第四章清洁生产

1、化工环境保护技术化工环境保护技术第四章第四章 化工清洁生产概要化工清洁生产概要清洁生产概念的提出清洁生产概念的提出清洁生产清洁生产直接排放稀释排放末端治理时间工业发展自然稀释扩散污染控制清洁生产工业生态学可持续发展通向可持续发展的不同阶段原料采集原料采集资源资源加工制作加工制作原料原料产品产品运销运销商品商品消费使用消费使用废品废品处置处置排入环境排入环境能量能量产品的生命周期：从摇篮到坟墓产品的生命周期：从摇篮到坟墓处 置消 费 使 用运 销废 品产 品原 料资 源加 工开 采 采 集退 役 、 处 置维 护 、 改 扩 建生 产 、 制 作建 设设 备土 地设 计勘 察 、 选 址规 划

2、清洁生产与末端处理清洁生产与末端处理末端处理末端处理：被动地在污染物产生之后方寻求解决：被动地在污染物产生之后方寻求解决清洁生产清洁生产：积极主动地以防范于未然的态度，及各种：积极主动地以防范于未然的态度，及各种技术、方法，减少或消弭污染物的产生；强调产品生技术、方法，减少或消弭污染物的产生；强调产品生命周期分析、现场物质回流再利用、持续性改进及逻命周期分析、现场物质回流再利用、持续性改进及逻辑思维、态度的改变辑思维、态度的改变 清洁生产与末端治理思路上的差异末端处理末端处理清洁生产清洁生产目的是达到官方颁布的污染物排放标准目的是达到官方颁布的污染物排放标准 企业不断追求达到更高标准的过程企业

3、不断追求达到更高标准的过程生产过程的废弃物必须进行最终处置生产过程的废弃物必须进行最终处置改进生产过程并使之成为封闭连续改进生产过程并使之成为封闭连续的回路的回路设施的建设和运行需较大成本设施的建设和运行需较大成本可节省成本可节省成本对个别问题的一次解决，并且多为单一对个别问题的一次解决，并且多为单一介质的解决介质的解决整体且持续的改进过程，为多介质整体且持续的改进过程，为多介质问题的解决问题的解决通常由专家来解决，且常常个人即可解通常由专家来解决，且常常个人即可解决决团队方式，每个人都发挥作用，伙团队方式，每个人都发挥作用，伙伴关系是必须的伴关系是必须的清洁生产与末端治理思路上的差异末端处理

4、末端处理清洁生产清洁生产被动地在污染及废弃物已经产生后被动地在污染及废弃物已经产生后才寻求解决才寻求解决主动参与并避免污染及废弃物的产生主动参与并避免污染及废弃物的产生污染物由废弃物处理的设备和方法污染物由废弃物处理的设备和方法来控制来控制从源头直接消灭环境问题从源头直接消灭环境问题效果主要依赖对现有处理技术的改效果主要依赖对现有处理技术的改进进 涉及到新的实务、态度、管理技巧，并涉及到新的实务、态度、管理技巧，并可刺激科技进步可刺激科技进步与产品质量无关与产品质量无关产品质量不但要满足顾客的要求，还要产品质量不但要满足顾客的要求，还要使其对环境和人类健康的不利影响最小使其对环境和人类健康的不

5、利影响最小化化环境保护：清洁生产 末端治理两者构成了环境保护的整体相辅相成，相互弥补优先选择清洁生产，然后选择末端治理为什么推行清洁生产我国存在着十大环境问题环境问题仍然很严重 1 1、大气污染日益严重；、大气污染日益严重；2 2、垃圾围城现象普遍；、垃圾围城现象普遍；3 3、水土流失难以遏制；、水土流失难以遏制；4 4、濒危物种生存环境缩小；、濒危物种生存环境缩小；5 5、耕地资源逐年减少；、耕地资源逐年减少；6 6、水域污染问题突出；、水域污染问题突出；7 7、噪声污染普遍超标；、噪声污染普遍超标；8 8、沙漠化不断扩大；、沙漠化不断扩大；9 9、水资源呈现短缺；、水资源呈现短缺；1010

6、、森林资源供不应求、森林资源供不应求 年水环境COD容量与实际排放量的比较 资料来源：国家环保总局，2004800万吨1445万吨环境容量实际排放量年SO2环境容量和实际排放量的比较 资料来源：国家环保总局，2004我国我国1200万吨1995.1万吨环境容量实际排放量我国生产单位产值所排放的污染物比发达国家要多 我国生产单位GDP与发达国家的比较国国 家家美国美国加拿大加拿大日本日本澳大利澳大利亚亚SOSO2 2排放强度排放强度(kg/(kg/千美元千美元GDP)GDP)2.32.33.73.70.30.34.74.7氮氧化物排放强度氮氧化物排放强度(kg/(kg/千美元千美元GDP)GDP

7、)2.72.72.92.90.60.65.55.5国国 家家法国法国德国德国OECDOECD中国中国SOSO2 2排放强度排放强度(kg/(kg/千美元千美元GDP)GDP)0.80.80.70.72.02.018.518.5氮氧化物排放强度氮氧化物排放强度(kg/(kg/千美元千美元GDP)GDP)1.41.41.01.02.12.116.616.6我国生产单位产值所消耗的能源比发达国家要高中国与发达国家能源消耗比较国国 家家日日本本意大意大利利法法国国德德国国英英国国美美国国加拿加拿大大中国中国1 1美元所消美元所消耗的能源耗的能源1.01.01.331.331.51.51.51.52.1

