氢能利用与核能制氢研究开发综述
甲醇转化制氢工艺资料
氢气广泛用于钢铁、冶金、化工、医药、轻工、建材、电子等多种工业部门。由于原料来源的不同、氢气纯度要求不同，制氢装置的投资规模及氢气生产成本相差很大。工业上制氢常用煤焦造气法、烃类蒸汽转化法、电解水法等。在没有富氢原料气的场合下，甲醇裂解制氢是最佳的技术选择，它具有投资低、无污染、成本低的优点。是中小型规模制氢的最佳方法，具有较强的市场竞争能力。本公司开发的甲醇水蒸汽转化-PSA 制氢技术先进，质量稳定可靠，生产成本低，氢气纯度:≥99.9%～99.999%。 一、甲醇转化-PSA制氢技术工艺流程 甲醇水蒸汽转化-PSA制氢是甲醇水蒸汽在TCJ-1催化剂床层转化成主要含二氧化碳和氢气的转化气，转化气再经变压吸附技术提纯得到纯度为99～99.999%的产品氢气的工艺技术。反应式如下：CH3OH → CO+2H2－90.7 KJ/mol (1 CO+H2O → CO2+H2＋41.2 KJ/mol (2 总反应式为：CH3OH+ H2O → CO2+3H2－49.5 KJ/mol : 工艺流程图如下 甲醇转化-PSA制氢工艺流程图 工艺流程简述：水甲醇经预热、汽化、过热、在专用催化剂上转化反应并冷却吸收等过程后，得到的含～24%CO2和～75%的H2的转化气，送入变压吸附装置提纯，分离得到纯度为99.9～99.999%的H2。 二、公司的工艺技术特点： 该生产工艺是由本公司的多名研究人员最早开发并率先实现工业化，经多年的生产实践和改进，工艺技术已得到完善，本工艺技术有如下特点： 1.甲醇水蒸汽在专用催化剂直接转化生成CO2和H2；利用转化反应自身加压特点直接送入变压吸附分离装置，节约因压缩而消耗的电能； 2.专用催化剂具有活性高、选择性好、寿命长等特点； 3.反应温度低，能量损失小；工艺过程充分考虑系统能量的回收利用，整体运转能耗费用低； 4.产品H2纯度高，可根据下游用户需要调整产品H2（99.0～99.999%）纯度；% L 5.专用吸附剂性能优良。在强度、寿命、动态吸附量、分离效率等各方面性能达到国内先进水平； 6.专用程序控制阀采用防冲刷、阀杆密封自补偿型的气动专用程序控制阀，具有密封性好、外泄漏量极小、使用寿命长等特点； 7.装置采用微机控制，具有自动化程度高、技术先进、运行可靠、操作方便等特点。 8.采用导热油循环供热，既满足了工艺要求，且投资少，能耗低，降低了操作费用。 9.装副产尾气可回收CO2，用作食品添加剂、烟丝膨化剂、焊接保护气等。 三、TCJ-1催化剂的性能特点： TCJ-1催化剂是一种以铜为主的复合氧化物组成的新型催化剂，催化剂活性高，甲醇单程转化率在＞90%，催化剂选择性好，转化气中一氧化碳含量低；催化剂性能稳定；催化剂使用寿命二年以上。 1
我国核能(裂变能)发展战略研究
我国核能（裂变能）发展战略研究 王乃彦 中国科学院数理科学部 （2006年6月8日）
我国核能（裂变能）发展战略研究 王乃彦 中国科学院数理科学部 随着我国国民经济的快速发展，能源供应正在成为制约我国经济、社会和环境可持续发展的一个瓶颈。核能在我国能源可持续供应中的重要地位正在逐渐形成共识。我国的核电发展战略正从“适度发展”向“积极发展”转变，以科学发展观为指导，分析我国国民经济增长对核能发展的需求，按照我国核能的近中期发展战略构想，探讨为实现其发展战略目标而应重点研究的关键科学技术与问题，并提出一些相关的政策建议。下面将分几个问题加以论述。 一. 核电发展的国内外状况 截至2004年6月，全世界共有442台热中子堆（热堆）核电机组在运行，装机容量达到363 GWe 。核电占全世界发电总量已经连续17年稳定在16%左右。2003年有16个国家的核电比例在25%以上。法国为77.6%，韩国为40%，日本为35%，德国为28.1%，英国为23.7%，美国为20%，俄罗斯为16.5%。各国核电站的堆型以压水堆为主。 我国的核电事业起步于1973年，历经周折，到上世纪80年代中期以后才步入正轨。现已初步形成了浙江秦山、广东大亚湾和江苏田湾三个核电基地。截至2006年5月，我国共有10台核电机组投入运行，装机容量达到8 GWe 。2003年底，我国核电装机容量和发电量的份额分别为1.7%和2.3%，其中浙江、广东两省的核发电量均超过本省总发电量的13%，核电成为当地电力供应的重要支柱。2006年底在建机组将全部投产，届时我国核电的11
台机组将达到9 GWe，占全国发电装机总容量的2%左右。 我国第一座自主建设的秦山一期核电站已经安全运行13年，秦山二期国产化核电站全面建成投产，比投资1330美元/千瓦，国产化率55%，经受住了初步运行考验。秦山三期重水堆核电站提前建成投产，实现了核电工程管理与国际接轨。广东大亚湾核电站投运10年来，保持安全稳定运行，部分运行指标达到国际先进水平。广东岭澳核电站也已经全面建成投产并取得良好的运行业绩。 二．我国能源供应形势分析 2002年我国能源消耗总量已达14亿吨标准煤，居世界第二，但人均能源消耗仅为世界人均值的1/2，不到OECD国家人均值的1/5。 随着我国国民经济的迅速发展对能源需求的急剧增长，我国能源领域所面临的问题日趋严重。我国能源供应面临三大挑战，第一，能源发展需求与我国能源资源人均拥有量不足之间的矛盾。预计2020年我国能源总需求量将达到30亿吨标准煤左右，而我国石油和天然气的人均可开采量仅分别为世界人均值的11%和4%；我国煤储量虽比较丰富, 但人均可开采量也仅为世界人均值的55%。这意味着我国化石能源将会更早进入枯竭期，难以满足我国国民经济可持续发展的需要。第二，以煤为主的能源结构不合理，2002年我国化石能源占能源消费的92.2%,其中煤和石油分别占66.1%和23.4%。大量燃煤造成严重的环境污染，还产生大量的温室气体, 我国已经成为世界上环境污染最为严重的国家之一，我国在大气环境方面正面临越来越大的国际压力，这将严重制约我国的进一步发展。第三，能源利用效率不高，能源浪费比较严重, 主要产品能耗比发达国家加权平均高40％。中央要求单位GDP能耗到2010年降低20%,尽管我国发电的煤耗每年都在下降,但与国际水平相比还有
