化学工艺学第9章--绿色化学化工概论

1、整理ppt第第9 9章章 绿色化学化工概论绿色化学化工概论整理ppt2主要内容主要内容9.1 9.1 绿色化学化工的基本概念绿色化学化工的基本概念 9.1.1 9.1.1 绿色化学化工的定义及特点绿色化学化工的定义及特点 9.1.2 9.1.2 绿色化工过程绿色化工过程 9.1.3 9.1.3 绿色化学原则绿色化学原则9.2 9.2 绿色化学工艺的途径及实例绿色化学工艺的途径及实例 9.2.1 9.2.1 绿色化学工艺的途径绿色化学工艺的途径 9.2.2 9.2.2 绿色化工过程实例绿色化工过程实例整理ppt39.1 9.1 绿色化学化工的基本概念绿色化学化工的基本概念当代当代全球环境十大问题

2、全球环境十大问题：大气污染；臭氧层破坏；：大气污染；臭氧层破坏；全球变暖；海洋污染；淡水资源紧张和污染；生物全球变暖；海洋污染；淡水资源紧张和污染；生物多样性减少；环境公害；有毒化学品和危险废物；多样性减少；环境公害；有毒化学品和危险废物；土地退化和沙漠化；森林锐减。土地退化和沙漠化；森林锐减。 - - 直接直接/ /间接与化学化工相关。间接与化学化工相关。化学工业的化学工业的可持续发展之路可持续发展之路在于：在建立与资源能在于：在建立与资源能源集约化相适应的化工技术体系的基础上，通过制源集约化相适应的化工技术体系的基础上，通过制定合理的产业政策和技术路线，发展清洁生产和资定合理的产业政策和技

3、术路线，发展清洁生产和资源综合利用，以达到节约资源、能源、保护环境，源综合利用，以达到节约资源、能源、保护环境，提高产业综合效益的目的。提高产业综合效益的目的。整理ppt49.1 9.1 绿色化学化工的基本概念绿色化学化工的基本概念绿色化学与化工绿色化学与化工是是2121世纪化学工业可持续发展的科世纪化学工业可持续发展的科学基础，其学基础，其目的目的是将现有化工生产的技术路线从是将现有化工生产的技术路线从“先污染，后治理先污染，后治理”改变为改变为“从源头上根治污染从源头上根治污染”。 整理ppt59.1 9.1 绿色化学化工的基本概念绿色化学化工的基本概念从环境友好的观点出发，绿色化学与化工

4、是利用现从环境友好的观点出发，绿色化学与化工是利用现代科学技术的原理和方法，减少或消灭对人类健康、代科学技术的原理和方法，减少或消灭对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、助剂、产物、副产物等的使用和产生，突出从源头助剂、产物、副产物等的使用和产生，突出从源头上根除污染，研究环境友好的新原料、新反应、新上根除污染，研究环境友好的新原料、新反应、新过程、新产品、实现化学工业与生态协调发展的宗过程、新产品、实现化学工业与生态协调发展的宗旨。旨。 9.1.1 9.1.1 绿色化学化工的定义及特点绿色化学化工的定义及特点整理ppt6绿色化学的

5、绿色化学的主要特点主要特点：原子经济性原子经济性，即在获取新物，即在获取新物质的转化过程中充分利用每个原子，实现质的转化过程中充分利用每个原子，实现“零排零排放放”，因此可以充分利用资源，又不产生污染。，因此可以充分利用资源，又不产生污染。 绿色化学绿色化学VSVS环境治理环境治理: : 源头防止污染源头防止污染VSVS末端治理末端治理9.1.1 绿色化学化工的定义及特点绿色化学化工的定义及特点9.1 9.1 绿色化学化工的基本概念绿色化学化工的基本概念9.1.1 9.1.1 绿色化学化工的定义及特点绿色化学化工的定义及特点整理ppt9.1.2 绿色化工过程绿色化工过程评价化学过程的标准：评价

6、化学过程的标准： 选择性（选择性（S）或或产率（产率（Y）零排放零排放原子经济性原子经济性环境因子环境因子9.1 9.1 绿色化学化工的基本概念绿色化学化工的基本概念9.1.2 9.1.2 绿色化工过程绿色化工过程整理ppt（1 1）原子经济性）原子经济性9.1 9.1 绿色化学化工的基本概念绿色化学化工的基本概念9.1.2 9.1.2 绿色化工过程绿色化工过程整理ppt原子经济性原子经济性： 衡量所有反应物转变为最终产物的量度。如衡量所有反应物转变为最终产物的量度。如果所有的反应物都被完全结合到产物中，则合成果所有的反应物都被完全结合到产物中，则合成反应是反应是100%100%的原子经济性。

7、的原子经济性。理想的原子经济性反应理想的原子经济性反应： 不用保护基团，无副产物。不用保护基团，无副产物。 加成反应和分子重排反应等是绿色反应，而加成反应和分子重排反应等是绿色反应，而消去反应和取代反应等原子经济性较差。消去反应和取代反应等原子经济性较差。 （1 1）原子经济性）原子经济性9.1 9.1 绿色化学化工的基本概念绿色化学化工的基本概念9.1.2 9.1.2 绿色化工过程绿色化工过程整理ppt10复杂反应：复杂反应：A+B C+D F+G HC+D E H+I J E+ J PAE=Mr,P/(Mr,A+Mr,B+Mr,F+Mr,G+Mr,I) x 100% 分析清楚分析清楚原料（

