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如何提高化學轉化率范文第1篇

化學平衡狀態是指在一定條件下的可逆反應里，正反應速率等于逆反應速率，反應混合物中各組分的濃度保持不變的狀態。化學平衡只有在一定的條件下才能保持，當一個可逆反應達到化學平衡狀態后，如果改變濃度、壓強、溫度等反應條件，達到平衡的反應混合物里各組分的濃度也會隨著改變，從而達到新的平衡狀態。

我們研究化學平衡的目的，并不是希望保持某一個平衡狀態不變，而是要研究如何利用外界條件的改變，使舊的化學平衡破壞，并建立新的較理想的化學平衡。例如，使轉化率不高的化學平衡破壞，而建立新的轉化率高的化學平衡，從而提高產量。在實際的學習中，我們常常會遇到一些"誤會"，本文的一些經驗也許會給你一點幫助。

（1）（誤）化學平衡中正逆反應速率相等是指平衡時用反應物來表示的速率值等于用生成物來表示的速率的值。

（析）化學平衡中的正逆反應速率相等是指平衡時同一反應物或者是同一生成物而言，即對于同一反應物，正反應消耗該物質的速率等于逆反應生成該物質的速率。

（2）（誤）有可逆反應，在一定條件下達到平衡，要使B物質的量增加，而正反應速率減小，可采取的措施是增加A物質的量或升高體系的溫度.

（析）這類問題要從反應速率和化學平衡兩個方面來分析.若增加A物質的量，平衡正反應方向移動，B的量增加，但是正反應速率也增大.若升高體系的溫度結果一樣，因此只有采取減小生成物的量或者是減小壓強.

又如：在下列情況混合時，開始時的反應速率最小的是。

該題主要是討論濃度對反應速率的影響，這里的濃度是指反應時混合物中各物質的濃度，而不是所取試劑的濃度。只有當所取試劑的體積一樣時，才能根據原試劑的濃度來判斷反應速率的大小。

（3）（誤）在一密閉容器中，反應在一定條件下達到平衡.恒容下向該容器中充入惰性氣體，則壓強增大，化學反應速率增大，平衡向正反應方向移動.

（析）這種說法沒有弄清壓強對反應速率和化學平衡的影響實質.對于有氣體參與的反應，壓強的改變如果能導致濃度的變化，則會引起反應速率的改變.在該說法中，通入惰性氣體，雖然氣體的總壓強增加，但是各物質的濃度均未改變，所以反應速率不變，化學平衡也不移動.

（4）（誤）改變影響平衡的一個條件，使化學平衡正反應方向移動，達到新的平衡時，反應物的轉化率一定提高，，生成物在平衡混合物中的含量也一定增加.反應物的濃度也一定減小.

（析）對于化學平衡，在恒容、恒溫（830K）時，反應物濃度和反應物的轉化率、生成物百分含量如下表

CO起始濃度起始濃度轉化率轉化率平衡濃度

可見，增加水蒸氣的濃度，雖然會使平衡向正反應方向移動，反應物CO的轉化率是增大了，而反應物水蒸氣的轉化率卻降低了，生成物的百分含量降低了，從上例可知，對于A+B==C+D的平衡體系，當增大A的濃度時，平衡向正反應方向移動，當達到新的平衡時，一般說另一種反應物的轉化率提高，而A本身的量增加了，其轉化率降低了。，同理生成物C或D的百分含量也可能降低.

（5）（誤）在一定條件下達到平衡后，若增大壓強，平衡不移動，所以四種氣體的物質的量濃度不變。

（析）對于上述平衡，若壓強增大（通過縮小體積來實現），平衡不移動，平衡時各組分物質的量、百分含量保持不變，但是各組分的濃度均增大。因此"平衡不移動，并不等于遠平衡"

（析）增大壓強，平衡向右移動，但是，增大壓強會使體積減小，于是各物質的濃度都大于原平衡時的濃度。

如何提高化學轉化率范文第2篇

[關鍵詞]校本教研 必修 選修 課程標準 重點難點 教法學法

《化學反應速率和限度》在高中必修模塊和選修模塊中均有安排，既有學習的階段性，又有必修、選修的層次性，在具體內容上前后還有交叉和重疊，源于必修又高于必修，學生概念的形成和發展應該呈現螺旋式上升的形態。如何把握必修和選修內容的銜接教學，提高教學有效性，課題組成員共同探討如下。

