绿色化学与化工技术的进展49.ppt

绿色化学与化工技术的进展49
绿色化学的主要内容
无毒无害原料
可再生资源
环境友好产品
回归自然
废物回收利用
无毒无害
催化剂
无毒无害
溶剂
原子经济反应
8
绿色化学的12条原则
1、
22
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
23
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
24
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
25
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
26
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，危害人身健康和社区安全，废水、废渣污染环境
27
开发新一代芳烃烷基化固体酸催化剂
分子筛固体酸催化剂
环境友好，但是：酸强度低，分布不均，酸中心少；因而，反应温度和压力高，产品杂质增多
为克服上述缺点，下一代固体酸催化剂
杂多酸、包裹型液体酸、Nafion/SiO2复合材料、纳米分子筛复合材料、离子液体等
28
开发新一代苯与烯烃烷基化无毒无害固体酸催化剂
加快已有基础的负载型杂多酸的开发
利用悬浮催化蒸馏等新工艺
力争开发具有中国特色的独特先进新催化剂和工艺
继续研究纳米分子筛复合材料、离子液体等新催化材料
29
（三）超临界二氧化碳代替有毒、有害溶剂正在推广应用
挥发性有机溶剂有广泛用途
涂料和油漆的溶剂
泡沫塑料的发泡剂
微电子器件等的精密清洗
服装干洗的清洗剂
化工生产过程中作为溶剂
挥发性有机溶剂对环境的危害
形成光化学烟雾
引起和加剧多种呼吸系统疾病，增加癌症发病率
导致谷物减产、橡胶硬化等，每年造成大量损失
二氟二氯甲烷等破坏地球大气中的臭氧层
30
超临界二氧化碳溶剂的优点
二氧化碳在常温下是气体，无色、无味、不燃烧、化学性质稳定
不会形成光化学烟雾，也不会破坏臭氧层
来源丰富，价格低廉
超临界二氧化碳可很好地溶解一般有机化合物
31
用超临界二氧化碳代替挥发性有机溶剂的应用
替代机械、电子、医药和干洗等行业中普遍采用的挥发性有机清洗剂
代替氟氯烃作泡沫塑料的发泡剂
超临界CO2为溶剂，生产氟化物单体和聚合物
32
超临界二氧化碳代替有毒、有害溶剂的发展
利用我国合成氨厂、炼油厂中制氢装置大量排放的CO2，开发（或引进） 超临界CO2技术在房屋装修、泡沫塑料生产、服装干洗等中应用，形成新兴产业。
33
（四）利用可再生资源生产大宗有机化工产品方兴未艾
以植物为主的生物质资源是一个可再生的巨大资源宝库，利用可再生资源可以消除污染，用之不竭，实现可持续发展
开发生物催化技术是关键
34
国外生物技术生产大宗化工产品已取得突破
Du Pont和 Genecor International等合作建成由玉米生产1，3―丙二醇(PDO)装置，成本比化学法低15％
Cargill―DOW公司正在建设一个14万t/a的聚乳酸工厂，用于生产塑料、纤维
35
从生物质原料所制产品的目标
产品种类
生物质原料产品所占比例，%
当前
2020年
2090年
液体燃料
1~2
10
50
有机化学品
10
25
90
美国国家研究委员会
（National Research Council)
36
利用可再生资源生产大宗有机化工产品的研究
可再生植物原料中现在使用的葡萄糖，正在开发低成本的蔗糖，最后使用木质素纤维
生物催化、化学法的组合
组织多学科合作，加强研究
37
（五）工农结合, 生产超清洁生物柴油
生物柴油的特点
减少汽车尾气中SOx和颗粒物排放
整个过程少排放CO2，减少温室效应
本身无毒、无害，能自行分解回归自然
具有一定的润滑性，从而延长机动车的寿命
燃烧热值稍低，倾点较高，影响低温启动
38
生物柴油的制造
植物油与甲醇（乙醇）酯交换制得
棉籽油、棕榈油、椰子油、菜籽油、野生植物油以及海藻等
化学法
液碱催