8、反应物）、最终产物（目标原料（反应物）、最终产物（目标产物）产物）是什么；中间产物忽略。是什么；中间产物忽略。（1 1）原子经济性）原子经济性9.1 9.1 绿色化学化工的基本概念绿色化学化工的基本概念9.1.2 9.1.2 绿色化工过程绿色化工过程整理ppt11 原子经济性是绿色化学的重要原理之一，是化原子经济性是绿色化学的重要原理之一，是化学家和化学工程师们用以指导其工作的主要尺度之学家和化学工程师们用以指导其工作的主要尺度之一。一。 通过对化学工艺过程的计量分析，合理设计有通过对化学工艺过程的计量分析，合理设计有机合成反应过程，提高反应的原子经济性，可以节机合成反应过程，提高反应的原子经

9、济性，可以节省资源和能源，提高化工生产过程的效率。省资源和能源，提高化工生产过程的效率。 （1 1）原子经济性）原子经济性9.1 9.1 绿色化学化工的基本概念绿色化学化工的基本概念9.1.2 9.1.2 绿色化工过程绿色化工过程整理ppt12 环境因子（环境因子（environmental factor，E因子因子）是）是荷兰有机化学教授荷兰有机化学教授R.A.Shedom在在1992年提出年提出的一个量度标准，定义为每产出的一个量度标准，定义为每产出1kg目标产物所目标产物所产生的废弃物的产生的废弃物的kg数，即将反应过程中的废弃数，即将反应过程中的废弃物总量除以产物量。物总量除以产物量。

10、 （2 2）环境因子）环境因子9.1 9.1 绿色化学化工的基本概念绿色化学化工的基本概念9.1.2 9.1.2 绿色化工过程绿色化工过程整理ppt13式中：废弃物是指目标产物以外的所有副产物。式中：废弃物是指目标产物以外的所有副产物。 由上式可见，其值越大，意味着废弃物越多，由上式可见，其值越大，意味着废弃物越多，对环境的负面影响就越大。对环境的负面影响就越大。 （2 2）环境因子）环境因子9.1 9.1 绿色化学化工的基本概念绿色化学化工的基本概念9.1.2 9.1.2 绿色化工过程绿色化工过程整理ppt14表表9-1 不同化工行业的不同化工行业的E因子因子比较比较E因子化工行业化工行业产

11、量规模产量规模/（t/a）/（kg副产物副产物/kg产物）产物）石油炼制石油炼制106108约约0.1大宗化工产品大宗化工产品104106 80时，时，H2O2分解显著，分解显著，S、Y都有所下降。都有所下降。9.2 9.2 绿色化学工艺的途径及实例绿色化学工艺的途径及实例9.2.2 9.2.2 绿色化工过程实例绿色化工过程实例一、环己酮肟的绿色生产工艺一、环己酮肟的绿色生产工艺（3）环己酮肟化反应条件）环己酮肟化反应条件 反应温度：权衡反应温度：权衡S、Y和和H2O2利用率利用率整理ppt36 压力：压力： 常压下反应可进行；常压下反应可进行； 加压可加压可氨的溶解度，氨的溶解度，氨氨/环己

12、酮摩尔比，对环己酮摩尔比，对S、Y有利。常用有利。常用p=0.180.3MPa。9.2 9.2 绿色化学工艺的途径及实例绿色化学工艺的途径及实例9.2.2 9.2.2 绿色化工过程实例绿色化工过程实例一、环己酮肟的绿色生产工艺一、环己酮肟的绿色生产工艺（3）环己酮肟化反应条件）环己酮肟化反应条件整理ppt37 原料配比原料配比 氨水氨水/环己酮环己酮=2/1 氨水易挥发，且过量有助于羟胺生成氨水易挥发，且过量有助于羟胺生成 过氧化氢过氧化氢/环己酮环己酮=（1.11.2）/1 过氧化氢易分解；过氧化氢易分解； 过多过氧化氢分解导致环己酮肟深度氧化等副反应过多过氧化氢分解导致环己酮肟深度氧化等副

13、反应9.2 9.2 绿色化学工艺的途径及实例绿色化学工艺的途径及实例9.2.2 9.2.2 绿色化工过程实例绿色化工过程实例一、环己酮肟的绿色生产工艺一、环己酮肟的绿色生产工艺（3）环己酮肟化反应条件）环己酮肟化反应条件整理ppt389.2 9.2 绿色化学工艺的途径及实例绿色化学工艺的途径及实例9.2.2 9.2.2 绿色化工过程实例绿色化工过程实例二、苯与乙烯烷基化制备乙苯二、苯与乙烯烷基化制备乙苯 整理ppt39表表9-3 分别以分别以AlCl3和固体酸为催化剂的生产方法对比和固体酸为催化剂的生产方法对比以以AlCl3为催化剂的生产方法为催化剂的生产方法以固体酸为催化剂的生产方法以固体酸为催化剂的生产方法无水无水AlCl3法法均相均相AlCl3法法气相法气相法液相法液相法原料要求原料要求