一、教材對必修、選修內容編排不同，把握好從定性到定量的銜接

必修內容從日常生活中學生熟悉的大量化學現象和化學實驗入手，引出反應速率的概念，在此基礎上又通過實驗探究總結影響化學反應速率的因素，僅涉及對反應速率進行簡單的計算或同一反應中不同物質間反應速率的簡單相互換算。學生只需在可逆反應的基礎上建立“化學平衡”的概念，并通過溫度對平衡移動影響的實驗，初步建立“化學平衡移動”的概念。這里對濃度、壓強等因素對平衡移動的影響一筆帶過，且不涉及化學平衡的計算。而在選修中，不僅從定量的角度引入化學平衡常數的概念，而且系統地研究了反應條件對化學平衡移動的影響，還要求根據平衡常數計算平衡轉化率，根據濃度熵和平衡常數判斷化學平衡移動的方向，完成了從定性到定量的過渡。在教學過程中應注意嚴格把握教學內容的深度、廣度和教學要求，不能隨意提高知識難度。

二、必修、選修課程標準不同，把握不同階段目標的銜接

必修對《化學反應速率和限度》內容確定教學三維目標如下：了解化學反應速率的概念，知道濃度、溫度和催化劑等條件對化學反應速率的影響;了解化學平衡的特征;學生初步學會觀察化學反應速率的問題。選修教學的三維目標為：在必修知識的基礎上熟練化學反應速率的表示方法;掌握比較化學反應快慢的方法;學生運用有效碰撞、碰撞的取向和活化分子等來解釋濃度、壓強、溫度和催化劑等條件對化學反應速率的影響。

三、教學重點、難點不同，把握好難點、重點的銜接

必修教學重點：化學反應速率的概念;影響化學反應速率的因素;化學平衡的建立。必修教學難點：化學反應速率的概念和化學平衡的建立。

選修教學重點：活化分子理論解釋外界條件對化學反應速率的影響;化學平衡常數的表達式及其表示的意義，知道轉化率的表達式，并能進行簡單的計算。選修教學難點：化學平衡狀態的判斷，化學平衡常數的計算。我們在教學中要熟知必修、選修中的重難點，才能很好地銜接。

四、教學課時不同和學生的認知水平不同，把握好不同年級學生認識水平的銜接

高一開設課程多、課時少，知識的拓展對教學的進度會很難把握。比如， 在高一課堂上 想拓展“同一化學反應中各反應物和生成物的化學反應速率之比與化學計量數的關系”這一知識點，但學生接受起來很難。又如，“影響化學平衡移動的因素”計劃在必修來完成，但對于程度較好的學生接受起來很容易，而對于程度弱的學生，若增加這部分內容卻是負擔。其實有一定的知識積累后再在選修中學習則效果會更好。

高二開設選修模塊專題研究“化學反應速率的定量表達”，運用相關理論對影響化學反應速率的各種因素進行理論解釋;對化學反應速率的測定提出了明確要求;讓學生探究外界條件對化學平衡的影響并能加以應用;對于化學平衡狀態的定量描述，則限制在化學平衡中反應物轉化率、平衡常數的計算方面。

在進行必修模塊的教學時一定要注意對教學內容深廣度的把握，切忌：超標、超前、超量，這樣會導致課時緊張，學生壓力過大。必修模塊教學的順利實施，為選修內容打下堅實的基礎。

五、教法與學法不同，把握好教法學法的銜接

必修以新課標精神為指導，廣泛聯系學生的生活經驗和生產實際，激發學生學習興趣，通過探究實驗來提升學生對影響化學反應速率因素的認識，以學生發展為指導思想進行教學設計。

如何提高化學轉化率范文第3篇

關鍵詞： 青年化學教師 職業倦怠 內驅力 專業發展

當今社會，對教師的職業要求越來越高，教師承擔的社會責任越來越重，面對的壓力越來越大，導致教師的職業倦怠感不斷增強，給教師的專業發展和教書育人工作帶來不利的影響。

1.教師專業發展的關鍵在內驅力

1918年伍德沃思提出“內驅力”的概念，內驅力是在需要的基礎上產生的一種內部喚醒狀態或緊張狀態，是指驅使有機體產生一定行為的內部力量，是激起行為機制的原動力。

在化學動力學中，化學反應的內驅力是反應物本身的性質，即內因。外界條件不能決定反應速率，一個反應本身無法進行，無論如何改變外界條件，都不能得到應得的產物，只有在反應可以進行的情況下，才能通過改變外界條件即外因促進反應的進行。

