分析 186
5.3.3 二甲醚合成动力学 187
5.3.4 反应机理 190
5.3.5 催化剂 191
5.3.6 合成工艺条件 193
5.3.7 工业示范装置 195
5.3.8 国内技术进展 199
5.4 F-T合成制液体燃料 201
5.4.1 F-T合成热力学 201
5.4.2 F-T合成动力学 202
5.4.3 反应物分子在催化剂表面的吸附 205
5.4.4 反应机理 206
5.4.5 F-T合成产物分布 210
5.4.6 F-T合成催化剂 212
5.4.7 F-T合成工艺 245
5.4.8 国内研究现状 251
5.5 合成气制低碳醇 252
5.5.1 合成低碳醇反应热力学 253
5.5.2 合成低碳醇催化剂 253
5.5.3 低碳醇合成机理 258
5.5.4 低碳醇合成工艺现状 260
参考文献 262
5.5.5 工艺条件的影响 262
第6章 甲烷的直接转化和利用 266
6.1 甲烷直接制甲醇和甲醛 266
6.1.1 甲烷非催化气相部分氧化 267
6.1.2 甲烷催化氧化制甲醇和甲醛 273
6.1.3 甲烷液相催化氧化直接合成甲醇 283
6.1.4 其他方法直接制甲醇 292
6.2 甲烷氧化偶联制乙烯（OCM） 302
6.2.1 热力学研究 303
6.2.2 催化剂研究 304
6.2.3 反应机理 313
6.2.4 反应工艺 323
6.2.5 反应器 328
6.2.6 经济技术评价 334
6.3 甲烷芳构化 337
6.3.1 热力学分析 337
6.3.2 甲烷在氧化条件下的芳构化 339
6.3.3 甲烷无氧芳构化 343
6.3.4 研究进展 373
6.4 甲烷无氧同系化反应 374
6.4.1 热力学研究 374
6.4.2 反应机理 376
6.4.3 催化剂 378
6.4.4 反应条件 380
参考文献 380
第7章 甲烷的其他转化与利用 387
7.1 甲烷氯化物 387
7.1.1 甲烷氯化物的生产 387
7.1.2 甲烷氯化物的用途 388
7.2 二硫化碳 390
7.2.1 二硫化碳的生产 390
7.3.1 氢氰酸的生产 391
7.2.2 二硫化碳的用途 391
7.3 氢氰酸 391
7.3.2 氢氰酸的用途 393
7.4 硝基甲烷 394
7.4.1 硝基甲烷的生产 394
7.4.2 硝基甲烷的用途 395
7.5 炭黑 395
7.5.1 炭黑的生产 395
7.5.2 炭黑的用途 398
7.6.1 乙炔的用途 399
7.6 乙炔 399
7.6.2 天然气制乙炔技术 400
7.6.3 等离子体裂解天然气制乙炔 404
7.7 甲烷与小分子化合物的偶合反应 406
7.7.1 甲烷选择催化还原NO 406
7.7.2 甲烷与烯烃的反应 406
7.7.3 甲烷与CO的偶合反应 407
7.7.4 甲烷与CO2偶合反应制含氧有机物 408
7.8 甲烷制氢 408
7.8.1 氢气的物理和化学性质 408
7.8.2 甲烷水蒸气重整制氢 410
7.8.3 甲烷部分氧化制氢 412
7.8.4 甲烷裂解制氢 413
7.8.5 等离子体裂解甲烷制氢 415
7.9 甲烷制低碳烯烃 416
7.9.1 合成气直接制低碳烯烃 416
7.9.2 甲醇制低碳烯烃（MTO） 418
7.9.3 二甲醚制低碳烯烃（DTO） 419
7.10 甲烷催化燃烧和甲烷燃料电池 420
7.10.1 甲烷催化燃烧 421
7.10.2 甲烷燃料电池 422
参考文献 422