8、2.17 72.62.67 73.503.5011.511.5注：以日本为基数注：以日本为基数1.001.00资料来源：中国科学院可持续发展研究组，资料来源：中国科学院可持续发展研究组，20002000年中国可年中国可持续发展战略研究持续发展战略研究。第一节第一节 清洁生产进展清洁生产进展v一一 清洁生产的定义清洁生产的定义19841984年联合国欧洲经济委员会在塔什干召开的国际年联合国欧洲经济委员会在塔什干召开的国际会议上给了无废工艺相当好的有深度的定义：会议上给了无废工艺相当好的有深度的定义： “ “无废工艺无废工艺乃是这样一种生产产品的方法（流乃是这样一种生产产品的方法（流程、企业、地区

9、程、企业、地区- -生产综合体），借助这一方法，生产综合体），借助这一方法，所有的原料和能量在所有的原料和能量在原料原料生产生产消费消费二次原料二次原料的的循环中得到最合理和综合的利用，同时对环境的任循环中得到最合理和综合的利用，同时对环境的任何作用都不致破坏它的正常功能何作用都不致破坏它的正常功能”。 1989 1989年联合国环境规划署推出了年联合国环境规划署推出了清洁生产计划清洁生产计划，在全球范围年提，在全球范围年提倡推行清洁生产。联合国环境规划署倡推行清洁生产。联合国环境规划署对清洁生产的定义是：对清洁生产的定义是： “清洁生产清洁生产是将综合性、预防性的环境战略持续地应是将综合性、

10、预防性的环境战略持续地应用于生产过程、产品和服务中，以提高效率和降低对用于生产过程、产品和服务中，以提高效率和降低对人类和环境的危害。人类和环境的危害。 对对生产过程生产过程来讲，清洁生产指节约能源和原材来讲，清洁生产指节约能源和原材料，淘汰有害原材料，减少污染物和废物的排放和料，淘汰有害原材料，减少污染物和废物的排放和它们的有害性。它们的有害性。 对对产品产品来说，清洁生产指降低产品整个产品生来说，清洁生产指降低产品整个产品生命周期（包括从原材料的生产到生命终结的处置）命周期（包括从原材料的生产到生命终结的处置）对环境的有害影响。对环境的有害影响。 对对服务服务来说，清洁生产指将预防性的战略

11、结合来说，清洁生产指将预防性的战略结合到设计和提供的服务中。到设计和提供的服务中。” 我国的我国的中华人民共和国清洁生产促进法中华人民共和国清洁生产促进法中中定义清洁生产：不断采取改进设计、使用清洁的能定义清洁生产：不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料，采用先进的工艺技术与设备，改善管理、源和原料，采用先进的工艺技术与设备，改善管理、综合利用等措施，从源头削减污染，提高资源利用综合利用等措施，从源头削减污染，提高资源利用率，减少或避免生产、服务和产品使用过程中的污率，减少或避免生产、服务和产品使用过程中的污染的产生和排放，以减轻或者消除对人类健康和环染的产生和排放，以减轻或者消除对人类健康和

12、环境的危害境的危害是一个是一个为改进为改进清清 洁洁 生生 产产 预防的预防的综合的综合的持续的持续的替代原理替代原理节约资源节约资源源削减源削减 为环境设计为环境设计战战 略略 服服 务务产产 品品生产过程生产过程 生态效率生态效率 增加竞争力增加竞争力改善环境行为并降低费用改善环境行为并降低费用 减少风险减少风险以提高以提高促进促进实施清洁生产的实施清洁生产的核心问题核心问题有两个：有两个：v一是资源、能源的利用水平是否提高；一是资源、能源的利用水平是否提高；v二是污染物的产生量与排放量是否减少。二是污染物的产生量与排放量是否减少。 清洁生产既是一种提高资源效率、减小环境污染清洁生产既是一

13、种提高资源效率、减小环境污染的的工业生产方法工业生产方法，也是一种环境保护和可持续发，也是一种环境保护和可持续发展的概念，还是一种展的概念，还是一种工业生产组织和管理的思路。工业生产组织和管理的思路。二、清洁生产的主要内容二、清洁生产的主要内容v生产清洁的产品生产清洁的产品v采用清洁的生产过程采用清洁的生产过程v使用清洁能源使用清洁能源清 洁 的 能 源 v常规能源的清洁利用；常规能源的清洁利用；v可再生能源的利用；可再生能源的利用；v新能源的利用；新能源的利用； v节能技术节能技术地热地热太阳能的利用清 洁 的 工 艺v采用无毒、无害的原料采用无毒、无害的原料 v低污染工艺低污染工艺 v减少

14、排放减少排放 v物料循环利用物料循环利用 清 洁 的 产 品 绿色产品：绿色产品：从生产到使用乃至回收的整个过程从生产到使用乃至回收的整个过程都符合特定的环境保护要求，对生态环境无害都符合特定的环境保护要求，对生态环境无害或危害极少，以及利用资源再生或回收循环再或危害极少，以及利用资源再生或回收循环再用的产品。用的产品。 日本东京JVC公司的办公室里，一名雇员展示直径8厘米的环保DVD光盘和玉米棒。JVC公司采用科技手段研制出了一系列环保光盘，它们都是由以玉米淀粉为原料制成的塑料加工而成的。绿色产品的环境标志 绿色车辆 绿色电视机绿色电视机 绿色冰箱绿色冰箱 根据经济可持续发展对资源和环境的要

15、求，清洁生产根据经济可持续发展对资源和环境的要求，清洁生产谋求达到两个目标：谋求达到两个目标： （1 1）通过资源的综合利用，短缺资源的代用，二次）通过资源的综合利用，短缺资源的代用，二次能源的利用，以及节能、降耗、节水，合理利用自能源的利用，以及节能、降耗、节水，合理利用自然资源，减缓资源的耗竭，达到自然资源和能源利然资源，减缓资源的耗竭，达到自然资源和能源利用的最合理化。用的最合理化。 （2 2）减少废物和污染物的排放，促进工业产品的）减少废物和污染物的排放，促进工业产品的生产、消耗过程与环境相融，降低工业活动对人类生产、消耗过程与环境相融，降低工业活动对人类和环境的风险，达到对人类和环境

