天津大学-化工导论---第十章-现代化工的发展前景.pptx

天津大学天津大学(tin jn d xu)-化工导论化工导论-课件课件-ppt-第十章第十章-现代化工的发展前景现代化工的发展前景第一页，共26页。传统化工传统化工(hugng)面临的挑面临的挑战战化工资源与能源的危机化工资源与能源的危机石油、煤和天然气既可用做能源，也是化工石油、煤和天然气既可用做能源，也是化工的起始原料。的起始原料。石油化工石油化工(sh yu hu n)产品与规模空产品与规模空前发展。由价廉的石油得到各种石油化工前发展。由价廉的石油得到各种石油化工(sh yu hu n)产品。产品。人们逐渐认识到化工资源的匮乏和能源的危人们逐渐认识到化工资源的匮乏和能源的危机。机。第1页/共26页第二页，共26页。传统化工对生态环境传统化工对生态环境(shn ti hun jn)的污染的污染 化化工工三三废废对对生生态态环环境境的的影影响响(yngxing)有有害害化化学学品品对对人人类类与与生生态态环环境的影响境的影响(yngxing)第2页/共26页第三页，共26页。科技发展的基本科技发展的基本科技发展的基本科技发展的基本(jbn)(jbn)(jbn)(jbn)思考思考思考思考可持续性发展可持续性发展可持续性发展可持续性发展 目前：人类生存安全中级：人类生存质量初级：人类生存人们逐渐认识(rnshi)到可持续性发展要依赖科技进步；但并非一切科技都支持可持续性发展。只有满足人类生存、生存质量和生存安全三个方面的要求，科技进步才能够成为人类不断进步的推动力。第3页/共26页第四页，共26页。人类人类(rnli)(rnli)面临面临的五大基本问题的五大基本问题人类面临的五大基本问题是：人类面临的五大基本问题是：人类面临的五大基本问题是：人类面临的五大基本问题是：人口人口人口人口,粮食，能源，资源，环境。粮食，能源，资源，环境。粮食，能源，资源，环境。粮食，能源，资源，环境。在化学化工领域，认识到化工资源的短缺在化学化工领域，认识到化工资源的短缺在化学化工领域，认识到化工资源的短缺在化学化工领域，认识到化工资源的短缺(dunqu)(dunqu)(dunqu)(dunqu)危机与传统化工的三危机与传统化工的三危机与传统化工的三危机与传统化工的三废对污染环境的挑战促使各国政府倡导废对污染环境的挑战促使各国政府倡导废对污染环境的挑战促使各国政府倡导废对污染环境的挑战促使各国政府倡导“绿色化学与化工绿色化学与化工绿色化学与化工绿色化学与化工”。第4页/共26页第五页，共26页。绿色化学绿色化学(huxu)的兴起的兴起 绿色化学的兴起与原则绿色化学的兴起与原则 环保治理的三个发展阶段环保治理的三个发展阶段 “稀释稀释(xsh)(xsh)废物来防治环境污染废物来防治环境污染”三废的后处理技术三废的后处理技术 在源头防止废物的生成在源头防止废物的生成 第5页/共26页第六页，共26页。绿色化学绿色化学(huxu)(huxu)的基本原则的基本原则 美美美美国国国国的的的的P.T.P.T.P.T.P.T.AnastasAnastasAnastasAnastas和和和和J.C.J.C.J.C.J.C.WanerWanerWanerWaner曾曾曾曾提提提提出出出出绿绿绿绿色色色色化化化化学学学学的的的的12121212条原则：条原则：条原则：条原则：（1 1 1 1）防止废物的生成比在其生成后再处理更好。）防止废物的生成比在其生成后再处理更好。）防止废物的生成比在其生成后再处理更好。）防止废物的生成比在其生成后再处理更好。（2 2 2 2）设设设设计计计计的的的的合合合合成成成成方方方方法法法法应应应应使使使使生生生生产产产产过过过过程程程程中中中中所所所所采采采采用用用用的的的的原原原原料料料料最大量最大量最大量最大量(dling)(dling)(dling)(dling)地进入产品之中。地进入产品之中。地进入产品之中。地进入产品之中。第6页/共26页第七页，共26页。