教師的專業發展取決于內驅力。美國著名作家弗格森說：“每個人心中都有一扇由內向外開啟的門，無論別人如何動之以情或曉之以理，都無法打開，這扇門，只有自己才能開啟。”

所以，要真正促使青年教師自我發展，必須調動其根本動力因素――內驅力，內驅力是教師提升的真動力，是真正能促進青年教師專業成長并為未來教育發展服務的根本。

2.如何激活教師專業發展的內驅力

2.1樹立目標

教學生活的特性是重復而又繁忙，在這樣的生活中很容易滋生出惰性，使教師形成職業倦怠。一方面職業倦怠使教學失去應有的新意和情趣，另一方面消磨教師的生命感受和生命活力。

因此，要激活教師專業發展的內驅力，教師就必須為自己的人生不斷設立一個目標，一個成功的教師必定是有目標的教師，必定會用自己的目標引領自身不斷成長。

在化學史上，從空氣中獲取含氮化合物的研究經歷了上百年，德國化學家哈伯第一次投入生產時，合成氨的轉化率才6%，無數科學家耗盡畢生精力，他們堅信，只要沿著既定的目標，自己的工作無論多么細小，對人類的發展必將作出巨大的貢獻。

所以，對于個體教師而言，在教學生涯，應樹立人生目標，做好人生規劃，從入門、勝任、成教學骨干、成學科帶頭人，一步一個腳印地前進，朝著目標發展，自我期望、自我暗示，最終升華為自我進取，教師的發展內驅力就會不斷增強。

2.2學習培訓

在化學平衡中，如果轉化率過低，在其他條件不變的情況下適當增加反應物的濃度，可以使化學平衡向著正反應方向移動，提高反應物的轉化率。

同理，也要激活教師專業發展的內驅力，必須對教師進行充電，即學習培訓。教師最重要的任務是學習，因為精神的貧瘠比物質的貧瘠更可怕，每位教師不但有物質的需要，更要有精神的追求。

第一類學習是讀書，一位優秀的教師，既需要擁有豐富的教學實踐經驗，又需要具備深刻的教育理論觀點。“腹有詩書氣自華”，著名教育家蘇霍姆林斯基說：“真正的老師必須是讀書的愛好者。”讀過的每一本書，都好比在自己的教育車間里增添一件新的精致的工具。

第二類學習是日常實踐，“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”，IBM公司在員工培訓時提出：“一個人的學習80%是在工作中完成的。”教師課前認真備好課，了解每一位學生的特點，上好每一節課，認真聽課，參與課題研究，當我們浸潤在日常教學實踐中時，就會真正提高。

2.3任務驅動

可是，應該怎樣逐步實現目標呢？很多時候，往往是教師自身的惰性，造成事先規劃的目標不能實現，現在很多學校都實行教師三年規劃，老師們往往是交上來，但不能及時完成者卻居多。雖然幾乎所有人都知道堅持是成功的必由之路，但真正經由此路走向成功者并不多見。因為人的意志很容易松弛，一旦松弛就很難再做到專心苦練。

這就需要使用“任務驅動”給自身加壓，在實現目標的不同階段，給自己設置一個任務，將三年規劃落實到實處，每年要求自己讀多少本書？聽多少課？參加多少次繼續教育？開多少節公開課？撰寫幾篇論文？參與幾項教研課題？等等，列出每月、每周的任務，一項一項進行完成，在完成的過程中，逐步實現目標。

人類在探索世界的過程中，材料是一個很重要的因素，從最初的石頭（天然材料），到陶瓷（無機非金屬材料），再發展到金屬和有機合成材料，一直到現在的復合材料，一項一項任務的完成，成就了人類探索世界的夢想。

美國行為科學家赫茨伯格認為，使人們感到滿意的能帶來積極態度、滿意和激勵作用的都是屬于工作本身或工作內容方面的。當我們完成了每一項任務時，就實現工作任務以內的滿足――“直接滿足”，既調動自身的積極性，培養自信心和能力，又增強自身專業發展的內驅力。