16、的危害最小化以和环境的风险，达到对人类和环境的危害最小化以及经济效益的最大化。及经济效益的最大化。 第二节第二节 化工清洁生产原理与技术化工清洁生产原理与技术一一 化工清洁生产原理化工清洁生产原理v设计、生产安全化学品设计、生产安全化学品v采用无毒、无害的原料采用无毒、无害的原料v尽量使用可再生原料尽量使用可再生原料v设计选择安全高效的化学反应设计选择安全高效的化学反应v采用环境友好的溶剂、助剂、催化剂采用环境友好的溶剂、助剂、催化剂v催化剂使用由于化学试剂催化剂使用由于化学试剂v合理使用和节省能源合理使用和节省能源v预防污染的检测和控制预防污染的检测和控制v预防事故发生的安全化学预防事故发生

17、的安全化学下页下页日本旭化成公司和美国杜邦公司开发了用一氧化日本旭化成公司和美国杜邦公司开发了用一氧化碳和胺直接氧化羰化合成氨基甲酸酯，然后分解碳和胺直接氧化羰化合成氨基甲酸酯，然后分解生成异氰酸酯的方法。生成异氰酸酯的方法。非光气合成异氰酸酯“原子经济性原子经济性”氯醇法(28.4%) CH3CH=CH2 + Cl2 +H2O- CH3CH(OH)CH2Cl + HCl CH3CH(OH)CH2Cl + HCl + Ca(OH)2 + CaCl2液相氧化法(76%) CH3CH=CH2 + H2O2 + 2H2O气相氧化法(100%) CH3CH=CH2 + O2CH3-CH-CH2OCH3

18、-CH-CH2OCH3-CH-CH2O原子节约反应路径：以合成环氧丙烷为例原子节约反应路径：以合成环氧丙烷为例原子利用率原子利用率= =产品分子量产品分子量所有原子分子量之和所有原子分子量之和环己酮肟的合成（拉西法）：环己酮肟的合成（拉西法）： 每生产每生产1t1t己内酰胺就要产生己内酰胺就要产生2.8t2.8t硫酸铵。这样大硫酸铵。这样大量的硫酸铵盐生成是工厂难以处理的问题，同时量的硫酸铵盐生成是工厂难以处理的问题，同时生产过程长、能耗也高生产过程长、能耗也高 。环己酮肟生产新方法环己酮肟生产新方法 意大利埃尼集团采用意大利埃尼集团采用30%30%过氧化氢水溶液过氧化氢水溶液, ,在叔丁醇在

19、叔丁醇等溶液中，以钛硅分子筛（等溶液中，以钛硅分子筛（TS-1TS-1）为催化剂，进行）为催化剂，进行环己酮氨氧化反应环己酮氨氧化反应 。 环己酮转化率环己酮转化率99.9%99.9%，环己酮肟选择性，环己酮肟选择性98.2%98.2%，过氧，过氧化氢利用率为化氢利用率为93.2%93.2%，新的生产过程不生成硫酸铵。，新的生产过程不生成硫酸铵。 按照化学苄氯羰化合成苯乙酸传统方法： 此反应在水和有机物组成的两相体系中进行，加此反应在水和有机物组成的两相体系中进行，加入相转移催化剂四丁基溴化铵等，促进反应加快。入相转移催化剂四丁基溴化铵等，促进反应加快。 用一氧化碳代替氢氰酸不仅避免使用剧毒原

20、料，用一氧化碳代替氢氰酸不仅避免使用剧毒原料，而且原料成本也大大降低。而且原料成本也大大降低。 这一反应不产生对环境有害的物质，反应后除生这一反应不产生对环境有害的物质，反应后除生成氯化钠外，基本上无其他副产物生成。成氯化钠外，基本上无其他副产物生成。紫杉醇紫杉醇(Paclitaxel)的制取的制取n生物直接提取法生物直接提取法n 从太平洋紫杉树皮中提取，含量为从太平洋紫杉树皮中提取，含量为0.0004%0.0004%。树树200200年才成熟，剥皮后致死。年才成熟，剥皮后致死。n 化学合成，由于分子结构复杂，多达化学合成，由于分子结构复杂，多达4040步反应，总收步反应，总收率为率为2%2%

21、。n 半合成路线（美癌症研究中心与半合成路线（美癌症研究中心与BMSBMS公司，公司，19911991）从）从树叶嫩枝中提取树叶嫩枝中提取10-DAB10-DAB（10-10-脱乙酰基卡丁脱乙酰基卡丁），通过化），通过化学合成接上一个侧链制成，需学合成接上一个侧链制成，需1111个反应过程，个反应过程，7 7个分离过个分离过程，污染严重。程，污染严重。n 植物细胞发酵和萃取技术，用糖、氨基酸、微量元植物细胞发酵和萃取技术，用糖、氨基酸、微量元素、维生素做营养物，使紫杉系植物细胞被大量繁殖，素、维生素做营养物，使紫杉系植物细胞被大量繁殖，经色谱法纯化、结晶分离，得紫杉醇。经色谱法纯化、结晶分离，

22、得紫杉醇。超临界二氧化碳中的自由基溴代反应超临界二氧化碳中的自由基溴代反应 甲苯的自由基溴代反应曾用溴和甲苯的自由基溴代反应曾用溴和N-N-溴代琥珀酰亚溴代琥珀酰亚胺胺（ CH2CO2）NBr (NBS)进行过研究进行过研究CH3水水/ /有机两相体系中的烯烃氢甲酰化反应有机两相体系中的烯烃氢甲酰化反应 20 20世纪世纪8080年代以前，这一生产过程是采用溶于有机溶剂的年代以前，这一生产过程是采用溶于有机溶剂的钴或铑络合物作催化剂，在均相催化反应体系中进行的。钴或铑络合物作催化剂，在均相催化反应体系中进行的。 19841984年德国年德国Ruhrchemie AGRuhrchemie AG公

