【正文】 現(xiàn)代能源利用率低 照明： 白熾燈照明能源利用率（從煤含化學(xué)能算起） ~3% 熒光燈照明能源利用率 大數(shù)倍 半導(dǎo)體照明能源利用率 大數(shù)十倍 汽車： 從汽油燃燒到車輪 能量利用率 13% 車輪有效利用率（除與地面摩擦） 50% 用于加速車身能耗占 95% 用于加速乘客能耗占 5% 總有效利用率 ~% I. 產(chǎn)。 2022年工業(yè)能耗消費(fèi)量占 78%。 “低碳經(jīng)濟(jì)法案” ——美國(guó)參議院 措施核心 ?能源結(jié)構(gòu)、能源技術(shù)的創(chuàng)新 ?能源政策、制度創(chuàng)新 ?生活方式、生產(chǎn)模式、價(jià)值觀轉(zhuǎn)變 ?構(gòu)建和諧社會(huì)的重要手段 和諧的自然生態(tài)系統(tǒng) 微生物 植物 太陽(yáng)能 動(dòng)物 生產(chǎn) 消費(fèi) 后處理 CO2 CO2 CO2 不和諧的人類生態(tài)系統(tǒng) 農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 工業(yè)生產(chǎn) 生活 廢物后處理 CO2 CO2 CO2 化石能源 化石資源快速消耗 生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重破壞 （大氣中 CO2含量迅速上升） 唯一出路：發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì) 碳庫(kù)及碳循環(huán)示意圖（單位： 109t碳） 大氣碳庫(kù) 海洋生態(tài)系統(tǒng) 無(wú)機(jī)碳庫(kù)（ 39000） 有機(jī)碳庫(kù)（ 1000） 人類社會(huì)活動(dòng)的節(jié)能減排 陸地生態(tài)系統(tǒng) 生物碳庫(kù) （ 600） 土壤碳庫(kù) （ 1500） 沉積物 碳酸巖碳庫(kù)（ 60 000 000） 化石碳庫(kù)（ 3000~10 000） 光合作用 （ ~） CO2 再利用 地質(zhì)存貯 凈吸收 （ ~） 砍伐森林 （ ~） 化石燃料燃燒及碳酸鹽分解 （約 ~） 歷年我國(guó) GDP、總能耗和萬(wàn)元 GDP能耗 泛化工行業(yè) 2022年能源消耗 ? 石油、天然氣開采業(yè) —— ? 石油加工、煤焦及核燃料加工 ——萬(wàn)噸標(biāo)煤 ? 化學(xué)原料和化學(xué)制品 —— ? 橡膠制品 —— ?Σ合計(jì) —— 占全國(guó)規(guī)模以上行業(yè)總能耗的 20%。 ? CO2的捕集，重復(fù)利用和埋藏的技術(shù)開發(fā)。 ? 建立與之相適應(yīng)的生產(chǎn)方式、消費(fèi)模式。生態(tài)園區(qū)提升 生態(tài)工業(yè)園區(qū) ——基本模式 ? 全新規(guī)劃型 從無(wú)到有進(jìn)行總體規(guī)劃和建設(shè)，綠色制造技術(shù)，成員選擇以效益和環(huán)境為原則，全程監(jiān)控 ? 綜合改造型 地區(qū)已有多種類型產(chǎn)業(yè)，如化工、冶金、煉油、生化、電子 …… 等，綜合組織產(chǎn)業(yè) ? 專題主導(dǎo)型 以某一大型造紙、制糖、冶金企業(yè)為主導(dǎo)配制地區(qū)綜合產(chǎn)業(yè)鏈 ? 虛擬型 通過(guò)數(shù)模數(shù)據(jù)庫(kù)的信息流交換建立能流，多方位，長(zhǎng)短結(jié)合的綜合利用，實(shí)施跨地區(qū)的合作 鏈接技術(shù)開發(fā)優(yōu)先原則 磷肥廠的礦石浸出 磷礦石 磷 肥 硫酸 磷石膏分解技術(shù) 含高硫 粉煤 硫酸廠 水泥廠 水泥 SO2 磷石膏 生成 石膏板廠 CaO 科技創(chuàng)新、新科技注入，提高生態(tài)工業(yè)園區(qū)水平是園區(qū)存在與 發(fā)展的生命線也是解決資源產(chǎn)業(yè)集群退化的有效途徑。 ? 產(chǎn)業(yè)價(jià)值流分析，產(chǎn)業(yè)鏈延伸，產(chǎn)業(yè)鏈柔性分析。 ? 能流分析、梯級(jí)利用、可再生能源利用。 煉鋼 煉銅 煉油 煉焦 ... 可再生資源的 循環(huán)利用 ? 再制造 ? 再冶煉 ? 再分解轉(zhuǎn)化 生物基產(chǎn)品 (Biobased products) 生物可降解塑料： 1， 3丙二醇 生物燃料（ Biofuels)和生物能源 (Bioenergy) 塑料、橡膠、纖維等化學(xué)品及燃料。 