2.4積極反思

在化學反應中，同樣一個可逆反應，反應物和其他條件均相同，但是第一種情況使用催化劑，第二種情況沒有，則產率相差巨大。在教師的教學過程中，無法改變個人原有素質的情況下，積極反思則是教師成長的催化劑。

很多老師認為，只要自己投入教學實踐，就會有收獲，只要工夫深，鐵杵磨成針。可是實踐并不一定產生智慧，只是一味地實踐，不去思考，最終會變成“磨道效應”的驢，看起來路走了很多，卻是一直在圍著原地打轉，只是變熟練一些，自身的素質沒有得到長足的提高。

所以如果缺少積極的反思，實踐僅僅是一種行動。葉瀾教授對教學反思與名師成長的那段著名的話，其實在成長過程中，每個人都會有閃光的地方和遺憾的不足，及時進行教學反思，揚長避短，教師的教育教學能力只有在積極反思的引導下才能真正取得進步。

在從事教學行為時，如果沒有達到預期的效果，最好的態度和方法是不在外面找原因，而是反躬自省，檢查自己哪些地方做得不足。哪怕是參與過程中產生的負面經驗，對教師進行反思性實踐，也有很大的幫助。

3.結語

教育是一項長期的藝術，經過8至12年的教學生涯后，很容易產生職業倦怠感，對教育的熱情逐漸衰退。很多老師尋求外力的幫助，如學校的物質激勵、制度激勵等。外力固然重要，內驅力才是根本，當別的老師寄希望于社會、學校對自己的關心、幫助時，你扎扎實實地學習、充實自己，激發自己的教育內驅力，擁有積極的思維、積極的情感、積極的態度和積極的措施，成功的道路也就不遠了。

參考文獻：

[1]李英.管理者如何激活教師專業發展的內驅力[J].基礎教育論壇，2015（1-2）.

如何提高化學轉化率范文第4篇

[關鍵詞]粉煤灰；沸石分子篩；水熱合成

中圖分類號：TB321 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）31-0280-01

粉煤灰是煤粉經高溫燃燒后形成的一種類似火山灰的混合物，大量的粉煤灰不僅占用土地資源，而且對環境和地下水質造成了嚴重污染。粉煤灰主要用作水泥摻合料混凝土的礦物外加劑以及道路路基的填充材料等但是，粉煤灰的利用率不足50%，且技術含量和附加值低粉煤灰中含有豐富的SiO2和Al2O3，這為合成沸石分子篩提供了可能。沸石分子篩是一種水合硅酸鹽晶體，具有很多孔徑均勻的孔道和排列整齊的空穴，具有空曠的三維骨架結構，這些孔洞和空腔使其具有獨特的吸附性和陽離子交換性因此，沸石分子篩在環境保護化工等領域具有廣泛的用途。

1 傳統粉煤灰制備沸石分子篩的方法

以粉煤灰為原料制備沸石分子篩至今已有多年研究學者采用不同的方法合成不同類型的沸石分子篩，合成的方法幾乎均是以水熱合成為基礎。

1.1 一步水熱合成法。一步水熱合成法是選用一定濃度的NaOH做為堿源，將一定的粉煤灰與堿液混合，調整體系中硅鋁比例，適當補充硅或鋁，在一定溫度下陳化一段時間，再在適宜溫度下晶化，最后過濾、洗滌產品PH=10左右、干燥后得沸石分子篩產品。趙世永等專家對堿源的選擇做了研究，結果發現用NaOH作堿源，合成的A型沸石與用Na2CO3作為堿源相比，原料轉化率高，產品結晶度高，合成時間短，對Cu2+等重金屬具有較好的吸附性，但在較短的晶化時間和較低晶化溫度下，粉煤灰中的結晶石英、莫來石等均不易被活化，因而一步法合成的產物多為沸石與粉煤灰殘余物的混合相。

1.2 兩步水熱合成法。為彌補一步水熱合成法合成產物結晶度不高的問題，國外專家研究了兩步水熱合成法。首先將一定量粉煤灰按一定的比例均勻混合在濃度為2mol/L的NaOH溶液中，陳化、晶化一定時間，經過濾、洗滌、干燥，得到產品分析濾液中的Si4+和Al3+的含量，適當補充硅鹽和鋁鹽，陳化、晶化一定時間，再次過濾、洗滌、干燥得到產品。兩步水熱合成法可以合成出純度高達99%的A、P型等沸石分子篩兩步水熱合成法充分利用粉煤灰的硅源和鋁源，大大提高了粉煤灰的利用率，但反應周期較長，具體操作繁瑣，增加生產成本，不適合大規模生產。