核能的利用与发展
核能的利用与前景 摘 要 本文简要介绍原子核的质量亏损和结合能、核子的平均结合能与规律等核能利用原理及核能发电、供热的应用，并对核能聚变前景进行展望。 关键词 核能 质量亏损 结合能 1、引言【1】 人类赖以生存的地球,正在超负荷运行。不仅人口在增长,而且社会发展对能源的需求正以惊人的速度增长。而靠大量燃烧石化燃料获得能源的同时,也给现代社会带来了许多难以解决的灾难性问题：能量资源短缺,森林植被遭破坏,大气、水系、土壤被污染,二氧化碳增多导致的温室效应使自然灾害增多等等。在保护和改善环境的前提下开发利用新兴能源,是人类生存和社会发展的必然趋势。20世纪30年代,随着对原子核研究的深入,人类发现了原子核内蕴藏着巨大的可开发的能量,并开始和平利用原子能的研究。经半个多世纪的努力,迄今世界上已有30多个国家建造核电站440多座,发电量占全球的18%。与火电相比,核电是廉价、洁净、安全的能源。随着将来受控热核聚变的成功,核能必然成为未来的能源支柱。 2、原理 2.1、原子核的质量亏损和结合能【1】 原子核都是由质子和中子组成的,质子和中子统称核子。实验数据发现任何一个原子核的质量总小于组成它的所有核子的质量和,也即核子在组成原子核的过程中,发生了质量亏损,其亏损等于核子结合为核时质量的减少,用△M 表示。 根据爱因斯坦质能方程2E mc =,可知自由核子在结合成原子核时要释放能量,这个能量称为原子核的结合能B 。2()p n B ZM NM M C =+-,其中M p 、M n 、M 分别为质子、中子、原子核的质量。 2.2、核子的平均结合能与规律【1】
质子和中子结合为原子核时放出 的总能量除以质量数A,称为核子的平 均结合能E 。其物理意义是自由核子结 合成原子核时平均每个核子释放的能 量;也可以理解为核分散成核子时,外 界必须对每个核子作功的平均值。E 的 大小可以表征原子核稳定的程 度。平均结合能越大，表示这些 原子核越稳定。核子数较小的轻 核与核子数较大的重核，平均结 合能都比较小，中等核子数的原 子核，平均结合能较大，表示这 些原子核较稳定。当平均结合能 较小的原子核转化成平均结合 能较大的原子核时，就可释放核 能。 图1中表示出各种不同核的平均结合能对质量数A 的分布曲线。从曲线图分析可知中等原子核的平均结合能较大,轻核和重核的平均结合能较小。这说明当一个重核分裂成两个中等质量的原子核时或者当两上很轻的核聚合成一个较重的核时,将有能量的释放,此能即为原子能,又称核能。重核的裂变和轻核的聚变是获取原子能的两条主要途径。 2.3、核裂变【2】 核裂变，又称核分裂，是指由重的原子（铀y óu 或钚b ù）分裂成较轻的原子的一种核反应形式。原子弹以及裂变核电站或是核能发电厂的能量来源都是核裂变。其中铀裂变在核电厂最常见，加 热后铀原子放出2到4个中子，中子再 去撞击其它原子，从而形成链式反应而 自发裂变。如图2所示。 2.2、核聚变【2】 核聚变是指由质量小的原子 （主要 图1：平均结合能图 图3 ：核聚变示意图 外来中子 铀-235 裂变 辐射 中子 链式裂变反应 图3：裂变反应示意图
初三物理探究斜面的机械效率
探究斜面的机械效率》课堂实录 【教学目标】 一、知识与技能 1．知道利用斜面拉物体时，有用功与总功的计算方法，会计算斜面的机械效率。 2．会测定斜面的机械效率，并会运用控制变量法的实验方法进行探究实验。 3．知道提高机械效率的意义和主要方法。 二、过程与方法 1．从生活实际出发，培养探究物理学的有关知识的兴趣以及深入认识事物的能力。 2．亲身经历测量斜面机械效率的过程，通过参与探究影响斜面的机械效率因素的活动，学习拟定简单的科学探究计划和实验方案，并培养自主合作探究的能力。 三、情感、态度与价值观 1．让学生学会关注生产、生活中各种机械的机械效率，具有用
机械效率来评价机械的意识。 2．通过探究活动，进行充分的交流与合作，培养学生严谨求实的科学态度和团结协作的科学精神。 【实验教具】 学生用实验器材：弹簧测力计、刻度尺、木板斜面、毛巾、玻璃、带钩的方木块、长方体铁块、砝码。 老师用实验器材：器材同上。 软件：Flash课件。 【教学过程】 一、创设情景，导入新课 师：工人往高处搬重物时，一般会用什么方法？ 生：用木板搭成一个斜面，把重的东西推上去或拉上去。 师：为什么这么做呢？ 生：因为斜面可以省力。 师：斜面这种省力的机械，在生活中有许多运用，同学们都见过哪些斜面？
生：盘山公路就是一个大斜面。（大屏幕） 师：还有吗？ 生：我们骑自行车上坡时，走S形路线会更容易一些。也是利用了斜面可以省力。 师：这盘山公路像不像S形？ 师：桥梁的引桥也是一个斜面，而且桥面越高，引桥也越长。（大屏幕） 师：既然使用斜面可以省力，那能不能省功呢？ 生：不能。因为使用任何机械都不能省功。 师：说得很好。实际上使用任何机械都会不可避免的做一些额外功，这样使得有用功总是小于总功，有用功占总功的百分比就是机械效率，我们用它来描述利用机械做功的效率，那么斜面的机械效率到底与哪些因素有关呢？它的省力情况与它的机械效率有什么关系吗？ 二、合作交流，解读探究 1．提出问题：