23、司开发成功了在以公司开发成功了在以水溶性铑水溶性铑- -膦络合物膦络合物HRh(CO)(TPPTS)HRh(CO)(TPPTS) TPPTS TPPTS：间：间- -三苯基膦三磺酸钠，三苯基膦三磺酸钠，P(m-CP(m-C6 6H H4 4SOSO3 3Na)Na)3 3 为催化剂的两相体系中，丙烯氢甲酰化合成为催化剂的两相体系中，丙烯氢甲酰化合成丁醛的过程丁醛的过程返回返回R-CH-CH2+H2HRh(CO)(PPh3)3RCH2CH2CHO +R-CH-CHOCH3环境友好工艺与产品的技术环境友好工艺与产品的技术总统绿色化学挑战奖总统绿色化学挑战奖更新合成路线奖更新合成路线奖1996199

24、6MonsantoMonsanto公司公司不以不以HCNHCN为原料，生产氨基二乙酸纳除草剂为原料，生产氨基二乙酸纳除草剂19971997BASFBASF与与HoechstHoechst合营公司合营公司消炎药（消炎药（ibuprofenibuprofen）新工艺，原子利用率从）新工艺，原子利用率从4040808019981998Flexsys AmericaFlexsys America公司公司4 4氨基二苯胺（氨基二苯胺（4 4ADPAADPA）新工艺，用苯胺与硝基苯直接合成，不需加）新工艺，用苯胺与硝基苯直接合成，不需加入氯或溴氧化剂入氯或溴氧化剂19991999LillyLilly实验室

25、实验室抗痉挛药（抗痉挛药（anticonvulsionanticonvulsion）新工艺，避免了大量溶剂使用和污染物产）新工艺，避免了大量溶剂使用和污染物产生，采用生物酶（生，采用生物酶（gosaccharomyces rouxiigosaccharomyces rouxii）固定化催化剂）固定化催化剂20002000Roche ColoradoRoche Colorado公司公司抗病毒药（抗病毒药（gallciclouigallcicloui）新工艺，将反应物和中间产物数量从）新工艺，将反应物和中间产物数量从2222种降低种降低至至1111种，气体排放减少种，气体排放减少6666，固体废物

26、减少，固体废物减少8989，4/54/5中间产物可循环利中间产物可循环利用用更新合成路线奖更新合成路线奖20012001BayerBayer和和Bayer AGBayer AG公司公司可生物降解的螯合剂氨基二琥珀酸盐，可生物降解的螯合剂氨基二琥珀酸盐，100100无废物释放，用作无废物释放，用作助洗剂，漂白稳定剂，肥料添加剂等助洗剂，漂白稳定剂，肥料添加剂等20022002PfizerPfizer公司公司合成合成SertralineSertraline（重要新药（重要新药ZoloftZoloft有效成分）新工艺，有效成分）新工艺，3 3步反应简步反应简化为一步，安全性提高，污染减少化为一步，安

27、全性提高，污染减少20032003sd-chemic Incsd-chemic Inc公司公司固体氧化物催化剂合成的无废水工艺，用于清洁燃料，化学品合固体氧化物催化剂合成的无废水工艺，用于清洁燃料，化学品合成。成。20042004BMSBMS公司公司植物细胞发酵（植物细胞发酵（PCFPCF）和萃取技术，用于）和萃取技术，用于TaxolTaxol（紫杉醇类抗癌药）（紫杉醇类抗癌药）的绿色合成的绿色合成20052005Archer Daniels MidlandArcher Daniels Midland和和NovozgmesNovozgmes公司公司酶催化酯交换法减少食品中反式脂肪酸含量（诱发心

28、脏病）酶催化酯交换法减少食品中反式脂肪酸含量（诱发心脏病）20062006MerckMerck公司公司用用-氨基酸制备氨基酸制备JanuviaJanuviaTMTM的活性成分的新颖的绿色合成路线的活性成分的新颖的绿色合成路线改进溶剂和反应条件奖改进溶剂和反应条件奖19961996DowDow化学公司化学公司用用COCO2 2代替氟氯烃作苯乙烯泡沫塑料发泡剂代替氟氯烃作苯乙烯泡沫塑料发泡剂19971997ImationImation公司（明尼苏达州）公司（明尼苏达州）发明光热法，曝光胶片，显影只需加热，称发明光热法，曝光胶片，显影只需加热，称Dry viewDry view技技术，不需化学显影，

29、定影术，不需化学显影，定影19981998阿贡国家实验室阿贡国家实验室高效，高选择性，乳酸酯工艺，可代替各种溶剂用量的高效，高选择性，乳酸酯工艺，可代替各种溶剂用量的8080，目前美国此类用量为，目前美国此类用量为380380万吨万吨19991999Naclo Chem. CO.Naclo Chem. CO.开发带电聚丙烯酰胺的水基生产过程用于废水处理除去开发带电聚丙烯酰胺的水基生产过程用于废水处理除去悬浮固体及污染物悬浮固体及污染物20002000Bayer Corp. PittsburghBayer Corp. Pittsburgh开发了两组分水性多羟基化合物涂膜技术开发了两组分水性多羟基

30、化合物涂膜技术改进溶剂和反应条件奖改进溶剂和反应条件奖20012001Novezymes Novezymes 公司公司利用果胶裂解酶进行棉纤维润湿脱脂棉的利用果胶裂解酶进行棉纤维润湿脱脂棉的BiopreparationBiopreparation工工艺，纺织厂节水艺，纺织厂节水3030505020022002Cargill DowCargill Dow公司公司聚乳酸（聚乳酸（PLAPLA）绿色生产工艺，产率高，不用有机溶剂可生物）绿色生产工艺，产率高，不用有机溶剂可生物降解降解20032003DuPontDuPont公司公司微生物法生产微生物法生产1 1，3 3丙二醇丙二醇20042004Bu