1.3 微波輔助水熱合成法。微波輔助水熱合成法是在一步水熱合成法的基礎上用微波加熱取代其加熱方式。國外專家研究了微波輔助水熱合成法對粉煤灰合成沸石分子篩的影響，微波輔助加熱促進粉煤灰中莫來石等的活化溶解，有利于沸石合成。國內材料專家利用微波輔助水熱合成法，合成得到了濁沸石、菱沸石、Na-P1沸石等3種沸石分子篩，粉煤灰轉化為沸石分子篩率15%～40%。微波輔助水熱合成法可以提高晶化反應速率，縮短晶化時間和成產周期，降低了生產成本，為粉煤灰制備沸石分子篩規模生產提供了可能，但也存在沸石分子篩轉化率不高等缺點。

1.4 晶種水熱合成法。晶種水熱合成法首先按最佳配比合成所需的沸石晶種，然后將粉煤灰NaOH、晶種按一定比例混合，在一定溫度下陳化、晶化一定時間，再經過過濾、洗滌、干燥，即可得到沸石分子篩。國內技術人員制備的Y型分子篩晶種按一定比例添加到粉煤灰中合成分子篩，得到純度較高的Y型沸石分子篩，其結晶度達72%，但其產物含有少量P型沸石分子篩。為了縮短晶化時間，技術人員將天然沸石分子篩按一定比例添加到粉煤灰中合成沸石分子篩，在適宜的晶化條件下，硅酸鹽凝膠直接在晶種的表面進行富集長大，分子篩無需成核過程，就大大縮短了合成周期。經研究表明，加入一定晶種有助于特定沸石分子篩合成，縮短晶化時間，但是其誘導機理尚不明確，需要進一步研究。

2 粉煤灰制備沸石分子篩的新型方法

科學工作者對粉煤灰合成沸石分子篩進行了大量的研究。近些年來，研究者嘗試了一些新的合成方法以提高沸石分子篩的轉化率和產物純度。

2.1固相合成法。固相合成法是取一定質量的粉煤灰和NaOH混合，加入微量的水進行研磨，研磨好的混合物放入反應釜中在一定溫度下（90～100℃）晶化，最后洗滌、過濾、干燥，得沸石分子篩產品。該方法反應體系中水量少，優點在于大大降低了廢水的排放，但是由于反應物不能充分混合，沸石分子篩轉化率較低。

2.2鹽熱合成法。鹽熱合成法是將NaNO3、NaOH取代水作為介質與粉煤灰均勻混合，煅燒一段時間得到沸石分子篩產品。該方法沒有水作為介質，避免了廢水對環境的污染，但制備的沸石分子篩含有雜質較多，不適合規模生產，有待進一步優化研究。

2.3滲析水熱法。2006年，國外材料科學家提出滲析水熱法，首先將粉煤灰與一定濃度的NaOH溶液置于半透膜容器中，將半透膜容器置于一定濃度NaOH溶液中，在一定溫度下，活化一定時間，溶出的Si4+和Al3+通過半透膜進入NaOH溶液中，分析溶液中的Si4+和Al3+含量，調節硅鋁比，在一定溫度下水熱晶化合成物相單一的沸石分子篩。此方法可以合成結晶度高，物相組成所含雜質少的沸石分子篩晶體，但因Si4+和Al3+溶出所需時間較長，導致生產周期時間長、溶液回收難等問題。

2.4堿熔水熱合成法。以粉煤灰為原料合成沸石分子篩，必須活化其中的硅鋁組分。傳統的水熱合成法粉煤灰中的石英和莫來石很難溶解活化，堿熔水熱合成法是在水熱合成的基礎上加入一定比例的NaOH均勻混合在粉煤灰中，放入高溫爐中煅燒一段時間，將煅燒產物放入一定濃度的堿液中，調節硅鋁比，在適當的溫度下，陳化、晶化一定時間，經過濾、洗滌、干燥，即可得到結晶度高的沸石分子篩產品。該方法是眾多方法較為理想的合成方法之一，不僅提高了轉化率，而且制備的沸石分子篩產品結晶度較高。但由于該方法需要煅燒，增加了制備成本。