绿色绿色(l s)(l s)化学的化学的基本原则基本原则（3 3 3 3）设计合成方法时，只要可能，不论）设计合成方法时，只要可能，不论）设计合成方法时，只要可能，不论）设计合成方法时，只要可能，不论(bln)(bln)(bln)(bln)原料、中间产物和最原料、中间产物和最原料、中间产物和最原料、中间产物和最终产品，均应对人体健康和环境无毒、无害（包括极小毒性和无终产品，均应对人体健康和环境无毒、无害（包括极小毒性和无终产品，均应对人体健康和环境无毒、无害（包括极小毒性和无终产品，均应对人体健康和环境无毒、无害（包括极小毒性和无毒）。毒）。毒）。毒）。（4 4 4 4）化工产品设计时，必须使其具有高效的功能，同时也要减少其）化工产品设计时，必须使其具有高效的功能，同时也要减少其）化工产品设计时，必须使其具有高效的功能，同时也要减少其）化工产品设计时，必须使其具有高效的功能，同时也要减少其毒性。毒性。毒性。毒性。（5 5 5 5）应尽可能避免使用溶剂、分离试剂等助剂，如不可避免，也要）应尽可能避免使用溶剂、分离试剂等助剂，如不可避免，也要）应尽可能避免使用溶剂、分离试剂等助剂，如不可避免，也要）应尽可能避免使用溶剂、分离试剂等助剂，如不可避免，也要选用无毒无害的助剂。选用无毒无害的助剂。选用无毒无害的助剂。选用无毒无害的助剂。第7页/共26页第八页，共26页。绿色化学绿色化学(huxu)(huxu)的基本原则的基本原则（6 6 6 6）合合合合成成成成方方方方法法法法必必必必须须须须考考考考虑虑虑虑过过过过程程程程中中中中能能能能耗耗耗耗对对对对成成成成本本本本与与与与环环环环境境境境的的的的影影影影响响响响，应应应应设设设设法法法法降降降降低低低低能能能能耗耗耗耗，最最最最好好好好采采采采用用用用在在在在常常常常温温温温常常常常压下的合成方法。压下的合成方法。压下的合成方法。压下的合成方法。（7 7 7 7）在在在在技技技技术术术术可可可可行行行行和和和和经经经经济济济济合合合合理理理理的的的的前前前前提提提提下下下下，原原原原料料料料要要要要采采采采用可再生资源代替消耗性资源。用可再生资源代替消耗性资源。用可再生资源代替消耗性资源。用可再生资源代替消耗性资源。（8 8 8 8）在在在在可可可可能能能能的的的的条条条条件件件件(tiojin)(tiojin)(tiojin)(tiojin)下下下下，尽尽尽尽量量量量不不不不用用用用不不不不必必必必要要要要的的的的衍衍衍衍生生生生物物物物（derivatiza-tionderivatiza-tionderivatiza-tionderivatiza-tion），如如如如限限限限制制制制性性性性基基基基团团团团、保保保保护护护护/去去去去保保保保护护护护作作作作用用用用、临临临临时时时时调调调调变变变变物物物物理理理理、化化化化学学学学工工工工艺。艺。艺。艺。第8页/共26页第九页，共26页。绿色化学绿色化学(huxu)(huxu)的基本原则的基本原则（9 9）合成方法中采用）合成方法中采用(ciyng)(ciyng)高选择性的高选择性的催化剂比使用化学计量催化剂比使用化学计量（stoichiometricstoichiometric）助剂更优越。）助剂更优越。（1010）化工产品要设计成在其使用功能终结）化工产品要设计成在其使用功能终结后，它不会永存于环境中，要能分解成可后，它不会永存于环境中，要能分解成可降解的无害产物。降解的无害产物。第9页/共26页第十页，共26页。10.2.1.2 10.2.1.2 绿色化学绿色化学(huxu)(huxu)的的基本原则）基本原则）（11111111）进进进进一一一一步步步步发发发发展展展展分分分分析析析析方方方方法法法法，对对对对危危危危险险险险物物物物质质质质在在在在生生生生成成成成前前前前实实实实行在线监测和控制。行在线监测和控制。行在线监测和控制。行在线监测和控制。（12121212）选选选选择择择择化化化化学学学学生生生生产产产产过过过过程程程程的的的的物物物物质质质质，使使使使化化化化学学学学意意意意外外外外事事事事故故故故（包包包包括括括括渗渗渗渗透透透透、爆爆爆爆炸炸炸炸(bozh)(bozh)(bozh)(bozh)、火火火火灾灾灾灾等等等等）的的的的危危危危险险险险性性性性降低到最小程度。