本书系诺贝尔化学奖得主、著名有机化学家乔治A.奥拉2006年新作。其内容主要是围绕全球面临的能源危机，提出了一个解决能源问题的新概念：甲醇经济，作为应对油气时代过后能源问题的一条解决途径，书中引用了化学和基础化工方面的大量数据。
本书适合能源、石油化工、有机化学、煤化工、天然气等领域研究人员、工程技术人员以及政府部门管理人员阅读参考。 |
人类为了延续生存，不仅需要一些诸如食物、淡水、住房、衣服等必需品，而且还需要大量的能源。自远古穴居人能够生火以来，我们的祖先就已经利用许多资源（从最初的木头、植被到后来的泥炭等）来取暖和煮食。自工业革命以来，煤炭成为了主要能源，而在20世纪石油和天然气又加入了主要能源的行列。后面几种（指煤、石油、天然气）被称为矿物燃料，是自然界经过亿万年演变而形成的。然而这些矿物燃料一旦被燃烧，在人类的时间尺度内是不可再生的，于是矿物燃料会由于过度使用而逐渐耗尽。我们可获得的石油和天然气储备可能只够维持到21世纪末，而煤炭资源储备也仅供人类使用另外一个或两个世纪，因此我们需要为未来能源去寻找新的解决途径。
本书要讨论的是一种新的解决途径，我们称为“甲醇经济”。我们认为，通过利用目前还可获得的矿物燃料资源以及对二氧化碳进行加氢还原来生产甲醇是一种切实可行而且方便的储存能量的方法（而能量可以来自于各种资源，如太阳能、水能、风能、地热能、原子能等）。在短期内，可行的甲醇生产新方法有：既可以利用目前还可获得的天然气资源来高效合成甲醇（不经过合成气途径），还可对工业废气中的二氧化碳进行加氢转化成甲醇。从长远来看，对从空气中的二氧化碳进行俘获和回收利用将成为可能。空气与石油和天然气截然不同，地球上每个人都可以轻易获得空气，而空气中的CO2组分属于一类取之不竭、可以循环使用的碳资源。由CO2 制得的甲醇（通过利用任意一种能源从水制得所需要的氢）本身就是一种优秀燃料，可用于未来的内燃机或燃料电池。甲醇也能很容易经由脱水生成乙烯和丙烯，从而转化为合成烃类及它们的衍生产品，因此甲醇可以解除人类对正在不断减少的石油和天然气（甚至煤）资源的依赖。同时，通过对过量排放的CO2气体的回收循环利用，我们可以减轻或消除由于人类活动造成全球气候变化（即全球变暖）的一个主要因素。
我们充分意识到，为了解决上述的未来即将面临的问题（包括能量储存和运输），我们需要非石油天然气类燃料和用来生产（我们日常生活已经习惯使用的）合成烃及其产品所需的原材料，以及新的生产方法。考虑到矿物燃料资源的不断减少及其不可再生性，人们已开始大量谈论未来世界的能源问题。在本书中描述的“甲醇经济”作为具有可行性并能实现的解决办法之一，值得大家认真地进行更深层次的考虑并加以发展。我们希望通过此书能引起各方更多关注“甲醇经济”这一途径，并促进该领域的未来发展。
我们感谢在中国上海的中国科学院上海有机化学研究所胡金波教授和他的学生们（包括郑吉、刘俊、张来俊、朱林桂、李亚、倪传法等）对本书中文版所做的优秀和辛勤的中文翻译工作。
乔治A.奥拉
阿兰·戈佩特
G.K.苏耶·普拉卡西
2007年3月于洛杉矶 |
第一章引言1
第二章煤炭在工业革命中及其以后的应用9
第三章石油和天然气的历史15
一、石油的开采和勘探18
二、天然气20
第四章矿物燃料资源和利用23
一、煤炭24
二、石油28
三、沥青砂32
四、油页岩33
五、天然气34
六、煤层甲烷39
七、致密砂岩和页岩40
八、甲烷水化物40
九、展望42
第五章日益减少的油气储备43
第六章对烃类及其产品的持续需求51
一、分馏54
二、热裂解54
第七章矿物燃料和气候变化62
缓解69
第八章可再生能源和原子能72
一、水电74
二、地热能77
三、风能80