2.5逐步升溫法。2006年，國內外專家研究中在晶化過程中采用逐步升溫法，在較低溫度下先晶化一段時間，在升溫晶化一段時間，可以得到結晶度接近80%、物相純的A型沸石分子篩產品，采用逐步升溫法可以縮短晶化時間，所制備的產品粒度分布窄，粒度較小。但該法制備的沸石分子篩轉化率較低，仍局限于上層清液反應范圍內，有待進一步研究。

2.6分步溶出硅鋁合成法。北京科技大學專家研究了用分步溶出硅鋁合成法制備沸石分子篩。該方法將粉煤灰與碳酸鈉混合焙燒生成硅酸鈉和硅鋁酸鈉，用少量水浸取其中的硅酸鈉，含硅鋁酸鈉的殘余物用堿液浸取。研究發現，在堿溶過程中溶液中的硅鋁存在過飽和現象，在過飽和期內實現固液分離，可提取粉煤灰中的硅鋁用于合成X型、A型、P型純沸石分子篩產品。

如何提高化學轉化率范文第5篇

【關鍵詞】碳酸二甲酯；酯交換法；甲醇羰基氧化法；尿素醇解法；綠色試劑

Technology Introduction of Dimethyl Carbonate

Shen heping，Lu bei，Wang hao，Liu ruimin

Abstract： Some methods are used for the synthesis of Dimethyl Carbonate， such as phosgene alcoholysis， transesterification of propylenecarbonate or ethylenecarbonete， methanol oxy-carbonylation， urea transesterification and CO2 direct alcoholysis ect. And the economy of these methods are compared. The results showed that the process of urea transesterification is preferable because of least cost.

Key word： Dimethyl Carbonate；transesterification of propylenecarb-onate or ethylenecarbonete；methanol oxy-carbonylation；urea transes-terification；CO2 direct alcoholysis； green reagent

1、前言

碳酸二甲酯（dimethyl carbonate，簡稱DMC）是近年來頗受重視的一種被廣泛應用的基本有機合成原料，它被譽為有機合成的“新基石”[1]。1992年在歐洲DMC通過了非毒性化學品的注冊登記，被稱為“綠色化學品”[2]。隨著社會的不斷進步，環境保護法規的進一完善，人類環境保護意識不斷提高。如何減少或取代高污染、劇毒化學品的使用，實現化學工業生產清潔化、綠色化，成為世界上許多化學家和化學工程師的奮斗目標。因此，DMC的合成和應用越來越受到人們的重視。

2、碳酸二甲酯特性

碳酸二甲酯（DMC）的分子式為C3H6O3，相對密度1.070，相對分子質量為90.07，熔點4℃，沸點90.1℃，閃點17℃，著火點465℃，折射率1.3697。常溫下為無色透明液體，略帶香味，有一般醇、酯和酮類似的外觀，能以任何比例與醇、酯和酮等有機溶劑混合，無腐蝕性。DMC具有可燃性，爆炸極限為3.8%～21.3%。DMC略有刺激性氣味，毒性遠小于光氣、硫酸二甲酯、氯甲烷，屬于無毒或者微毒化學品[3]。

DMC是一種優良溶劑，與其他溶劑相比，DMC具有閃點高、蒸汽壓低、空氣爆炸下限高等特點，在貯運、使用中安全性高，因此DMC在清洗和特殊領域內（特種油漆、醫藥品制造介質以及高能電池電解液等等）用作溶劑和溶媒，可以取代氟里昂、三氯甲烷和其他代用品。

DMC分子中氧含量高達53.3%，比MTBE（18%）高許多，且和汽油的相溶性好，蒸汽壓低，有利于提高汽油辛烷值和減少汽車尾氣排放，作為新一代汽油添加劑具有良好的應用前景[4-7]，要達到相同的氧含量，DMC的體積添加量是MTBE的40%左右。DMC對不同汽油辛烷值的影響見表1[8]。