甲醇裂解制氢工艺技术改进分析
甲醇裂解制氢工艺技术改进分析 摘要：近几年，化工工艺技术流程受到了社会各界的广泛关注，其中，甲醇裂 解制备氢气的工艺体系具有一定的市场推广机制，需要相关人员结合工艺技术对 其进行改进分析和综合处理，从而实现经济效益和社会效益的双赢。本文简要分 析了甲醇裂解制氢工艺技术的原理、流程，并结合技术要点集中阐释了具体改进 方案，仅供参考。 关键词：甲醇裂解；制氢；工艺技术；改进 在甲醇裂解制氢工艺技术应用的过程中，要结合实际需求进行统筹分析和监督，优化管理流程的基础上，保证规模化管理体系的实际价值，利用相应的处理 技术和机制就能弥补氢气的输出量不足问题。 一、甲醇裂解制氢工艺技术原理 在甲醇裂解制氢工艺技术应用的过程中，要先对甲醇和水进行加热处理，当 甲醇和水在受热环境下就会出现气化现象，将其直接导入甲醇裂解反应器中，就 能得到氢气，具体化学反应方程式是： 结合具体反应过程不难发现，第一个反应是吸热状态，第二个反应是放热状态，但是，放出的热量明显要小于吸收的热量，这就证明甲醇裂解制氢过程本身 属于吸热过程。在实际操作过程中，需要对甲醇+水的汽化器、甲醇裂解反应器 两者进行加热处理，加热装置就是最基本的煤炉[1]。并且，在加热过程中，要利 用导热油等热媒进行循环处理，温度则要控制在280摄氏度到330摄氏度之间。 除此之外，在甲醇裂解制氢反应中可适当添加催化剂，一般会利用铜系催化剂，其不仅具有活性较高的特性，且能有效完善化学反应性能管理。但是需要注 意的是，铜系催化剂本身抗毒能力较差，若是长期处于高温环境中则会出现活性 降低的隐患。 二、甲醇裂解制氢工艺技术流程 在甲醇裂解制氢工艺技术运行过程中，主要是利用贮槽进行甲醇原料的提供，利用水洗塔提供水，在两者进行混合后放置在预热器中进行集中预热处理。另外，要在汽化器中实现气化分析和控制，此时，气态甲醇和水蒸气会同时进入到反应 器中，催化剂作用能为裂解反应和变换反应提供保障。 相较于天然气制备氢气或者是水煤气制备氢气，甲醇裂解制氢工艺技术在实 际应用过程中的成本控制效果更好，且能减少能源的消耗。最重要的是，甲醇裂 解制氢工艺技术的原料具有一定的优势，主要使用的是甲醇，本身就是较为稳定 的液体，无论是存储环节还是运输环节都较为完整。加之甲醇的纯度较高，在实 际应用过程中并不需要净化处理，仅仅只是维护其操作工序的流程，甲醇裂解制 氢工艺技术能将制氢成本控制在70%以上[2]。 在甲醇裂解制氢工艺技术流程结束后，就要对其进行水洗处理，保证冷却后 能直接进入水洗塔，从而完善具体操作，尤其是气相水洗塔中能完成离子去泵加 压处理工作，并且完善洗涤过程，有效提升裂解气残余甲醇处理和管控效率，一 定程度上减少其对环境产生污染，合理性维护工艺流程的基本水平，也为管控效 果的系统化升级奠定基础。 三、甲醇裂解制氢工艺技术改进方案 在甲醇裂解制氢工艺技术应用的过程中，甲醇原料成本成为了制约具体技术 发展的难题，因此，技术人员要对具体流程进行集中优化改进，从根本上提高甲
核能开发给人类带来的利与弊
核能应用作为缓和世界能源危机的一种有效的措施是有许多的优点的：他的燃料具有许多优点，如体积小而能量大，核能比化学能大几百万倍；1000克铀释放的能量相当于2400吨标准煤释放的能量；一座100万千瓦的大型烧煤电站。每年需原煤300 ~400万吨，运这些煤需要2760列火车。同功率的压水堆核电站，一年仅耗铀含量为3%的低浓缩铀燃料28吨；每一磅铀的成本。约为20美元，换算成1千瓦发电经费是0.001美元左右，这和目前的传统发电成本比较，便宜许多；而且，由于核燃料的运输量小，所以核电站就可建在最需要的工业区附近。核电站的基本建设投资一般是同等火电站的一倍半到两倍，不过它的核燃料费用却要比煤便宜得多，运行维修费用也比火电站少，如果掌握了核聚变反应技术，使用海水作燃料，则更是取之不尽，用之方便。 还有就是安全性强。从第一座核电站建成以来全，世界投入运行的核电站达400多座，30多年来基本上是安全正常的。虽然有1979年美国三里岛压水堆核电站事故和1986年苏联切尔诺贝利石墨沸水堆核电站事故，但这两次事故都是由于人为因素造成的。随着压水堆的进一步改进，核电站有可能会变得更加安全。 当然核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响，核燃料不是一种日常生活燃料，不像石油一样会引发战争。也不会受到经济等因素的影响，成本来源较其它发电方法为稳定。 最重要的就是污染小，对环境没有很高的污染负荷。火电站不断地向大气里排放二氧化硫和氧化氮等有害物质。当然煤炭的燃烧也少不了二氧化碳的排放，这是目前严重污染问题之一温室效应的根本原因，没有二氧化碳，大大减少了温室气体的排放，温室效应业将一步得到缓解。同时煤里的少量铀、钛和镭等放射性物质，也会随着烟尘飘落到火电站的周围，污染环境。而核电站设置了层层屏障，基本上不排放污染环境的物质，就是放射性污染也比烧煤电站少得多。据统计，核电站正常运行的时候，一年给居民带来的放射性影响，还不到一次X光透视所受的剂量。 虽然核能的发展有许多优点，但是我们普通人对核电站的认识基本偏向负面。人们担心的核电站容易发生最大的问题就是安全问题。当然，核电站相关工作人员应对此负有一定的责任，他们过于强调核电的安全性，这样反而难以得到广大民众的理解。.