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文档简介

化学制药工艺开发原子经济反应

美国Stanford大学的B.M.Trost教授在1991年首次提出了反应的“原子经济性”(AtomEconomy)的概念，他认为高效的合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子,使之结合到目标分子中(如完全的加成反应:A+B＝C),达到零排放。即原料中的原子得到100%的利用没有任何副产物。原子经济性可以用原子利用率衡量:

原子利用率＝预期产物的分子量*100%反应物质的原子量总和

原子利用率越高，反应产生的废弃物越少，对环境造成的污染也越少。

开发原子经济反应

在一般的有机合成反应中：A+B=C+D 主产物副产物

反应产生的副产物D往往是废物，因此可成为环境的污染源。绿色有机合成应该是原子经济性的，即原料的原子100%转化成产物，不产生废弃物。理想的原子经济性的合成反应应该是原料分子中的原子百分之百地转变成产物,不需要附加,或仅仅需要无损耗的促进剂,即催化剂。

对于大量基本有机原料的生产来说,选择原子经济反应十分重要。目前,在基本有机原料的生产中,有的已采用原子经济反应,如丙烯氢甲酰化制丁醛、甲醇羰化制醋酸、乙烯或丙烯的聚合、丁二烯和氢氰酸合成己二腈等。开发原子经济反应

另外,有的基本有机原料的生产所采用的反应,已由二步反应,改成采用一步的原子经济反应,如环氧乙烷的生产,原来是通过氯醇法二步制备的,发现银催化剂后,改为乙烯直接氧化成环氧乙烷的原子经济反应。用传统的氯醇法合成环氧乙烷,其原子利用率只有25%,而采用乙烯催化环氧化方法仅需一步反应，原子利用率达100％，产率99％。传统方法乙烯氧化催化法开发原子经济反应

在许多场合，要用单一反应来实现原子经济性十分困难，甚至不可能，但我们可以充分利用相关化学反应的集成，即把一个反应排出的废物作为另一个反应的原料，从而通过封闭循环实现化工生产的零排放。对于现有的一些合成反应,对其生产工艺可以进行改造,实现绿色化。

磷酸磷铵生产是化肥工业中的一个重要组成部分，但其生产过程中生成大量的废渣，每生产1t磷酸要排出5t磷石膏。科技人员将排除的“三废”作为生产过程的中间产品加以综合利用,实现了生产过程零排放的理想目标。开发原子经济反应1利用磷矿萃取工艺中产生的废气(HF)生产有用的化工原料Na2SiF6,其原理为: 4HF+SiO2=SiF4+2H2O 3SiF4+3H2O=2H2SiF6+SiO2·H2O↓ H2SiF6+2Na2SO4=Na2SiF6↓+H2SO42利用磷矿萃取工艺中产生的废渣生产氮、磷、钾三元复合肥料。氯化钾铵母液再与磷铵料浆混合即制得含氮、磷、钾三大营养元素的三元复合肥。

3湿法磷酸生产中的含磷酸性废水(主要含H2SO4)重新导入磷矿萃取

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