注：BON為調和辛烷值，計算公式為，其中A為調合組分的百分數；B為調合組分的辛烷值；C為調合后的辛烷值。

近年來，我國大中型城市空氣質量越來越差，機動車排放尾氣日漸成為城市空氣的主要污染源。柴油發動機排放的顆粒物不僅對空氣造成污染，更對人體健康造成威脅。在機動車排放中，占機動車總量17%的柴油車是99%顆粒物（PM）的排放源。局部缺氧燃燒是形成柴油煙塵的主要原因。DMC能使柴油在氣缸中充分燃燒從而抑制了柴油煙塵的生成。下圖為分別以柴油和添加10%DMC柴油為原料，6kW柴油機在2300r/min條件下，對微粒濃度的影響。由圖可以看出，添加適量DMC對微粒濃度影響較大。若將DMC應用于無煙柴油，那DMC在國內的需求量將不可小覷。2012年僅中國石化集團公司柴油產量就達到7739萬噸，DMC按10%添加，則需DMC774萬噸，而現在DMC產量還不足其10%。

碳酸二甲酯從其結構式中可以看出含有羰基、甲基、甲氧基、羰甲基，使得碳酸二甲酯具有良好的反應活性。DMC可合成聚碳酸酯、異氰酸酯、聚氨基甲酸酯等一系列化合物，以及食品添加劑、抗氧化劑、染料、農藥、醫藥中間體等[9]。

3、碳酸二甲酯生產工藝

DMC生產技術的研究、開發及生產經歷了三個階段。最初階段，Hoodrdock于1918年用甲酯，氯甲烷與甲醇反應制得碳酸二甲酯，后來利用光氣、甲醇制取甲酸甲酯進而制取DMC[9，10]。第二階段，Ugo R-omano等人對羰基化長期研究的基礎上，于1979年成功研究出由一氧化碳、氧氣、甲醇液相羰基化DMC技術。第三階段為甲醇氧化羰基化法制DMC發展階段，針對液相羰基化法中存在著腐蝕性大、催化劑壽命短等問題，90年代由日本宇部研發成功氣相氧化羰基化生產DMC技術[11，12]。到目前為止，DMC的生產方法已有許多種成熟工藝[13-16]，主要有光氣法、甲醇氧化羰基化法、酯交換法、尿素醇解法、二氧化碳直接合成法。

3.1光氣法[17]

光氣法是DMC傳統的合成方法，以光氣和甲醇為原料，反應分兩步進行。化學反應式如下：

COCL2+CH3OH=CLCOOH3+HCL （1）

CLCOOCH3+CH3OH=CH3COOCH3+HCL （2）

該工藝其收率按甲醇計為90%，按光氣計為99%，但工藝復雜、周期長、原料劇毒、污染環境、設備腐蝕嚴重，已逐漸被淘汰 。

3.2甲醇氧化羰基化法[18-23]

該法是最早出現的非光氣法，原料易得，毒性較小，工藝簡單，發展較快。以甲醇、一氧化碳和氧為原料合成碳酸二甲酯，反應方程式如下：

2CH3OH+2CO+O2=CH3COOCH3+H2O （1）

第一個實現工業化的非光氣法為上世紀80年代意大利Enichem公司以CuCl為催化劑的甲醇氧化羰基化法，該工藝反應溫度90～120℃，壓力為2～3MPa。該工藝的缺陷為高轉化率時催化劑的失活嚴重，因此其單程轉化率僅為20%。日本Ube對Enichem公司的甲醇氧化羰基化法進行了改進，以NO為催化劑，這樣避免了催化劑的失活，使轉化率幾乎達到了100%。

甲醇氧化羰基化主要催化劑有鈀催化劑、銅催化劑和鈀銅催化劑。鈀催化劑體系是以氯化鈀為主催化劑添加不同助催化劑體系，缺點是催化劑價格昂貴，副產物草酸二甲酯于產品MDC分離技術復雜，研究表明加入有機堿可提高DMC的選擇性[24]。銅系催化劑是以二價銅或一價銅為主的催化劑體系。有研究表明[13]只使用CuCl2產品收率不高，采用CuCl2-MnCl2-LiCl催化劑體系收率可達89%；一價銅鹽催化劑體系，產品收率最高，產品選擇性接近100%。鈀銅雙組分催化劑為雙金屬氯化物負載在活性炭上，其較單一金屬氯化物催化劑明顯提高產品收率，加入KOAc可提高催化劑的活性和穩定性[25]。

3.3酯交換法

由碳酸乙烯酯（EC）或碳酸丙烯酯（PC）與甲醇進行酯交換反應合成碳酸二甲酯，副產品乙二醇（EG）或丙三醇（PG）。碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯由環氧乙烷或環氧丙烷和CO2反應制的。