31、ck manBuck man国际实验室公司国际实验室公司再生低污染物消除的再生低污染物消除的OptimyzeOptimyze酯化酶水解技术酯化酶水解技术20052005BASFBASF公司公司紫外线固化，低挥发有机物（紫外线固化，低挥发有机物（VocsVocs）用于汽车底漆修补）用于汽车底漆修补20062006CodexisCodexis公司公司基于酶催化的过程，改善用于合成基于酶催化的过程，改善用于合成LipitorLipitor的关键构件分子的的关键构件分子的生产过程。生产过程。设计更安全化学品奖设计更安全化学品奖19961996Rohm & Haas Rohm & Haa

32、s 公司公司环境友好海洋生物防腐剂，用于船舶表面防海洋动植物附着，选出环境友好海洋生物防腐剂，用于船舶表面防海洋动植物附着，选出4 4，5 5二氯二氯2 2正辛基正辛基4 4异噻唑啉异噻唑啉3 3酮（酮（DC01DC01）代替三丁基氧化锡）代替三丁基氧化锡（TBTOTBTO）19971997Albright & WilsonAlbright & Wilson公司（弗吉尼亚州）公司（弗吉尼亚州）开发四羟甲级硫酸磷（开发四羟甲级硫酸磷（THPSTHPS）杀生物药剂，它有良性毒理，选择毒性）杀生物药剂，它有良性毒理，选择毒性（对人毒性小）（对人毒性小）19981998RohmRohm

33、和和HaasHaas公司公司开发二酰基肼杀虫剂（开发二酰基肼杀虫剂（ConfirmConfirm），除对毛虫外对所有生物无害），除对毛虫外对所有生物无害）19991999Dow Agro sciences LLCDow Agro sciences LLC（Dow Chem. CODow Chem. CO子公司）子公司）开发开发Spin sadSpin sad高选择性，环境友好杀虫剂，对毛虫，苍蝇高选择性，环境友好杀虫剂，对毛虫，苍蝇有害，而有害，而不影响益虫，环境中不累积，不挥发不影响益虫，环境中不累积，不挥发20002000Dow Agro sciencesDow Agro sciences

34、开发除开发除hexaflumhexaflum的白蚁诱饵，抑制昆虫角质素合成，使其在脱皮时死的白蚁诱饵，抑制昆虫角质素合成，使其在脱皮时死亡，为低害杀虫剂亡，为低害杀虫剂设计更安全化学品奖设计更安全化学品奖20012001PPGPPG工业集团工业集团把阳离子电沉积油漆用于汽车工业，用钇（在地壳中比铅丰富）把阳离子电沉积油漆用于汽车工业，用钇（在地壳中比铅丰富）代替铅，铬，镍而抗腐蚀性强代替铅，铬，镍而抗腐蚀性强20022002Chem. Special-tiesChem. Special-ties公司公司用碱式四元铜盐（用碱式四元铜盐（ASQASQ）替代铬砷合剂（）替代铬砷合剂（CCACCA）作

35、木材防腐剂）作木材防腐剂20032003Shaw Industries IncShaw Industries IncEco- worxEco- worx地毯片，用聚烯烃树脂，尼龙地毯片，用聚烯烃树脂，尼龙-6-6代替传统沥青代替传统沥青-PVC-PVC-聚聚氨酯（氨酯（PUPU）材料，可回用，从）材料，可回用，从“摇篮到摇篮摇篮到摇篮”清洁清洁20042004EngelhardEngelhard公司公司环境友好环境友好Right liftRight lift偶氮颜料，用钙、锶、钡代替铅、铬、镉重偶氮颜料，用钙、锶、钡代替铅、铬、镉重金属金属20052005A. D. MidlandA. D.

36、Midland公司公司非挥发性聚结成膜剂降低乳胶涂料挥发性非挥发性聚结成膜剂降低乳胶涂料挥发性20062006S. C. Johnson & Son (SCJ)S. C. Johnson & Son (SCJ)GreenlistGreenlistTMTM系统，评估其产品中各成分对环境和人类健康的影响，系统，评估其产品中各成分对环境和人类健康的影响，并用于指导指导消费品配方的改进。并用于指导指导消费品配方的改进。小企业奖小企业奖19961996DonlarDonlar公司公司开发两种生产热聚天门冬氨酸代替聚丙烯酸，它可被生物降开发两种生产热聚天门冬氨酸代替聚丙烯酸，它可被生物降解

37、解19971997Legacy SystemLegacy System公司公司开发冷却臭氧过程，除硅晶片上有机物，清洁蚀刻电路板，开发冷却臭氧过程，除硅晶片上有机物，清洁蚀刻电路板，代替溶剂清洗代替溶剂清洗19981998PyrocoolPyrocool技术公司技术公司推出推出PyrocoolFEFPyrocoolFEF灭火剂和制冷剂，环境友好产品灭火剂和制冷剂，环境友好产品19991999BiofineBiofine公司公司废纤维素转化成乙酰丙酸新技术，用于处理造纸废物，垃圾，废纤维素转化成乙酰丙酸新技术，用于处理造纸废物，垃圾，废纸，废木材，产率可达废纸，废木材，产率可达70709090，

38、可代替双酚，可代替双酚A A用于高分用于高分子材料（双酚子材料（双酚A A破坏内分泌系统）破坏内分泌系统）20002000RevlonRevlon公司公司发明发明EnbirogluvEnbirogluv玻璃印花技术，原料不含重金属，成分有可玻璃印花技术，原料不含重金属，成分有可生物降解性，美观耐久生物降解性，美观耐久小企业奖小企业奖20012001EDENEDEN生物子公司生物子公司HarpinHarpin（无毒性蛋白质）技术，用于激发植物自然分泌防御（无毒性蛋白质）技术，用于激发植物自然分泌防御系统，抗病，害虫，已批准使用的系统，抗病，害虫，已批准使用的MessengerMessenger产

