重质碳资源高效利用的科学基础-化工进展VIP专享VIP免费

收稿日期2006–07–14；修改稿日期2006–08–21。基金项目国家973项目（G1999022101、2004CB217704-5、2004CB217801-2、2004CB217601和2005CB221200-G）、国家自然科学基金西部能源重大研究计划重点和面上项目（90410018和90510008）、国家自然科学基金（29676045、20076051、50474066和20676142）、教育部科学技术研究重点项目（104031）、高等学校博士学科点专项科研基金（98029016和20020290007）、国家教育委员会优秀年轻教师基金、IET青年教师基金、煤炭科学基金（93加410101）、煤炭工业科学技术发展项目基金（97-312）、煤炭普通高校跨世纪学术带头人培养对象基金、江苏省普通高校高新技术产业发展项目（JHB05-33）、江苏省自然科学基金（BK93136049）和江苏省六大人才高峰培养对象基金。第一作者简介魏贤勇（1958—），男，工学博士，教授。电话0516–83885951；E–mailwei_xianyong@163.com。重质碳资源高效利用的科学基础魏贤勇，宗志敏，孙林兵，秦志宏，赵炜（中国矿业大学化学工程学院，江苏徐州221008）摘要：介绍了重质碳资源是地球上最丰富的有机资源，其高效利用对国民经济的可持续发展至关重要，而制约重质碳资源高效利用的关键问题是人们迄今缺乏对其中有机质大分子组成结构的了解。评述了以分子煤化学理论作为指导，利用可分离和非破坏或轻度破坏性的方法从分子水平上研究重质碳资源中可溶有机质，特别是有机大分子成分的组成结构及研究进展，可以为开发从重质碳资源中直接分离高附加值化学品和定向转化重质碳资源为洁净和高热值燃料及高附加值化学品的新工艺提供可靠的理论依据。关键词：重质碳资源；分子煤化学；有机大分子；高附加值利用中图分类号：TQ536文献标识码：A文章编号：1000–6613（2006）10–1134–09ScientificbasisforefficientutilizationofheavycarbonresourcesWEIXianyong，ZONGZhimin，SUNLinbing，QINZhihong，ZHAOWei(SchoolofChemicalEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Xuzhou221008，Jiangsu，China)Abstract：Heavycarbonresources(HCRs)arethemostabundantorganicresourcesgloballyandtheirefficientutilizationiscruciallyimportantforthesustainabledevelopmentofnationaleconomy，whereasthekeyissuerestrainingefficientutilizationofHCRsislackofunderstandingofthecompositionsandstructuresoforganicmacromolecularcomponentsinHCRs.Investigatingthecompositionsandstructuresinsolubleorganicmatter，especiallymacromolecularorganicspecies，fromHCRsinmolecularlevelunderthedirectionofmolecularcoalchemistrytheoryandusingrelatedseparationandnon-destructive(orslightlydestructive)methodscanprovidereliabletheoreticalbasisfordevelopingnewtechnologiesofdirectlyseparatingvalue-addedchemicalsfromHCRsordirectionallyconvertingHCRstocleanandhighlycalorificfuelsalongwithvalue-addedchemicals.Keywords：heavycarbonresources；molecularcoalchemistry；macromolecularorganicspecies；value-addedutilization重质碳资源是有机质主要由大分子成分组成的化石资源和可再生资源，包括煤及其衍生物（煤焦油、煤焦、煤液化油和煤液化残渣）、重油（即原油中密度大于0.93的稠油和沸点高于350℃的渣油）、油页岩、油沙和农作物秸秆等，是全球，特别是我国主要的有机资源。例如，就我国已探明的常规化石资源储量而言，煤、石油和天然气分别为818亿吨（另有报道为1886亿吨[1]）、25亿吨和5.4亿吨[2]，其中石油中重油占50%以上。也就是说，我国98%以上的常规化石资源属于重质碳资源。另一方面，我国煤、石油和天然气的人均可采储量分别仅相当于世界的55.4%、11.1%和4.3%[3]，而创造同量GDP的能耗却高达世界平均水平的3.1倍[4]。有限的人均资源拥有量与粗放性的资源利用和经济发展模式不可能维系我国国民经济的可持续发展。高效地利用重质碳资源可以避免中国过早地进入后化石乃至无化石时代，对于实现建立资源节约型和环境友好型社会具有十分重要的意义。本文作者结合多年的研究结果，重点以煤为...