四、太阳能：光电和热83
1光电转换生电84
2利用太阳热能发电85
3利用盐湖太阳池发电87
4利用太阳能供热87
5太阳能的经济局限性88
五、生物质能88
1生物质能发电88
2液体生物燃料89
六、海洋能：热能、潮汐能和波浪能93
1潮汐能93
2波浪能94
3海洋热能94
七、核能95
1裂变核能97
2增殖反应堆101
3对核能的需求102
4经济性103
5安全104
6辐射危险105
7核副产物和核废料106
8排放107
9核能：未来的能源108
八、核聚变108
九、未来展望111
第九章氢经济及其局限性112
一、氢的发现及其性质112
二、氢能的开发114
三、氢气的生产和利用116
1从矿物燃料制氢116
2生物质制氢118
3水的光生物学分解119
4水的电解119
5核能制氢120
6氢储存的挑战性121
(1)液态氢123
(2)压缩氢123
(3)金属氢化物和固体吸收剂124
(4)储氢的其他方法125
(5)氢：集中还是分散地分配？125
7氢的安全性127
8用于运输的氢128
9燃料电池130
(1)历史130
(2)燃料电池的效率130
(3)氢燃料电池132
(4)用于运输的质子交换膜燃料电池135
(5)再生的燃料电池137
四、展望139
第十章“甲醇经济”：概述140
第十一章甲醇作为一种燃料和能量载体144
一、性质和历史背景144
二、目前甲醇的用途145
1甲醇和二甲醚作为运输燃料146
(1)在过去乙醇作为运输燃料146
(2)甲醇作为内燃机燃料149
(3)甲醇和二甲醚作为往复式(压缩点火式)内燃机用的柴油燃料的
替代品150
(4)生物柴油燃料154
(5)先进的甲醇动力汽车154
2甲醇重整产生氢用于燃料电池155
(1)直接甲醇燃料电池(DMFC)157
（2）依赖其他燃料的燃料电池和生物燃料电池161
（3）可再生的燃料电池161
3甲醇用于静态发电和供热162
4甲醇的储存和运输162
三、甲醇的价格164
四、甲醇的安全性165
1甲醇动力汽车的尾气排放168
2甲醇与环境168
3甲醇与气候变化问题170
第十二章甲醇的生产：从合成气到二氧化碳172
一、用矿物燃料生产甲醇174
1由合成气生产甲醇174
2用天然气生产合成气177
(1)甲烷水蒸气重整法177
(2)甲烷的部分氧化178
(3)自热重整以及水蒸气重整与部分氧化的结合178
(4)用二氧化碳重整生产合成气179
(5)用石油和高级烃生产合成气179
(6)用煤生产合成气179
(7)合成气生产的经济性180
二、通过甲酸甲酯生产甲醇180
三、用甲烷不经合成气生产甲醇181
四、甲烷选择性氧化生成甲醇181
1甲烷的催化气相氧化182
2甲烷液相氧化生产甲醇184
3利用单卤代甲烷生产甲醇185
4甲烷向甲醇的微生物转化或光化转化187
五、利用生物质制取甲醇188
六、生物气制取甲醇193
1水产业194
2水生植物195
3藻类195
七、用二氧化碳生产甲醇197
1工业废气中的二氧化碳199
2大气中的二氧化碳200
第十三章基于甲醇的化学品、合成烃和材料202
一、基于甲醇的化学产品和材料202
1甲醇到烯烃和合成烃类的转化202
(1)甲醇到烯烃的工艺204
（2）甲醇到汽油的工艺206
2基于甲醇的蛋白质207
二、展望208
第十四章前景展望209
“甲醇经济”及其优势211
更多的阅读材料和信息214
参考文献227
索引236
|
| 本书适合能源、石油化工、有机化学、煤化工、天然气等领域研究人员、工程技术人员以及政府部门管理人员阅读参考。 | |
主站 | 书店 | 社区 | 百科 | 教学 