39、品已由产品已由4040多种多种农作物证明有效农作物证明有效20022002SC FluidsSC Fluids公司公司超临界超临界COCO2 2用于半导体工业中，洗除光致抗蚀剂用于半导体工业中，洗除光致抗蚀剂20032003Agra Quest IncAgra Quest Inc高效环境友好生物杀真菌剂高效环境友好生物杀真菌剂SerenadelrSerenadelr，用于果园、花园，用于果园、花园20042004JeneilJeneil生物表面活性剂公司生物表面活性剂公司用鼠李糖脂代替传统表面活性剂（天然、低毒），用于餐具用鼠李糖脂代替传统表面活性剂（天然、低毒），用于餐具清洗、肥皂等清洗、肥

40、皂等20052005MetabolixMetabolix公司公司酶催化引入细菌做微型反应器，合成聚羟基脂肪酸酯（酶催化引入细菌做微型反应器，合成聚羟基脂肪酸酯（PHAPHAS S），），生物降解塑料生物降解塑料20062006Arkon Arkon 和和 NuProNuPro技术公司技术公司苯胺印刷工业中对环境安全的溶剂和循环应用方法苯胺印刷工业中对环境安全的溶剂和循环应用方法学术奖学术奖19961996Taxas A & MTaxas A & M大学大学 M.HoltzappleM.Holtzapple教授教授把废生物质转化为饲料，化学品与燃料（用石灰水或高压低把废生物质转化

41、为饲料，化学品与燃料（用石灰水或高压低温液氨处理纤维素使膨化，再酶降解）温液氨处理纤维素使膨化，再酶降解）19971997北卡罗来纳大学北卡罗来纳大学J. M. DesimoneJ. M. Desimone教授教授开发能溶于开发能溶于COCO2 2表面活性剂，用于微电子和光谱清洗表面活性剂，用于微电子和光谱清洗19981998斯坦福大学，特罗斯特教授斯坦福大学，特罗斯特教授创立创立“原子经济原子经济”概念概念19991999Carnegie MellonCarnegie Mellon大学大学 CollinsCollins教授教授发展了一系列发展了一系列FeFe（IIIIII）配位化合物（）配位

42、化合物（TAMLTAML活性剂）增强过氧活性剂）增强过氧化氢的氧化能力低温下化氢的氧化能力低温下5555）活化）活化H2O2H2O2漂白木桨漂白木桨20002000ScrippsScripps研究所的研究所的Chihuey WongChihuey Wong教授教授开发了不可逆的酶消化的酯转化反应，用药品生产开发了不可逆的酶消化的酯转化反应，用药品生产学术奖学术奖20012001TulaneTulane大学，大学，ChaoChaoJun LiJun Li教授教授发展了发展了“准自然准自然”催化作用，使在空气和水中应用的过渡金属催催化作用，使在空气和水中应用的过渡金属催化剂，用于以水为溶剂的多种合

43、成反应化剂，用于以水为溶剂的多种合成反应20022002Pittsburgh Pittsburgh 大学大学Eric.J.BeckmanEric.J.Beckman教授教授筛选低压筛选低压COCO2 2能替代的有机溶剂的方法能替代的有机溶剂的方法20032003纽约布鲁克林技术大学纽约布鲁克林技术大学R.A.CrossR.A.Cross教授教授脂肪酶催化聚合，条件温合、高选择性脂肪酶催化聚合，条件温合、高选择性20042004佐治亚理工学院佐治亚理工学院EckertEckert和和LiottaLiotta教授教授用环境友好，可调溶剂，用超临界用环境友好，可调溶剂，用超临界CO2CO2、亚临界水

44、实现反应、亚临界水实现反应- -分离分离一体化一体化20052005AlabamaAlabama大学大学RogersRogers教授教授离子液体（离子液体（1-1-丁基丁基-3-3甲基咪矬甲基咪矬鎓鎓）溶解和处理天然纤维素制备新）溶解和处理天然纤维素制备新材料的材料的“平台策略平台策略”，减少对石化的依赖。，减少对石化的依赖。20062006密苏里密苏里- -哥伦比亚大学的哥伦比亚大学的Galen J. SuppesGalen J. Suppes教授教授从天然丙三醇合成出生物基的丙二醇和合成聚羟基化合物的单体。从天然丙三醇合成出生物基的丙二醇和合成聚羟基化合物的单体。进化替代原则进化替代原则

45、全生命周期清洁产品开发全生命周期清洁产品开发十二烷基苯合成催化剂：（1）HF（2）分子筛例：十二烷基苯生产的绿色工艺再生器反应器全生命周期清洁产品全生命周期清洁产品化学品从：化学品从：原料原料- -生产生产- -使用使用- -废弃废弃- -回归自然回归自然 从摇篮到坟墓全过程没有污染从摇篮到坟墓全过程没有污染十二烷基苯合成新工艺十二烷基苯合成新工艺异构体异构体催化工艺催化工艺性能性能HF分子筛分子筛2057易于自然分解易于自然分解2025高洗涤特性高洗涤特性208205205减量化原则减量化原则灵巧化学品合成灵巧化学品合成我国我国氮肥产量世界第一，消费量世界第一，利用率氮肥产量世界第一，消费量