核电厂的反应器内有大量的放射性物质，如果在事故中释放到外界环境，会对生态及民众造成伤害。我们害怕发生像切尔诺贝利事故一样的灾难，有一些环境论者还指出从事核电生产的人曾有产下畸形儿的先例。或者核电站附件的农家出现了畸形牲畜等等。这些事实是不容忽视的，倘若大型核电站泄露甚至爆炸，那这种效果不亚于核武器战争的爆发，地球也就意味着走向了死亡。 而且核能电厂产生的高低阶放射性废料，或者是使用过之核燃料，都具有放射性，必须谨慎处理，否则还可能引发政治问题、政治分歧等。 还有一个不得不说的是，发展核能的投资成本巨大，所以电力公司的财务风险也就大大提高。若建造一个核电站未能成功运行或失败，那损失是会很大的。而且一些发展中国家并不是不想发展核能，但迫于经济等原因，计划就会被搁置，这就造成了世界能源分布不均。 核能电厂也不适宜做尖峰、离峰之随载运转。虽没有化石燃料场污染物多，但热污染较严重。与化石燃料场一样，还要考虑地理天气等因素。
甲醇制氢工艺设计
前言 氢气是一种重要的工业产品，它广泛用于石油、化工、建材、冶金、电子、医药、电力、轻工、气象、交通等工业部门和服务部门，由于使用要求的不同，这些部门对氢气的纯度、对所含杂质的种类和含量都有不相同的要求，特别是改革开放以来，随着工业化的进程，大量高精产品的投产，对高纯度的需求量正逐步加大，等等对制氢工艺和装置的效率、经济性、灵活性、安全都提出了更高的要求，同时也促进了新型工艺、高效率装置的开发和投产。 依据原料及工艺路线的不同，目前氢气主要由以下几种方法获得：①电解水法；②氯碱工业中电解食盐水副产氢气；③烃类水蒸气转化法；④烃类部分氧化法；⑤煤气化和煤水蒸气转化法；⑥氨或甲醇催化裂解法；⑦石油炼制与石油化工过程中的各种副产氢；等等。其中烃类水蒸气转化法是世界上应用最普遍的方法，但该方法适用于化肥及石油化工工业上大规模用氢的场合，工艺路线复杂，流程长，投资大。随着精细化工的行业的发展，当其氢气用量在200～3000m3/h时，甲醇蒸气转化制氢技术表现出很好的技术经济指标，受到许多国家的重视。甲醇蒸气转化制氢具有以下特点： （1）与大规模的天然气、轻油蒸气转化制氢或水煤气制氢相比，投资省，能耗低。（2）与电解水制氢相比，单位氢气成本较低。 （3）所用原料甲醇易得，运输、贮存方便。 （4）可以做成组装式或可移动式的装置，操作方便，搬运灵活。 对于中小规模的用氢场合，在没有工业含氢尾气的情况下，甲醇蒸气转化及变压吸附的制氢路线是一较好的选择。本设计采用甲醇裂解+吸收法脱二氧化碳+变压吸附工艺，增加吸收法的目的是为了提高氢气的回收率，同时在需要二氧化碳时，也可以方便的得到高纯度的二氧化碳。
核能开发利用及对环境的污染
核能的开发利用及对环境的污染 能源是人类社会和经济发展的保障性资源，同时能源问题也是世界性的问题。目前人类所使用的能源主要是化石能源，自19世纪70年年代产业革命以来，化石燃料的消费量急剧保持增长，90%以上的世界经济活动所需的能源都依靠化石能源提供，由于大量消耗，这类资源正趋于枯竭；同时化石燃料的大规模利用也带来了严重的环境污染，导致了温室效应和全球气候变暖等一系列环境问题。能源危机与环境危机日益紧迫，寻找新的清洁、安全、高效的能源是人类所面临的共同任务。 现代社会中，除了煤炭、石油、天然气、水力资源外，还有许多可利用的能源，如风能、太阳能、潮汐能、地热能等等，但是由于技术问题和开发成本等因素，这些能源很难在近期内实现大规模的工业生产和利用；而核能是一种经济、安全、可靠、清洁的能源，同各种化石能源相比起来，核能对环境和人类健康的危害更小，这些明显的优势使核能成为新世纪可以大规模使用的安全和经济的工业能源。从20世纪50年代以来，前苏联、美国、法国、德国、日本等发达国家建造了大量的核电站，由于核电具有巨大的发展潜能和广阔的利用前景，和平发展利用核能将成为未来较长一段时期内能源产业的发展方向。 一．核能发展的简单历程 人类对核能的现实利用始于战争。核能的战争用途在于通过原子弹的巨大威力损坏敌方人员和物资, 达到制胜或结束战争的目的, 目前人类对核能的开发利用主要是发展核电, 相对与其他能源, 核能具有明显的优势。核电站的开发与建设开始于20世纪50年代，1954年，前苏联建成电功率为5000kW 的实验性核电站；1957年，美国建成电功率为9万kW 的希平港原型核电站；这些成就证明了利用核能发电的技术可行性。国际上把上述实验性和原型核电机组称为第一代核电机组。 20世纪60年代后期以来，在试验性和原型核电机组基础上，陆续建成电功率在30万kW 以上的压水堆、沸水堆、重水堆等核电机组，它们在进一步证明核能发电技术可行性的同时，使核电的经济性也得以证明：可与火电、水电相竞争。20世纪70年代，因石油涨价引发的能源危机促进了核电的发展，目前世界上商业运行的四百多座核电机组大部分是在这段时期建成的，称为第二代核电机组。 第三代核电设计开始于20世纪80年代，第三代核电站按照URD或EUR 文件或IAEA 推荐的新的安全法规设计，但其核电机组的能源转换系统（将核能转换为电能的系统）仍大量采用了第二代的成熟技术，预计一般能在2010年前进行商用建造。从核电发达国家的动向来看，第三代核电是当今国际上核电发展的主流。 与此同时，为了从更长远的核能的可持续性发展着想，以美国为首的一些工业发达国家已经联合起来组成“第四代国际核能论坛”（GIF），进行第四代核能利用系统的研究和开发。第四代是指安全性和经济性都更加优越，废物量极少，无需厂外应急，并具有防核扩散能力的核能利用系统，其目标是到2030 年后能进行商用建造。 