國外多以碳酸乙烯酯和甲醇為原料，國內多以碳酸丙稀酯和甲醇為原料。酯交換采用的催化劑一般為堿金屬的氫氧化物、醇鹽或碳酸鹽及離子交換樹脂等。我國大多數DMC生產裝置采用國內自行開發的酯交換法工藝，但是，酯交換法工藝被認為產率較低、生產成本較高，工藝流程較長，與氧化羰基化法相比，其投資高1/3，最終成本高1/4，只有當DMC年產量高于55kt/a時，其投資和成本才可以與其他方法競爭。

3.4尿素醇解法

用甲醇和尿素醇解法合成碳酸二甲酯是20世紀90年代后期開始研究開發的工藝路線，是一種新興的工藝。若與尿素生產聯合進行可降低成本，此工藝有望實現商業化。其化學反應式為：

CO（NH2）2+2CH3OH=CH3OCOOCH3+2NH3（1）

該反應實際上分兩步進行：第一步尿素醇解得到氨基甲酸甲酯；第二步氨基甲酸甲酯醇解得到DMC。其中第一步醇解容易，第二步醇解困難。因為熱力學計算表明，該反應自由能變化（G）為正值，常壓下使反應朝著尿素醇解合成碳酸二甲酯的趨勢不大。這種提高碳酸二甲酯選擇性方法的關鍵就是如何防止氨基甲酸甲酯分解以及如何及時的將碳酸二甲酯移出反應區。

據悉，由國家基金委、山西煤化所創新基金以及企業支持的“由尿素和甲醇直接合成碳酸二甲酯新過程”項目，工業化中試試驗獲得成功，取得了突破性進展，實現了催化劑1000h的穩定運轉，尿素轉化率100%，碳酸二甲酯的單程收率在60%以上，達到了國際領先水平。該報道稱：催化劑反應活性高、壽命長、選擇性好，制備技術科學合理，生產過程簡單；由尿素和甲醇直接合成碳酸二甲酯反應分離一體化新過程，不僅使反應的轉化率和產物的選擇性進一步提高，而且簡化了工藝流程，提高了產品質量；產品純化技術簡單易行，碳酸二甲酯的純度可以達到99.5%以上，且不含鹵素等有害雜質。尿素醇解法的最明顯的優勢是反應過程沒有水生成，省去后續的DMC-甲醇-水共沸體系的分離，是最經濟的生產方法。

3.5二氧化碳甲醇直接合成法

甲醇與二氧化碳直接合成DMC法是原子經濟型反應，原料二氧化碳價廉易得，且無毒性，產物易分離，其化學反應式為：

CO2+2CH3OH=CH3COOH3+H2O （1）

該工藝從化工經濟和環保角度看，其突出的特點是直接有效利用CO2氣體。采用該工藝路線生產一噸DMC可消耗二氧化碳（99%）251Nm3，如果建立1萬t/a碳酸二甲酯裝置則每年可以利用CO2約5000t，社會經濟效益顯著。由于CO2化學性質穩定，需要活化，該合成反應在熱力學上難以進行，到目前為止，對該項目的研究各國均處于實驗室階段，收率只有2～3%，工業化還需要一段很長的距離。

4、工藝比較

通過以上技術路線的介紹，下面對部分工藝路線的投資成本進行比較，在計算過程中甲醇以三年均價1500元/噸計算。詳細投資成本比較見表2：

從上述投資比較可以看出，在年產10000噸的DMC中，尿素醇解法生產成本較酯交換法，氣相、液相羰基化法低很多；尿素醇解法的界區內、外投資及設備總投資是酯交換法的1/5左右。就其總投資和生產成本而言，尿素醇解法均具有顯著的經濟優勢，出于經濟和原料的考慮，尿素醇解法將有望代替國內酯交換法生產工藝。

5、結束語

碳酸二甲酯是一種滿足當前清潔工藝要求，符合可持續發展戰略趨勢，并且兼具多種優良性能的綠色化工產品。碳酸二甲酯在國內的需求量還沒有完全打開，隨著汽車燃料環保要求的提高，日后用于調和生產無煙柴油及高辛烷值汽油的用途推廣后，其需求量將大大提高。尿素醇解法制備碳酸二甲酯工藝在以后幾年將得到廣泛應用。

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