46、世界第一，利用率30303535磷肥产量世界第二，消费量世界第一，利用率磷肥产量世界第二，消费量世界第一，利用率10102020钾肥产量世界第一，消费量世界第二，利用率钾肥产量世界第一，消费量世界第二，利用率35355050主要原因：化肥分解速率与植物吸收速率不匹配主要原因：化肥分解速率与植物吸收速率不匹配后果：污染水系，污染土壤，浪费资源，能源后果：污染水系，污染土壤，浪费资源，能源解决方法：专用，变速，可控释放解决方法：专用，变速，可控释放灵巧化肥灵巧化肥v 多层变组分：根据植物对多层变组分：根据植物对N N、P P、K K 需求需求 时间分期释放。时间分期释放。v 包膜缓释：包膜缓释：

47、大颗粒、包膜，过程无污染。大颗粒、包膜，过程无污染。v 包膜剂可降解：控、缓释，减少流失，包膜剂可降解：控、缓释，减少流失， 无残留。无残留。v 转鼓式流化床装置：造粒、包膜一次完成。转鼓式流化床装置：造粒、包膜一次完成。v 设备简单，大批量制备。有设备简单，大批量制备。有8 8万吨万吨2020万吨万吨 / /年工程实践经验。年工程实践经验。产品工程产品工程大粒可控缓释化肥制备大粒可控缓释化肥制备包涂技术用于灵巧农药、医药包涂技术用于灵巧农药、医药v用于高毒性农药的微量缓释技术，如纳米用于高毒性农药的微量缓释技术，如纳米插层缓释插层缓释v用于灵巧药品制备用于灵巧药品制备 维生素、肝炎疫苗（防分

48、解）维生素、肝炎疫苗（防分解） 代血浆（代血浆（A A异体血红蛋白异体血红蛋白 B B复合酶，防异体排斥）复合酶，防异体排斥） 定向组织进化（干细胞定向组织进化（干细胞 复合酶）复合酶） 致导型药物制备致导型药物制备AB包膜二、化工清洁生产技术二、化工清洁生产技术v1 1、生物工程技术、生物工程技术v2 2、微波技术和超声技术、微波技术和超声技术v3 3、膜技术、膜技术推荐名称推荐名称系统名称系统名称催化反应催化反应谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶L-L-谷氨酸：谷氨酸：NADNAD+ +氧氧化还原酶化还原酶L-L-谷氨酸谷氨酸 + H+ H2 2O+NADO+NAD+ + - -酮戊二酸酮戊二酸 +

49、 + NHNH3 3 + NADH + NADH天冬氨酸氨基天冬氨酸氨基转移酶转移酶L-L-天冬氨酸：天冬氨酸： -酮戊二酸氨基酮戊二酸氨基转移酶转移酶L-L-天冬氨酸天冬氨酸 + -+ -酮酮戊二酸戊二酸 草酰乙酸草酰乙酸 + L-+ L-谷氨酸谷氨酸精氨酸酶精氨酸酶L-L-精氨酸脒基水精氨酸脒基水解酶解酶L-L-精氨酸精氨酸 + H+ H2 2O O L-L-鸟氨酸鸟氨酸 + + 尿素尿素新型大规模固态发酵反应器生物质能源生物质能源甘油丁二醇丁二醇木糖醇木糖醇酒精（燃料乙醇）酒精（燃料乙醇）淀粉淀粉葡萄糖葡萄糖氨基酸氨基酸抗生素抗生素有机酸有机酸1,3-1,3-丙二丙二醇醇纤维素纤维素半纤

50、维素半纤维素木质素木质素木糖木糖甲乙酮甲乙酮燃料分散剂燃料分散剂香兰素香兰素水泥缓凝剂水泥缓凝剂脂肪酸脂肪酸脂肪醇脂肪醇单（双）甘酯单（双）甘酯甘油甘油dd油油VE甾醇甾醇生物柴油生物柴油阳光阳光淀粉质淀粉质纤维质纤维质油脂油脂蛋白质蛋白质 返回第三节第三节 化工清洁生产实例化工清洁生产实例v一、湿法磷酸清洁生产二、氯乙烯清洁生产工艺二、氯乙烯清洁生产工艺 氯乙烯是有机合成化工中重要的中间体，工氯乙烯是有机合成化工中重要的中间体，工业生产方法主要有两种业生产方法主要有两种：v乙炔加成氯化法乙炔加成氯化法v乙烯氧氯化法乙烯氧氯化法电石法生产聚氯乙烯工艺流程示意图（传统）乙烯氯化法生产聚氯乙烯工艺

51、流程示意图（清洁生产）三、甲酸清洁生产工艺三、甲酸清洁生产工艺CO + CH3OH HCOOCH3 羰基化反应 HCOOCH3 + NH3 HCONH2 + CH3OH 甲酸胺化反应2HCONH2 + H2SO4 + 2H2O 2HCOOH + (NH4)2SO4 (氨解反应)传统工艺：清洁工艺：陈云划课题组根据云南省实际陈云划课题组根据云南省实际, , 利用利用黄磷生产的尾气黄磷生产的尾气净化后作为原料制备甲酸。在分析研究国外先进生净化后作为原料制备甲酸。在分析研究国外先进生产工艺的同时产工艺的同时, , 在大量小试基础上提出自己的在大量小试基础上提出自己的“黄黄磷尾气净化制甲酸磷尾气净化制

52、甲酸”的生产工艺的生产工艺“清洁生产清洁生产”概念演化概念演化第一层次第一层次 污染治理，达标排放污染治理，达标排放第二层次第二层次 循环利用，微排放、零排放循环利用，微排放、零排放第三层次第三层次 “ “源头源头”治理，清洁工艺代替污染工艺治理，清洁工艺代替污染工艺第四层次第四层次 “ “生态化工生态化工”，化学品全，化学品全“生命周期生命周期”，即即“诞生诞生”到到“消亡消亡”的全过程与自然生态循环相协的全过程与自然生态循环相协调调第五层次第五层次 生态工业园区建立，从非单一化学品生产生态工业园区建立，从非单一化学品生产着眼，地区内多种化学品生产过程之间耦合与自然生着眼，地区内多种化学品生