二．核能的利用现状与核电的发展 1954年前苏联世界建成第一座发电功率为5000KW 的试验性核电站, 美国则在1957年12月建成了发电功率达90000KW的希平港压水堆核电站。20世纪60年代到70年代, 是世界各国经济快速发展时期, 电力需求也以十年翻一番的速度迅速增长, 此时, 核电的安全性和经济性得到验证, 相对于常规发电系统的优越性鲜明地显现出来, 给核电发展提供了一个广阔的市场。核电迅速实现了标准化、批量化的建设和发展。 国际原子能机构公布的一份报告显示, 立陶宛核能发电在全国发电总量中所占的比重接近80%, 这一比重在世界上是最高的。在世界主要工业大国中, 法国核电的比例高, 核电占国家总发电量的78%, 位居世界第二, 日本的核电比例为40%, 德国为33% , 韩国为30% , 美国为22% , 而我国仅为2%右, 发展空间很大。
探究斜面的机械效率
探究斜面的机械效率 提出问题：小明通过实验探究了使用滑轮不能省功，并测定了滑轮组的机械效率。他想斜面也是一种机械，那么使用斜面能否省功，若不能省功斜面的机械效率与哪些因素有关？它的省力情况与机械效率又有什么关系呢？我们该如何测量并探究斜面的机械效率呢？ 猜想与假设： 1．使用斜面不能省功。 2．斜面的机械效率跟它的倾斜程度有关。斜面倾斜程度越大，机械效率越高。 3．斜面的机械效率与斜面粗糙程度有关，斜面越粗糙，机械效率越高。 设计实验： 要证明同学们的猜想是否正确，最好的办法就是做实验，但是在做实验之前，我们必须先设计好实验方案。讨论完成以下问题： （1）当一个物理量与几个因素有关时，我们用方法来进行实验。 （2）探究斜面的机械效率，需要测量哪些物理 量：。 （3）我们需要哪些测量仪 器：。
（4）斜面的机械效率表达式：。 （5）你准备怎样测量拉力的大 小。 实验器材：一块长木板、小车、弹簧测力计、刻度尺、几块高度不相等的木块、毛巾、玻璃、细绳。 实验过程： 1．用弹簧测力计测得小车的重力G。 2．用长木板和木块装置成如图所示的斜面，把小车通过细绳与弹簧测力计连接，沿斜面拉动弹簧测力计，把小车匀速拉上斜面。 3．分别从弹簧测力计上读出拉力F，并用刻度尺测出小车移动的距离S和升高的高度h。 4．保持斜面的长度不变，换用不同高度的木块，逐渐增加斜面的高度，做3次实验。分别将实验数据记录在表格中。 5．保持斜面的高度不变，换用不同的材料铺在木板上，改变斜面的粗糙程度，做3次实验。分别将实验数据记录在表格中。
设计实验表格 表格一 表格二 3．进行实验：下面就开始实验吧。同学们边做实验边记录数据。
核能的利用
核能的利用 摘要：核能具有独特的优越性，开发和利用新型的核能源是人类社会生存发展的必然趋势。本文通过分析核能的简介、世界核能利用现状及核能在我国的发展，论述核能利用。 关键字：核能利用、核能现状、核能发展、核能简介 引言 人类的一切活动都离不开能源，能源是发展工业、农业、国防、科学技术和提高人民生活水平的重要基础。1939 年原子核裂变的发现，开辟了核能利用的新时代.。特别是在能源结构从石油转入非油能源的新时期里，核能被认为是解决世界能源短缺的一种重要途径，可开发的核燃料资源所提供的裂变能、聚变能，可供人类大规模长时期的利用。核能具有独特的优越性，开发和利用新型的核能源是人类社会生存发展的必然趋势。近年来，大力发展核电是许多国家在研究本国能源现状和前景之后,所采取的一种比较普遍的基本政策。 1、核能简介 1.1核能的发现 核能的发现凝聚了众多科学家的智慧和汗水。1932年，英国物理学家查德威克发现了中子，为人类提供了打开核能利用大门的一把钥匙，1939 年，费米利用中子轰击铀发现反应能产生中等重量的元素，居里夫人的女儿伊伦·居里进行了类似的研究，但得到了不同的反应产物。德国科学家哈恩重复他们的实验，证实中子轰击铀能产生重量为铀一半的元素，并确定它是钡，他的进一步工作证实了伊伦·居里实验的产物是镧。接着，流亡瑞典的奥地利女科学家迈特纳提出了铀核裂变的概念,并指出裂变能放出能量。为了能持续地放出核能,匈牙利物理学家西拉德最先考虑了链式反应发生的可能性。1939 年约里奥·居里夫妇等人，通过实验发现一个铀核(U - 235)裂变会释放出2—3个中子,用实验证实了链式反应的可能性。1941年12月到1942年12月,费米领导一批物理学家在芝加哥大学斯塔克运动场的西看台下，成功地建造了世界上第一座原子核反应堆，发出了200W的电，解决了受控自持链式反应的众多技术问题，这标志着核能和平利用
核能的评价与开发
核能的评价与开发 迄今为止，世界能源需求的85%来自燃烧煤、石油、天然气等化石燃料。大量燃烧化石燃料所产生的二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物、一氧化碳和颗粒物等，带来令人忧虑的环境问题。而且，这些化石物质消耗的迅速增长，使它们在地球上的储量面临枯竭的境地。目前，技术上已较成熟，且能大规模开发使用以提供稳定电力的惟有核能。 核能（或称原子能）是通过转化其质量从原子核释放的能量，符合爱因斯坦的方程E=mc2。核能有三种核反应：核裂变，打开原子核的结合力；核聚变，原子的粒子熔合在一起；核衰变，自然的慢得多的裂变形式。 核能应用作为缓和世界能源危机的一种有效的措施是有许多的优点的，同时又具有弊端。 核能的优点大致可以分为5点： 1、核能发电不像燃料发电那样排放大量的污染物质到大气当中，因此核能不会造成空气污染，可以说是目前较清洁的能源了。核电是清洁、低碳的能源，有利于保护环境。如果取代燃煤发电设备，1GW核电设备运行1年能避免排放560万吨CO2。 2、核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。火电站不断地向大气里排放二氧化硫和氧化氮等有害物质。