降低到最小程度。降低到最小程度。降低到最小程度。绿绿绿绿色色色色化化化化学学学学的的的的基基基基本本本本原原原原则则则则是是是是从从从从源源源源头头头头消消消消除除除除污污污污染染染染，包包包包括括括括新新新新设设设设计计计计或或或或者者者者重重重重新新新新设设设设计计计计化化化化学学学学合合合合成成成成、制制制制造造造造方方方方法法法法和和和和化化化化工工工工产品来根除污染源。产品来根除污染源。产品来根除污染源。产品来根除污染源。第10页/共26页第十一页，共26页。绿色绿色(l s)(l s)化学的定义化学的定义 绿色化学是指化学反应和过程以绿色化学是指化学反应和过程以绿色化学是指化学反应和过程以绿色化学是指化学反应和过程以“原子经济性原子经济性原子经济性原子经济性”为基本原则，即在获取新物质的化学反应中充分为基本原则，即在获取新物质的化学反应中充分为基本原则，即在获取新物质的化学反应中充分为基本原则，即在获取新物质的化学反应中充分利用参与反应的每个原料原子，利用参与反应的每个原料原子，利用参与反应的每个原料原子，利用参与反应的每个原料原子，实现零排放。实现零排放。实现零排放。实现零排放。不仅充分利用资源，而且不产生污染不仅充分利用资源，而且不产生污染不仅充分利用资源，而且不产生污染不仅充分利用资源，而且不产生污染(wrn)(wrn)(wrn)(wrn)；并采用无毒、无害的溶剂、助剂和催化剂，并采用无毒、无害的溶剂、助剂和催化剂，并采用无毒、无害的溶剂、助剂和催化剂，并采用无毒、无害的溶剂、助剂和催化剂，生生生生产有利于环境保护、社区安全和人身健康的环境产有利于环境保护、社区安全和人身健康的环境产有利于环境保护、社区安全和人身健康的环境产有利于环境保护、社区安全和人身健康的环境友好产品。友好产品。友好产品。友好产品。第11页/共26页第十二页，共26页。绿色化工绿色化工(hugng)(hugng)的定义的定义绿绿色色化化工工又又称称清清洁洁(qngji)生生产产或或环环境境友友好好技技术术，它它是是在在绿绿色色化化学学基基础础上上开开发发的的从从源源头头上阻止环境污染的化工技术。上阻止环境污染的化工技术。绿绿色色化化工工与与传传统统化化工工最最主主要要的的区区别别是是从从源源头头上上阻阻止止环环境境污污染染，即即设设计计和和开开发发在在各各个个环环节节上上都都洁洁净净和和无无污污染染的的反反应应途途径和工艺。径和工艺。第12页/共26页第十三页，共26页。绿色化学与化工绿色化学与化工(hugng)(hugng)的的关系关系 绿色化学追求的目标是从源头上消除污染，而绿色绿色化学追求的目标是从源头上消除污染，而绿色绿色化学追求的目标是从源头上消除污染，而绿色绿色化学追求的目标是从源头上消除污染，而绿色化工的目标则要求是经济效益和环境效益协调化工的目标则要求是经济效益和环境效益协调化工的目标则要求是经济效益和环境效益协调化工的目标则要求是经济效益和环境效益协调(xitio)(xitio)(xitio)(xitio)发展，可以概括为发展，可以概括为发展，可以概括为发展，可以概括为“三高三高三高三高”、“三低三低三低三低”、“两小两小两小两小”。反应要高转化率、高选择性和高能源利用率。反应要高转化率、高选择性和高能源利用率。反应要高转化率、高选择性和高能源利用率。反应要高转化率、高选择性和高能源利用率。原料要低毒、反应介质（溶剂）要低毒、产品要低毒。原料要低毒、反应介质（溶剂）要低毒、产品要低毒。原料要低毒、反应介质（溶剂）要低毒、产品要低毒。原料要低毒、反应介质（溶剂）要低毒、产品要低毒。产生废物小，副产物也要小产生废物小，副产物也要小产生废物小，副产物也要小产生废物小，副产物也要小 。第13页/共26页第十四页，共26页。