53、产过程之间耦合与自然生态的协调，这个厂的废物态的协调，这个厂的废物 另一个厂的原料另一个厂的原料循环经济循环经济二、循环经济二、循环经济(circular economy)(circular economy) 就是把清洁生产和废弃物的综合利用融为一体的就是把清洁生产和废弃物的综合利用融为一体的经济，本质上是一种经济，本质上是一种生态经济生态经济，是按照生态规律利用，是按照生态规律利用自然资源和环境容量，实现经济活动的生态化转向。自然资源和环境容量，实现经济活动的生态化转向。是实施可持续发展战略，实现全球共容的一个重要途是实施可持续发展战略，实现全球共容的一个重要途径。径。 两大趋势两大趋势社会

54、经济可持续发展社会经济可持续发展知识经济知识经济循环经济循环经济文文化化信信息息产产业业提升传统产业提升传统产业生态农业生态农业生态工业生态工业生态消费生态消费资源循环利用资源循环利用能源优化利用和能源优化利用和可再生能源开发可再生能源开发污染源头防止污染源头防止静脉产业静脉产业信息化信息化生态化生态化循环经济的思想萌芽可以追溯到环境保护兴起的时期，以循环经济的思想萌芽可以追溯到环境保护兴起的时期，以美国经济学家鲍尔丁提出的美国经济学家鲍尔丁提出的“宇宙飞船理论宇宙飞船理论”作为循环经作为循环经济的早期代表。济的早期代表。主要关注的是经济活动造成的生态后果，而经济运行机制本主要关注的是经济活动

55、造成的生态后果，而经济运行机制本身始终落在他们的研究视野之外。身始终落在他们的研究视野之外。特别是可持续发展战略成为世界潮流的近几年，源头预防和特别是可持续发展战略成为世界潮流的近几年，源头预防和全过程治理成为国家环境与发展政策的真正主流，人们在不全过程治理成为国家环境与发展政策的真正主流，人们在不断探索和总结的基础上，提出以资源利用最大化和污染排放断探索和总结的基础上，提出以资源利用最大化和污染排放最小化为主线，逐渐将最小化为主线，逐渐将清洁生产清洁生产、资源综合利用资源综合利用、生态设计生态设计和和可持续消费可持续消费等融为一套系统的循环经济战略等融为一套系统的循环经济战略。 60 60年

56、代年代 70-80 70-80年代年代 90 90年代年代1. 1. 循环经济起源循环经济起源(origin of circular economy)(origin of circular economy) 循环经济是对物质闭环流动型经济的简称。循环循环经济是对物质闭环流动型经济的简称。循环经济的原则是经济的原则是“减量化、再利用、再循环减量化、再利用、再循环”3R3R原则，原则，其根本目标是要求人们在经济过程中系统地避免或其根本目标是要求人们在经济过程中系统地避免或减少废物，实现低排放或减少废物，实现低排放或“零零” ” 排放，进而实现排放，进而实现经济活动的生态化。经济活动的生态化。2.

57、2. 循环经济的内涵循环经济的内涵( (connotation of circular economy) )循环经济的循环经济的 3R 理念理念减量化减量化减少减少再利用再利用重复使用重复使用再循环再循环使再循环使再循环输入端输入端过程中过程中输出端输出端减少进入生产和消费过减少进入生产和消费过程的物质量程的物质量, ,从源头节从源头节约资源使用和减少污染约资源使用和减少污染物的排放。物的排放。原料套用、能量梯级原料套用、能量梯级利用、中水回用，可利用、中水回用，可修复产品再利用等。修复产品再利用等。要求物品完成使用要求物品完成使用的功能后重新变成的功能后重新变成再生资源。再生资源。减量化应放

58、在首位减量化应放在首位全过程都必须做到无毒化、无害化全过程都必须做到无毒化、无害化传传统统经经济济循循环环经经济济单向流动：单向流动：“资源资源- -产品产品- -污染排放污染排放”高强度地开发物质和能源高强度地开发物质和能源粗放和一次性的利用资源粗放和一次性的利用资源自然资源的短缺与枯竭自然资源的短缺与枯竭 高强度地破坏生态环境高强度地破坏生态环境反复循环流动：反复循环流动：“资源资源- -产品产品- -再生资源再生资源” ” “3R”3R”为社会经济活动的行为准则为社会经济活动的行为准则“低开采、高利用、低排放低开采、高利用、低排放”促进人与自然的协调与和谐促进人与自然的协调与和谐强调可持

59、续发展，主张生态平衡强调可持续发展，主张生态平衡 （1 1）从物流方向来看，与传统经济有着本质的区别。）从物流方向来看，与传统经济有着本质的区别。 单个企业的清洁生产、企业间共生形成的生态工业单个企业的清洁生产、企业间共生形成的生态工业园区以及产品消费后的资源再生回收，形成园区以及产品消费后的资源再生回收，形成“自然资源自然资源产品产品再生资源再生资源”的整体社会循环，完成循环经济的物质的整体社会循环，完成循环经济的物质闭环运动。其中生态工业园区（闭环运动。其中生态工业园区（EcoEcoIndustrial ParksIndustrial Parks，EIPsEIPs）是循环经济一个重要的发展

60、形态。）是循环经济一个重要的发展形态。v 以以 2HCl Cl2为例为例III、循环再利用原则、循环再利用原则CuCl2(s) + O2 (g) CuO(s) + Cl2 (g)CuO(s) +HCl (g) Cu(OH)Cl (s)Cu(OH)Cl (s) CuO (s) + CuCl2 (s) + H2O360 CCuCl2200 CCuOO2Cl2HClHeatingCooling3. 3. 循环经济框架循环经济框架( framework of circular economy )( framework of circular economy ) (1) (1) 在企业层面上在企业层面上( (小循环小循环) )根据生态效率的理念，推行清洁生产，