当然煤炭的燃烧也少不了二氧化碳的排放，这是目前严重污染问题之一温室效应的根本原因，没有二氧化碳，大大减少了温室气体的排放，温室效应业今年一步得到缓解。同时煤里的少量铀、钛和镭等放射性物质，也会随着烟尘飘落到火电站的周围，污染环境。而核电站设置了层层屏障，基本上不排放污染环境的物质，就是放射性污染也比烧煤电站少得多。据统计，核电站正常运行的时候，一年给居民带来的放射性影响，还不到一次X光透视所受的剂量。 3、核电的经济性优于火电以核燃料代替煤、石油和天然气，有利于资源的合理利用。， 4、核能是地球上储量最丰富的能源，又是高能量密集型的能源。核燃料能源密度比起化石燃料来高上好几百万倍，故核能电厂所使用的燃料体积小，运输与存储都很方便，一座一千多万瓦的核能电厂一年只需要30公吨的铀燃料，一航次的飞机就可以完成运送。 5、安全性高。从第一座核电站建成以来，全世界投入运行的核电站达400多座，30多年来基本上是安全正常的。虽然有1979年美国三里岛压水堆核电站事故和1986年苏联切尔诺贝利石墨沸水堆核电站事故，但这两次事故都是由于人为因素造成的。随着压水堆的进一步改进，核电站有可能会变得更加安全。核燃料不是一种日常生活燃料，不想石油一样会引发战争。也不会受到经济等因素的影响，成本来源
甲醇裂解制氢工艺技术改进分析
甲醇裂解制氢工艺技术改进分析 环境保护法规日益严格、高标准清洁燃料的需求趋旺及原油的重質化和高含硫量均使油品加工过程中对氢气的需求增加。工业制氢的方法有多种，包括烃类水蒸气转化法、重油或煤气化法、甲醇裂解法、水电解法。随着工业天然气价格上涨和环保要求的提高（煤制氢项目受限制），甲醇裂解制氢得以迅速发展，弥补了氢气缺口。本文对甲醇裂解制氢工艺技术改进进行分析。 标签：甲醇裂解；制氢工艺；改进 1、引言 石油化工对氢气的需求是最大的，工业制氢的方法有很多，其中甲醇裂解制氢技术不断发展，其装置规模提升了近20倍。而在甲醇裂解制氢过程中，甲醇原料成本占制氢总成本的70%以上，如何降低甲醇裂解制氢中的甲醇原料消耗是关键，这就需要对甲醇裂解制氢工艺技术进行有效的改进。 2、工艺原理及特点 2.1工艺原理 甲醇和水经过预热、汽化后进入甲醇裂解反应器，在催化剂作用下，发生如下反应： CH3OH→CO+2H2-90.8kJ/mol CO+H2O→CO2+H2+43.5kJ/mol 整个反应过程是吸热的，因而反应器和汽化器所需的热量需由热媒炉提供。循环使用的热媒（导热油）温度为280～320℃。吸热的裂解反应和放热的变换反应同时进行，有效地利用了反应热并消除了放热反应可能带来的热点问题。 在甲醇裂解制氢中需要加入催化剂，铜系催化剂是当期使用最广泛也是研究最早的一种催化剂，它有着活性高、反应性能好的优点，但铜系催化剂也有着一定的缺点，其抗毒能力较差，在高温环境下可能会失去活性。就目前来看，我国内的工业甲醇裂解制氢工艺技术一般采用铜系催化剂。 2.2工艺流程 甲醇原料自贮槽来，与水洗塔底部来的水按一定比例混合。经过甲醇预热器、甲醇汽化器加热汽化。汽化后的甲醇、水蒸汽进入列管式反应器内，在催化剂的作用下分别进行下列裂解和变换反应。工艺水经水泵送至水洗塔顶部，对裂解气进行洗涤。塔顶气相经分液后进入变压吸附（PSA）提纯氢气，塔底液相返回与
什么是核能及核能的利用
什么是核能及核能的利用 关键字：核能利用、核能现状、核能发展、核能简介 引言 人类的一切活动都离不开能源，能源是发展工业、农业、国防、科学技术和提高人民生活水平的重要基础。1939 年原子核裂变的发现，开辟了核能利用的新时代.。特别是在能源结构从石油转入非油能源的新时期里，核能被认为是解决世界能源短缺的一种重要途径，可开发的核燃料资源所提供的裂变能、聚变能，可供人类大规模长时期的利用。核能具有独特的优越性，开发和利用新型的核能源是人类社会生存发展的必然趋势。近年来，大力发展核电是许多国家在研究本国能源现状和前景之后,所采取的一种比较普遍的基本政策。 1、核能简介 1.1核能的发现 核能的发现凝聚了众多科学家的智慧和汗水。1932年，英国物理学家查德威克发现了中子，为人类提供了打开核能利用大门的一把钥匙，1939 年，费米利用中子轰击铀发现反应能产生中等重量的元素，居里夫人的女儿伊伦·居里进行了类似的研究，但得到了不同的反应产物。德国科学家哈恩重复他们的实验，证实中子轰击铀能产生重量为铀一半的元素，并确定它是钡，他的进一步工作证实了伊伦·居里实验的产物是镧。接着，流亡瑞典的奥地利女科学家迈特纳提出了铀核裂变的概念,并指出裂变能放出能量。为了能持续地放出核能,匈牙利物理学家西拉德最先考虑了链式反应发生的可能性。1939 年约里奥·居里夫妇等人，通过实验发现一个铀核(U - 235)裂变会释放出2—3个中子,用实验证实了链式反应的可能性。1941年12月到1942年12月,费米领导一批物理学家在芝加哥大学斯塔克运动场的西看台下，成功地建造了世界上第一座原子核反应堆，发出了200W的电，解决了受控自持链式反应的众多技术问题，这标志着核能和平利用时代的到来【1】。 1.2核能的利用原理 核能，由于原子核内部结构发生变化而释放出的能量。其是通过转化其质量
甲醇裂解小型制氢企业
