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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NO406

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