H2O 360?C CuCl2 200?C CuO O2 Cl2 HCl Heating Cooling 2 HCl C l 2雙層流化床 IV. 再資源化原則（廢棄物回收利用） ? 紙張、輪胎、廢家電、汽車的再資源化 * 每噸再生紙可節(jié)約 512度電， 4m3木材， 250噸水 * 輪胎翻新率 我國(guó) 4％，發(fā)達(dá)國(guó)家 15％以上 其中載重胎 121次，載重胎 7－ 8次， 每翻新一條輪胎節(jié)約 70％橡膠資源 ? 鐵、銅、鋁的再回?zé)? ? 從產(chǎn)品設(shè)計(jì)開始考慮再資源化，直至回收、分揀環(huán)節(jié) 礦物、化石煉制 （ orefossilRefinery) 垃圾煉制 （ garbageamp。 CuO (s) + 189。如催化劑、溶劑租用 10~20 產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)到服務(wù)經(jīng)濟(jì) 從產(chǎn)品占有到功能占有 產(chǎn)品服務(wù) （產(chǎn)權(quán)歸業(yè)主） 使用服務(wù) （使用權(quán)歸業(yè)主） 安全服務(wù) （產(chǎn)權(quán)歸服務(wù)單位） 地毯、花木、熱帶魚景觀 維持保潔 清洗、補(bǔ)足、回收，更新品種 短期租賃中保證廢棄物處置 洗衣機(jī)、汽車 維護(hù)、保護(hù)運(yùn)行，保險(xiǎn) 產(chǎn)品租賃，大修，更新，換代，型號(hào)提升 洗衣店全面服務(wù)，公共汽車 催化劑、溶劑 質(zhì)量保證，適用性保證 產(chǎn)品配方保證，再生、提純，使用后廢產(chǎn)品回收處理 大型起重機(jī)械 …… 短期租賃 顧客得到最好服務(wù)，資源得到最佳配置，商家獲得最大利益，可節(jié)約 光氣 MDI異腈酸酯 苯胺 從 KCl+H2SO4 生產(chǎn)鉀肥 K2SO4(鉀肥 ） 食鹽電解 氯氣 燒堿 生產(chǎn) SiHCl3 生產(chǎn) TiCl4 生產(chǎn)制冷劑 生產(chǎn)氯乙烯 氯氣 部分氧化技術(shù) 多晶硅 納米 TiO2 電解技術(shù) HCl III、循環(huán)再利用原則 ——重要元素在工業(yè)系統(tǒng)中的循環(huán)代謝 ? 氯元素工業(yè)循環(huán) III. 循環(huán)再利用原則 （副產(chǎn)物再利用） ? 通過(guò)化學(xué)加工，進(jìn)行資源循環(huán)利用 氯 (Cl) 氯化 氯化烴 氟化 氟化烴 制冷劑 烯烴 氟 (F) 氧氣 部分氧化 冰箱 氯化氫 （ HCl） 氯 (Cl) 水 ? 以 為例 III、循環(huán)再利用原則 CuCl2(s) + 189。 產(chǎn)品工程 ——大粒可控緩釋化肥制備 ——包涂技術(shù)用于靈巧農(nóng)藥、醫(yī)藥 ? 用于高毒性農(nóng)藥的微量緩釋技術(shù)，如納米插層緩釋 ? 用于靈巧藥品制備 ? 維生素、肝炎疫苗（防分解） ? 代血漿（ A異體血紅蛋白 ＋ B復(fù)合酶，防異體排斥） ? 定向組織進(jìn)化（干細(xì)胞 ＋復(fù)合酶） ? 致導(dǎo)型藥物制備 A B 包膜 II、減量化原則 ——物質(zhì)轉(zhuǎn)化中低物耗工藝優(yōu)先規(guī)則 ——煤的液化方案選擇 ? 煤的直接加氫液化：高壓反應(yīng)，產(chǎn)品以劣質(zhì)柴油為主，要持續(xù)高壓加氫，重整，能耗物耗高（折合 ～ /噸液體燃料） ? 煤的間接轉(zhuǎn)化：中壓反應(yīng)，產(chǎn)品為劣質(zhì)汽，柴油，要持續(xù)加壓，能耗物耗高（折合 ～ 標(biāo)準(zhǔn)煤 /噸液體燃料） ? 乙醇合成：煤為源頭合成路線長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)上不合理 物質(zhì)轉(zhuǎn)化中低物耗工藝優(yōu)先規(guī)則 ——煤的液化方案選擇 ? 二甲醚合成：中壓反應(yīng)，產(chǎn)品為柴油代用品，與柴油相比，發(fā)動(dòng)機(jī)效率高 10％－ 15％，噪音低 10分貝，排氣清潔程度符合歐洲－ 3標(biāo)準(zhǔn)，能耗物耗低（折合 ～ /噸液體燃料） ? 甲醇合成：中壓反應(yīng)，可與汽油混用或獨(dú)用，發(fā)動(dòng)機(jī)出力較低，能量密度低，有毒性，能耗物耗低（折合 ～ /噸液體燃料） 二甲醚與 FT合成產(chǎn)物分配 ? 