利用天然气制氢，存在成本低，规模效应显著等优点，研究和开发更为先 进的天然气制氢新工艺技术是解决廉价氢源的重要保证。天然气作为优质、洁 净的工业能源,在我国能源发展过程中具有重要的战略意义。因为天然气不仅是人们日常生活的重要燃料,同时也是众多化工次产品的基础性原料。很多厂家想要购买制氢设备，一定要选好厂家，因为涉及到安全和各种售后服务问题。 近年来，以风力和太阳能发电为主的新能源发展势头强劲，以化石能源 为主的能源开发利用方式面临挑战，一场历史性的能源变革正在全球范围内 孕育。与人类历史上的前两次能源变革不同，中国有能力成为这轮能源革命 的主要推动者。 人们希望找到将电能储存起来的办法，即在电力富余的时候将其存储， 在电力短缺的时候再释放出来，以满足供需之间实时平衡的需要。 甲醇是最佳的战略储能方式之一 首先，甲醇可以通过传统化石能源清洁化生产制得，也可以通过太阳能、风能等间歇式可再生能源转换获得，还可以利用农作物秸秆、动物粪便和有 机物发酵获得，是可再生以及重复利用，转换氢能的最佳媒介，也是实现国 家中长期储能的大宗化工原料。未来可以直接用空气中的二氧化碳或工厂排 放的二氧化碳生产甲醇。
其次，甲醇对石油的替代使用功能也是足够强大的。甲醇可以以不同成 分混入汽油使用，或者经过简单脱水反应生成二甲醚及甲醇与植物油进行酯 交换反应合成生物柴油，两者都是清洁的柴油代用燃料。所以甲醇基本上可 替代石油加工成为车、船、飞机的动力燃料的补充，而且成本更低。另外， 甲醇可以替代石油，加工成为多种石油化工产品，通过甲醇裂解工艺（MTO 工艺）可以生产混合低碳烯烃（乙烯、丙烯、丁烯等），也可以通过MTP 工艺单独合成丙烯，而低碳烯烃是石油化工的龙头产品，甚至用于生产芳烃（苯、甲苯、二甲苯等）的MTA技术也在研发中，满足现有石油化工的需求。而且甲醇可以直接加工成多种产品，如可以直接作为燃料电池的燃料或 氢的中间储存燃料，它也是传统用来加工甲醛、醋酸、碳酸二甲酯、1,4-丁 二醇、乙炔二醇等大宗化学品的原料，是制造氯甲烷、有机硅产品的中间化 合物，作为溶剂、黏合剂等也有重要作用。 第三，从安全性考虑，甲醇从本质上将对人体是安全可控的。在毒理学中，半数致死量简称LD50,指引起一群实验对象50%个体死亡所需的剂量。LD50的数值越小，表示毒性越强。甲醇的LD50为5628mg/kg,汽油的 LD50为2500mg/kg,由此可见我们随处可见的汽油的毒性是甲醇的2倍以上。甲醇自然存在于人体，含量为0.6毫克/公斤体重，长期在200～ 250ppm甲醇含量的环境中工作无害，甲醇挥发性较低，仅是汽油的30%～60%。甲醇对人体主要的毒害在于误食饮用，对于视力损害严重。但比较容易控制，误饮中毒可以用碳酸氢钠、叶酸、酒精等降低它在体内代谢，所以人们普遍对甲醇为剧毒物质的印象是一种误导。甲醇在环境中也是安全的，甲醇造成火灾、爆炸的可能性远小于汽、柴油，其着火的极限浓度是汽 油的四倍；甲醇泄露的危害也比汽、柴油小，且易于稀释、扑救和降解，长 期储存不易变质。 第四，就环境保护而言，甲醇的环保效能较高。利用甲醇作为燃料的水 氢汽车，实现了零污染物排放，只排放纯净水和少量的二氧化碳，而二氧化 碳又是制甲醇的原料，真正实现了碳循环。 当然，最为重要的还是甲醇作为功能资源储备的经济合理性。从经济、 节能、减排等几个角度综合考察，其效能都很高，只要国家政策鼓励，前景 十分乐观。 水氢技术带人类走入新时代
中国核能行业分析报告2012
中国核能行业分析报告2012 核电站只需消耗很少的核燃料，就可以产生大量的电能，每千瓦时电能的成本比火电站要低20%以上。核电站还可以大大减少燃料的运输量。核电的另一个优势是无污染，几乎是零排放，对于环境压力较大的中国来说，符合能源产业的发展方向。 日本福岛核事故一周年之际，美国宣布重启核电审批制度。事实上，在经历福岛事件短暂的停滞后，核电正赢得全球范围的复苏势头。2012年7月5日，日本国会福岛核电站事故独立调查委员会公布最终调查报告，首次将这起牵动全球的核泄漏事故定性为“人祸”，而非天灾。报告称“在3月11日那天，福岛第一核电站已处于脆弱状态，无法承受地震和海啸冲击”。 国内方面，随着2011年我国核电安全大检查告一段落，调查结论认为国内已运行和在建核电项目的安全有保障。 1月16日，国务院总理温家宝在世界未来能源峰会上对核电也做出了积极的表态。两会期间，有多位核电界权威人士发言透露，核安全规划即将出台，今年将恢复核电站项目的审批。一系列积极的政策信号，使得业内对我国核电项目审批开闸的预期愈发强烈。2012年5月，国务院常务会议审议通过了《关于全国民用核设施综合安全检查情况的报告》和《核安全与放射性污染防治“十二五”规划及2020年远景目标》。 一、我国核电概况 1、行业现状 2008年，中国新核准14台百万千瓦级核电机组，核准在建的核电机组24组，总装机容量达2540万千瓦，是世界上核电在建规模最大的国家。2009年，我国11台在役核电机组继续保持安全稳定运行，总装机容量为908万千瓦。全年累计发电量692.63亿千瓦时，发电设备利用小时7914小时，平均负荷因子达到90.34%，均创历史新高。2010年9月，随着岭澳核电二期一号机组顺利投产，我国核电装机容量突破1000万千瓦。2009年我国能源消费量已达31亿吨标准
能的开发和利用(知识总结)