绿色化学与化工是绿色化学与化工是绿色化学与化工是绿色化学与化工是 未来化学工业发展的方向未来化学工业发展的方向未来化学工业发展的方向未来化学工业发展的方向(fngxing)(fngxing)和基础和基础和基础和基础绿绿绿绿色色色色化化化化学学学学与与与与化化化化工工工工是是是是当当当当今今今今国国国国际际际际化化化化学学学学与与与与化化化化工工工工科科科科学学学学(kxu)(kxu)研研研研究究究究的的的的前前前前沿沿沿沿，它它它它吸吸吸吸收收收收了了了了当当当当代代代代化化化化学学学学、物物物物理理理理、生生生生物物物物、材材材材料料料料、信信信信息息息息等等等等科科科科学学学学(kxu)(kxu)的的的的最最最最新新新新理理理理论论论论和和和和技技技技术术术术，是是是是具具具具有有有有明明明明确确确确的社会需求和科学的社会需求和科学的社会需求和科学的社会需求和科学(kxu)(kxu)目标的新兴交叉学科。目标的新兴交叉学科。目标的新兴交叉学科。目标的新兴交叉学科。目目目目前前前前，绿绿绿绿色色色色化化化化学学学学作作作作为为为为未未未未来来来来化化化化学学学学工工工工业业业业发发发发展展展展的的的的方方方方向向向向和和和和基基基基础础础础，越来越受到各国政府、企业和学术界的关注。越来越受到各国政府、企业和学术界的关注。越来越受到各国政府、企业和学术界的关注。越来越受到各国政府、企业和学术界的关注。第14页/共26页第十五页，共26页。世界各国重视绿色世界各国重视绿色世界各国重视绿色世界各国重视绿色(l s)(l s)(l s)(l s)化学与化工化学与化工化学与化工化学与化工 美国总统美国总统(zngtng)(zngtng)克林顿宣克林顿宣布设立布设立“总统总统(zngtng)(zngtng)绿色绿色化学挑战奖化学挑战奖”一个由日本政府规划，旨在防一个由日本政府规划，旨在防止全球气候变暖、在止全球气候变暖、在2121世纪重世纪重建绿色地球的建绿色地球的“新阳光计划新阳光计划”开始实施。开始实施。19971997年底德国联邦政府正式通年底德国联邦政府正式通过了一个名为过了一个名为“为环境而研究为环境而研究”的计划。的计划。第15页/共26页第十六页，共26页。绿色化学与化工绿色化学与化工绿色化学与化工绿色化学与化工(hugng)(hugng)(hugng)(hugng)的研究内容的研究内容的研究内容的研究内容 原料原料(yunlio)(yunlio)的绿色化的绿色化 无无 毒毒、无无 害害 原原 料料(yunlio)(yunlio)；可可 再再 生生 资资 源源 为为 原原 料料(yunlio)(yunlio)化学反应的绿色化化学反应的绿色化原子经济性反应；原子经济性反应；提高反应选择性提高反应选择性催化剂的绿色化催化剂的绿色化：无毒无害催化剂无毒无害催化剂溶剂的绿色化溶剂的绿色化：无毒无害溶剂无毒无害溶剂 产品的绿色化产品的绿色化 第16页/共26页第十七页，共26页。原子原子原子原子(yunz)(yunz)经济性反应和高选择性反应经济性反应和高选择性反应经济性反应和高选择性反应经济性反应和高选择性反应原子经济性概念：原子经济性或原子利用率（%）=（被利用原子的质量/反应中所使用全部(qunb)反应物分子的质量）100%第17页/共26页第十八页，共26页。原子原子(yunz)经济性反应和高选择性反应经济性反应和高选择性反应环氧乙烷的生产环氧乙烷的生产(shngchn)环氧丙烷的生产环氧丙烷的生产(shngchn)CO气相催化偶联合成草酸二乙酯气相催化偶联合成草酸二乙酯第18页/共26页第十九页，共26页。使用无毒无害使用无毒无害使用无毒无害使用无毒无害(w hi)(w hi)(w hi)(w hi)原料及可再生资源原料及可再生资源原料及可再生资源原料及可再生资源 取代氢氰酸路线合成苯乙酸的取代氢氰酸路线合成苯乙酸的新工艺新工艺用生物质原料用生物质原料(yunlio)(yunlio)（淀（淀粉、纤维素）合成乙醇等有机粉、纤维素）合成乙醇等有机品品以生物质为原料以生物质为原料(yunlio)(yunlio)制制生物质能源生物质能源分子筛代替三氯化铝催化剂分子筛代替三氯化铝催化剂 合成乙苯和异丙苯合成乙苯和异丙苯第19页/共26页第二十页，共26页。