二甲醚： ? FT合成： 二甲醚作為煤基液體燃料可顯著節(jié)約資源、能源。 ? 設(shè)備簡(jiǎn)單，大批量制備。 ? 包膜劑可降解：控、緩釋，減少流失， 無(wú)殘留。 進(jìn)化替代原則 ——全生命周期清潔產(chǎn)品開發(fā) 十二烷基苯合成催化劑： （ 1） HF （ 2）分子篩 例：十二烷基苯生產(chǎn)的綠色工藝 ?12C + CCCCCC ?????再生器反應(yīng)器催化劑循環(huán)原 料 苯再 生 液產(chǎn)品?12C +再生器 反應(yīng)器 全生命周期清潔產(chǎn)品 ?化學(xué)品從： 從搖籃到墳?zāi)谷^(guò)程沒有污染 ?十二烷基苯合成新工藝 原 料 使 用生 產(chǎn) 廢 棄 回 歸 自 然異構(gòu)體 催化工藝 性能 HF 分子篩 ～ 20％ ～ 57％ 易于自然分解 ～ 20％ ～ 25％ 高洗滌特性 ～ 20％ ～ 8％ ～ 20％ ～ 5％ ～ 20％ ～ 5％ C － C － C10C － C － C － C9C － C － C － C － C8C4－ C － C5C5 － C － C6－ －－ －－ － －－ － －－ － － －－ － － －－ －－ －－ －－ －? 產(chǎn)品工程（ Product Eng.）定義 消 費(fèi) 需 求 產(chǎn) 品 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 可 行 性 熱 力 學(xué) 分 析 可 行 性 動(dòng) 力 學(xué) 分 析 實(shí) 驗(yàn) 研 究 工 程 開 發(fā) 靈 巧 化 學(xué) 品 最 易 合 成 的 產(chǎn) 品 生 產(chǎn) 開 發(fā) 用 途 最 佳 性 能 用 途 的 產(chǎn) 品 設(shè) 計(jì) 開 發(fā) 靈 巧 產(chǎn) 品 的 生 產(chǎn) 技 術(shù) ? 區(qū)別 II. 減量化原則 ——產(chǎn)品靈巧化 減量化原則 ——靈巧化學(xué)品合成 ? 我國(guó) 氮肥產(chǎn)量世界第一，消費(fèi)量世界第一，利用率 30％－ 35％ 磷肥產(chǎn)量世界第二，消費(fèi)量世界第一，利用率 10％－ 20％ 鉀肥產(chǎn)量世界第一，消費(fèi)量世界第二，利用率 35％－ 50％ ? 主要原因：化肥分解速率與植物吸收速率不匹配 ? 后果：污染水系，污染土壤，浪費(fèi)資源，能源 ? 解決方法：專用，變速，可控釋放 0 1 6 0 18 0 210 24 0*****吸氮量(kg/ha)播種后天數(shù)( d a y )播種 返青 拔節(jié) 揚(yáng)花 收獲供氮量3 0 90 1 2 0基肥拔節(jié)返青 反饋調(diào)節(jié)吸氮量(kg/ha)播種后天數(shù)播種 返青 拔節(jié) 揚(yáng)花 收獲供氮量供氮量基肥拔節(jié)返青 反饋調(diào)節(jié)靈巧化肥 ? 多層變組分：根據(jù)植物對(duì) N、 P、 K 需求 時(shí)間分期釋放。 M大學(xué) 把廢生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為飼料，化學(xué)品與燃料（用石灰水或高壓低溫液氨處理纖維素使膨化，再酶降解） 1997 北卡羅來(lái)納大學(xué) J. M. Desimone教授 開發(fā)能溶于 CO2表面活性劑，用于微電子和光譜清洗 1998 斯坦福大學(xué)，特羅斯特教授 創(chuàng)立“原子經(jīng)濟(jì)”概念 1999 Carnegie Mellon大學(xué) Collins教授 發(fā)展了一系列 Fe（ III）配位化合物（ TAML活性劑）增強(qiáng)過(guò)氧化氫的氧化能力低溫下 55℃ ）活化 H2O2漂白木槳 2022 Scripps研究所的 Chihuey Wong教授 開發(fā)了不可逆的酶消化的酯轉(zhuǎn)化反應(yīng)，用藥品生產(chǎn) 學(xué)術(shù)獎(jiǎng) 2022 Tulane大學(xué)， Chao－ Jun Li教授 發(fā)展了“準(zhǔn)自然”催化作用，使在空氣和水中應(yīng)用的過(guò)渡金屬催化劑，用于以水為溶劑的多種合成反應(yīng) 2022 Pittsburgh 大學(xué) 篩選低壓 CO2能替代的有機(jī)溶劑的方法 2022 紐約布魯克林技術(shù)大學(xué) 脂肪酶催化聚