能的开发和利用 一、能源家族核能 1、能源家族 (1)一次能源和二次能源 ①一次能源：可以能源。如化石能源、风能、太阳能、地热能、核能、生物质能等。 ②二次能源：无法从自然界获取，必须通过才能得到的能源。如电能等。 (2)可再生能源和不可再生能源 ①可再生能源：在自然界可以不断再生并有规律地得到补充的能源，叫做可再生能源。如太阳能、能、能、海洋能、能等。 ②不可再生能源：经过千百万年形成的、不可能在短期内从自然界得到补充的能源。如煤炭、石油、、核燃料等。 2、核能 (1)原子、原子核：原子由和 (带负电)组成，原子核由(不带电)和质子(带正电)组成。 (2)核能：原子核分裂或聚合时释放出的能量。 (3)核变：用中子轰击较重的原子核，使其裂变为较轻原子核的一种核反应。 (4)核变：使较轻原子核结合成为较重的原子核的一种核反应。 (5)核能的优点和可能带来的问题 ①核能的优点：核能将是继石油、煤和天然气之后的主要能源。利用核能发电不仅可以节省大量的煤、石油等能，而且用料省，运输方便。核电站运行时不会产生二氧化碳、二氧化硫和粉尘等对大气和环境污染的物质，核电是一种比较清洁的能源。 ②利用核能可能带来的问题：如果出现核泄漏会造成严重的放射性环境污染。 二、太阳能 1、太阳能是巨大的“核能火炉”，因为在太阳内部，氢原子核在超高温下发生，会释放出巨大的核能。 2、太阳能是人类能源的宝库，我们所使用的一次性能源主要来源于太阳能。 3、太阳能的利用 (1)直接利用：①将光能转化为能加以利用，如太阳能热水器；②将光能转化为能加以利用，如太阳能电池等。 (2)间接利用：储存在化石燃料中的太阳能。 4.利用太阳能的优缺点 (1)优点：清洁、安全、无污染、环保、方便、经济、不受地域限制、取之不尽，用之不竭、节省地球资源等。 (2)缺点：受到天气的限制。 三、能源革命能源与可持续发展
甲醇裂解制氢资料
甲醇裂解制氢技术综述 【关键词】甲醇裂解制氢 【摘要】氢气在工业上有着广泛的用途。近年来，由于精细化工、蒽醌法制双氧水、粉末冶金、油脂加氢、林业品和农业品加氢、生物工程、石油炼制加氢及氢燃料清洁汽车等的迅速发展，对纯氢需求量急速增加。 甲醇蒸汽转化制氢和二氧化碳技术 １前言 氢气在工业上有着广泛的用途。近年来，由于精细化工、蒽醌法制双氧水、粉末冶金、油脂加氢、林业品和农业品加氢、生物工程、石油炼制加氢及氢燃料清洁汽车等的迅速发展，对纯氢需求量急速增加。 对没有方便氢源的地区，如果采用传统的以石油类、天然气或煤为原料造气来分离制氢需庞大投资，“相当于半个合成氨”，只适用于大规模用户。对中小用户电解水可方便制得氢气，但能耗很大，每立方米氢气耗电达～6度，且氢纯度不理想，杂质多，同时规模也受到限制，因此近年来许多原用电解水制氢的厂家纷纷进行技术改造，改用甲醇蒸汽转化制氢新的工艺路线。 西南化工研究设计院研究开发的甲醇蒸汽转化配变压吸附分离制氢技术为中小用户提供了一条经济实用的新工艺路线。第一套600Nm3/h制氢装置于1993年7月在广州金珠江化学有限公司首先投产开车，在得到纯度99.99%氢气同时还得到食品级二氧化碳，该技术属国内首创，取得良好的经济效益。此项目于93年获得化工部优秀设计二等奖、94年获广东省科技进步二等奖。 ２工艺原理及其特点 本工艺以来源方便的甲醇和脱盐水为原料，在220～280℃下，专用催化剂上催化转化为组成为主要含氢和二氧化碳转化气，其原理如下： 主反应：CH3OH＝CO＋2H2 +90.7 KJ/mol CO＋H2O＝CO2＋H2 -41.2 KJ/mol 总反应：CH3OH＋H2O＝CO2＋3H2 +49.5 KJ/mol 副反应：2CH3OH＝CH3OCH3＋H2O -24.9 KJ/mol CO＋3H2＝CH4＋H2O -+206.3KJ/mol 上述反应生成的转化气经冷却、冷凝后其组成为 H2 73～74％ CO2 23～24.5％ CO ～1.0％ CH3OH 300ppm H2O 饱和
新能源的开发和利用
新能源的开发和利用 教学目的 1.使学生了解开发利用新能源的必要性与可行性以及几种新能源的性能。 2.通过对常规能源与新能源的分类和比较，提高学生分析问题的能力。 3.在学习新能源知识的基础上，培养同学初步建立要珍惜能源资源，努力开发新能源的思想，激励他们树立自觉学习科学技术的决心。 课型讲授新课。 教学方法讲述与问答相结合的方法。 教学重点和难点重点是新能源开发利用的必要性与可行性，难点是新能源的特点。 教学用具自制投影片（或画片）：①火电站与核电站一日燃料运量的比较；②太阳灶；③荷兰风车；④风力发电装置；⑤沼气池。 教学提纲 第五节新能源的开发利用 一、人类为什么要寻找新能源 1.能源及分类 2.人类为什么要开发新能源 二、主要新能源介绍 1.核能
2.太阳能 3.风能 4.生物能 教学过程 引入新课你知道我国建设和建成的两个核电站在哪里吗？（浙江杭州湾附近的秦山核电站和广东大亚湾核电站）。 核能是人类新近利用的一种新能源，我国正在积极研究核能。人类为什么要寻找和研究这些新能源呢？今天我们就来探讨新能源的开发利用。 第五节新能源的开发利用（板书） 一、人类为什么要寻找新能源（板书） [提问] 请问，能源在生产生活中的主要用途是什么？（提供热能和动力。） [提问] 你知道我国目前广泛使用的能源有哪些吗？（煤、石油、天然气、木材、水能等。） [教师总结] 像煤、石油、天然气等矿产燃料以及水能资源，是目前人类广泛应用的能源，在技术上也比较成熟，我们称之为常规能源。 [提问] 除这些常规能源外，你能说出哪些目前人类正在积极研制或很有利用前途的其他能源？（核能、太阳能、潮汐、地热、生物能等。） [教师总结] 像刚才同学所列举的这些刚开始利用或正在积极研究、有待推广的能源，我们称之为新能源。 所以，我们可以把能源分成两类： 1.能源及分类（板书）