采用采用(ciyng)无毒无无毒无害溶剂害溶剂超超临临界界二二氧氧化化碳碳作作为为(zuwi)(zuwi)绿色溶剂的利用绿色溶剂的利用离离子子液液体体作作为为(zuwi)(zuwi)绿绿色色溶溶剂的应用剂的应用 第20页/共26页第二十一页，共26页。环境无害环境无害环境无害环境无害(w hi)(w hi)(w hi)(w hi)的绿色化学产品的绿色化学产品的绿色化学产品的绿色化学产品 绿色化学产品应该具有两个特征：绿色化学产品应该具有两个特征：产产品品本本身身必必须须不不会会引引起起环环境境污污染染或或健健康康问问题题，包包括括不不会会对对野野生生生生物物、有有益益(yuy)昆昆虫虫或或植物造成损害；植物造成损害；当当产产品品被被使使用用后后，应应该该能能再再循循环环或或易易于于在在环环境中降解为无害物质。境中降解为无害物质。第21页/共26页第二十二页，共26页。环境无害的绿色环境无害的绿色环境无害的绿色环境无害的绿色(l s)(l s)(l s)(l s)化学产品化学产品化学产品化学产品可降解塑料的研制可降解塑料的研制 新型新型(xnxng)(xnxng)化学杀虫剂化学杀虫剂第22页/共26页第二十三页，共26页。化工化工(hugng)与高技术与高技术信息、微电子、自动化技信息、微电子、自动化技术术(jsh)与化工与化工自动化技术自动化技术(jsh)新材料技术新材料技术(jsh)与化与化工工 新能源技术新能源技术(jsh)与化与化工工 空间技术空间技术(jsh)与化工与化工 海洋开发技术海洋开发技术(jsh)与与化工化工 第23页/共26页第二十四页，共26页。2121世纪化工世纪化工(hugng)(hugng)展望展望 世界化工发展趋势世界化工发展趋势世界化工发展趋势世界化工发展趋势资源利用多元化资源利用多元化资源利用多元化资源利用多元化 产品结构精细化产品结构精细化产品结构精细化产品结构精细化 技术结构现代化技术结构现代化技术结构现代化技术结构现代化 经营管理经营管理经营管理经营管理(gunl)(gunl)全球化全球化全球化全球化 发展方向绿色化发展方向绿色化发展方向绿色化发展方向绿色化 第24页/共26页第二十五页，共26页。试论传统化工面临的两大挑战。试论传统化工面临的两大挑战。试论传统化工面临的两大挑战。试论传统化工面临的两大挑战。人类面临的五大基本问题是什么？人类面临的五大基本问题是什么？人类面临的五大基本问题是什么？人类面临的五大基本问题是什么？请说明环境保护治理的三个发展请说明环境保护治理的三个发展请说明环境保护治理的三个发展请说明环境保护治理的三个发展(fzhn)(fzhn)阶段。阶段。阶段。阶段。绿色化学与化工研究的主要内容有哪些？绿色化学与化工研究的主要内容有哪些？绿色化学与化工研究的主要内容有哪些？绿色化学与化工研究的主要内容有哪些？试给出原子经济性（或原子利用率）的定义，试给出原子经济性（或原子利用率）的定义，试给出原子经济性（或原子利用率）的定义，试给出原子经济性（或原子利用率）的定义，并举例说明。并举例说明。并举例说明。并举例说明。试举例说明高新科技与现代化工之间的关系。试举例说明高新科技与现代化工之间的关系。试举例说明高新科技与现代化工之间的关系。试举例说明高新科技与现代化工之间的关系。绿色化学与化工的含义是什么？它们与传统化绿色化学与化工的含义是什么？它们与传统化绿色化学与化工的含义是什么？它们与传统化绿色化学与化工的含义是什么？它们与传统化工的主要区别在哪里？工的主要区别在哪里？工的主要区别在哪里？工的主要区别在哪里？绿色化学品应具有的两个主要特点是什么？绿色化学品应具有的两个主要特点是什么？绿色化学品应具有的两个主要特点是什么？绿色化学品应具有的两个主要特点是什么？试就化工的资源、产品、技术、经营和发展试就化工的资源、产品、技术、经营和发展试就化工的资源、产品、技术、经营和发展试就化工的资源、产品、技术、经营和发展(fzhn)(fzhn)方向阐述方向阐述方向阐述方向阐述2121世纪化工发展世纪化工发展世纪化工发展世纪化工发展(fzhn)(fzhn)趋趋趋趋势。势。势。势。思考题思考题第25页/共26页第二十六页，共26页。