绿色化学与化工技术进展.ppt

关于绿色化学与化工技术进展
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第一页，讲稿共五十三页哦
环境治理的历史回顾
★ 20世纪40~50年代
—— 稀释废物
★ 20世纪60~70年代
—— 废物后处理
★ 20世纪90年代
(一)大力开发医药等精细化工产品 “原子经济”反应，力争实现废物“零排放”
Barry Trost：原子经济性(Atom Economy)概念
A ＋ B C ＋ D
A ＋ B C ＋
产物
废物或副产物
废物
为零
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工业部门
每吨产品排放的废物（吨/吨）
炼油
~
大宗化学品
1~5
精细化工
5~20
制药
25~100
不同工业部门生产中的废物排放量
制药、精细化工——更需开发原子经济反应
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第一步
第二步
第三步
第四步
第五步
第六步
布洛芬
Boots公司的Brown方法
原子经济性
~40%
布洛芬—镇静、止痛药的生产
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第一步
第二步
第三步
BHC公司新发明的绿色方法
简单
多了！
原子经济性
~99%
(包括醋酸)
获1997年美国总统
“绿色化学挑战奖”
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传统工艺
3-氯过苯甲酸氧化剂，原子经济性42%，产生3-氯苯甲酸废物
绿色工艺
负载锡的沸石催化剂，过氧化氢氧化剂，原子经济性86%，副产物只有水
Baeyer-Villiger反应
——用于生产医药、塑料添加剂
O
+
C
l
O
O
O
H
O
O
+
C
l
O
H
O
锡/沸石
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医药、农药、功能化学品的研究
——绿色化学最活跃的前沿领域
大力研究原子经济反应和手性合成等
医药、农药等产品要引进多种官能团和调整化学结构，生产往往经过多步反应，需要配套开发技术，才能推向工业化
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(二)大宗有机化工产品的第二 代绿色生产技术正在开发
烃类氧化的“原子经济”反应正在改进
替代剧毒光气等原料的绿色技术，研究降低成本
开发新一代苯与烯烃烷基化无毒无害固体酸催化剂
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烃类氧化的“原子经济”反应正在改进
20世纪80年代发明钛硅分子筛作为催化剂
采用H2O2为氧化剂
实现下列“原子经济”反应
丙烯环氧化制环氧丙烷
环己酮氨氧化制环己酮肟
苯酚氧化制对苯二酚
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丙烯环氧化制环氧丙烷
次氯酸
石灰
废渣 污水
传统工艺—氯醇法：原子经济性=31%
绿色工艺—钛硅分子筛催化：原子经济性=76%
1- 氯丙醇
2- 氯丙醇
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目前针对烃类催化氧化的不足，又有了新进展
降低H2O2费用
原位H2、O2合成H2O2，与丙烯环氧化集成
新氧化剂—异丙苯过氧化物
新氧化催化材料
Sn/沸石
有机氮络合Fe2+系催化剂
含钨的金属簇相转移催化剂
……
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烃类催化氧化生产大宗有机化学品的原子经济反应
分析我国已开发技术的不足
参照国外新研究动向
力争开发下一代绿色技术
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替代剧毒光气等原料的绿色技术需要降低成本
1984年印度博帕尔光气泄漏事件
2000年罗马尼亚一家工厂的氰化物泄漏到多瑙河支流事件
造成人身伤亡、生态环境严重破坏
需要开发绿色技术
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替代光气制造异氰酸酯工艺
伯胺和二氧化碳或碳酸二甲酯反应
伯胺和一氧化碳进行氧化羰化
硝基苯和一氧化碳羰基化
正在小试、中试，比光气法生产
成本高10％，需要降低成本
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甲基丙烯酸甲酯的生产工艺
传统工艺
绿色工艺
47%原子经济性
100%原子经济性
投资、成本低
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对于替代剧毒光气、氢氰酸等原料的制造大宗有机化学品
需要努力开发低成本技术，形成规模经济的生产厂以利竞争
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开发新一代苯与烯烃烷基化无毒无害固体酸催化剂
工艺
传统工艺
绿色工艺
乙烯与苯烷基化
AlCl3
ZSM-5气相法
USY、液相法
丙烯与苯烷基化
AlCl3
、MCM-22
液相法
长链烯烃与苯
烷基化
HF
固体酸-固定床
传统AlCl3、HF催化剂的缺点：腐蚀设备，危害人身健康