绿色化学与化工技术的发展优秀课件.ppt
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1、绿色化学与化工技术的发展1第1页,本讲稿共53页环境治理的历史回顾环境治理的历史回顾 20世纪世纪4050年代年代 稀释废物稀释废物 20世纪世纪6070年代年代 废物后处理废物后处理 20世纪世纪90年代年代 从源头消除污染源从源头消除污染源2第2页,本讲稿共53页绿色化学绿色化学(Green Chemistry)环境无害化学环境无害化学环境友好化学环境友好化学 清洁化学清洁化学 从源头消除污染的途径从源头消除污染的途径 新设计化学合成方法和化工产新设计化学合成方法和化工产 品来根除污染源品来根除污染源3第3页,本讲稿共53页各国政府推动绿色化学的措施各国政府推动绿色化学的措施 美国美国 1
2、990年美国颁布了污染防治条例,年美国颁布了污染防治条例,将将 污染的防治定为国策污染的防治定为国策 1996年设定年设定“总统绿色化学挑战奖总统绿色化学挑战奖”日本日本 制订制订“21世纪重建绿色地球世纪重建绿色地球”的新阳光计划,的新阳光计划,设立设立“为地球创新技术的研究院为地球创新技术的研究院”欧盟各国欧盟各国 德国德国 1991年制订年制订“为环境而研究的计划为环境而研究的计划”英国英国 2000年设立年设立“Jerwood Salters环境奖环境奖”荷兰荷兰 制订制订“清洁生产手册清洁生产手册”4第4页,本讲稿共53页1990年,美国通过了一项年,美国通过了一项“防止污染行动防止
3、污染行动”的法令。的法令。1991年后,绿色化学由美国化学会(年后,绿色化学由美国化学会(ACS)提出并成为美国国家环保局)提出并成为美国国家环保局(EPA)的中心口号。)的中心口号。1995年,美国前总统克林顿设立了年,美国前总统克林顿设立了“总统绿色化学挑战奖总统绿色化学挑战奖”,从,从 1996年开始在华盛顿国家科学院每年颁发一次,这是化学领域唯一的总统级年开始在华盛顿国家科学院每年颁发一次,这是化学领域唯一的总统级科学奖。科学奖。1999年,世界上第一本年,世界上第一本绿色化学绿色化学杂志诞生。杂志诞生。2000年,美国化学会出版了第一本绿色化学教科书。年,美国化学会出版了第一本绿色化
4、学教科书。5第5页,本讲稿共53页 中国中国 制订了制订了“科教兴国科教兴国”和可持续发展策略,并和可持续发展策略,并于于1993年世界环境和发展大会之后,编制了中年世界环境和发展大会之后,编制了中国国21世纪议程郑重声明走可持续发展道路的决世纪议程郑重声明走可持续发展道路的决心。心。1995年中国科学院化学部组织了绿色化学与技术年中国科学院化学部组织了绿色化学与技术推进化工生产可持续发展的途径院士咨询活动推进化工生产可持续发展的途径院士咨询活动 1997年国家自然科学基金委年国家自然科学基金委“九五九五”重大项目:环重大项目:环境友好石油化工催化化学与反应工程境友好石油化工催化化学与反应工程
5、 1997年年5月,香山科学会议第月,香山科学会议第72次学术研讨会:可持次学术研讨会:可持续发展问题对科学的挑战续发展问题对科学的挑战绿色化学绿色化学 1998年合肥第一届国际绿色化学高级研讨会年合肥第一届国际绿色化学高级研讨会 1999年北京第年北京第16次九华山科学论坛次九华山科学论坛“绿色化学的基绿色化学的基本科学问题本科学问题”2000年科技部国家重点基础研究发展规划项目年科技部国家重点基础研究发展规划项目立项立项石油炼制和基本有机化学品合成的绿色化学石油炼制和基本有机化学品合成的绿色化学6第6页,本讲稿共53页绿色化学的兴起绿色化学的兴起环境保护的推动环境保护的推动合理利用资源合理
6、利用资源降低成本降低成本环境监测费用环境监测费用废物处理费用废物处理费用人身保健费用人身保健费用社区安全保险费用等社区安全保险费用等7第7页,本讲稿共53页绿色化学的主要内容无毒无害原料无毒无害原料可再生资源可再生资源环境友好产品环境友好产品 回归自然回归自然废物回收利用废物回收利用无毒无害无毒无害催化剂催化剂 无毒无害无毒无害溶剂溶剂原子经济反应原子经济反应8第8页,本讲稿共53页绿色化学的绿色化学的12条原则条原则 1、防止废物的产生而不是产生后再来处理;、防止废物的产生而不是产生后再来处理;2、合成方法应设计成能将所有的起始物质嵌入到最终产物中;、合成方法应设计成能将所有的起始物质嵌入到
7、最终产物中;3、只要可能,反应中使用和生成的物质应对人类健康和环境无毒、只要可能,反应中使用和生成的物质应对人类健康和环境无毒或毒性很小;或毒性很小;4、设计的化学产品应在保护原有功效的同时尽量使其无毒或、设计的化学产品应在保护原有功效的同时尽量使其无毒或毒性很小;毒性很小;5、尽量不使用辅助性物质(如溶剂、分离试剂等),如果一定、尽量不使用辅助性物质(如溶剂、分离试剂等),如果一定要用,也应使用无毒物质;要用,也应使用无毒物质;6、能量消耗越小越好,应能为环境和经济方面的考虑所接受;、能量消耗越小越好,应能为环境和经济方面的考虑所接受;9第9页,本讲稿共53页绿色化学的绿色化学的12条原则条
8、原则 7、只要技术上和经济上可行,使用的原材料应是能再生的;、只要技术上和经济上可行,使用的原材料应是能再生的;8、应尽量避免不必要的衍生过程(如基团的保护,物理与化学过程、应尽量避免不必要的衍生过程(如基团的保护,物理与化学过程的临时性修改等);的临时性修改等);9、尽量使用选择性高的催化剂,而不是提高反应物的配料比;、尽量使用选择性高的催化剂,而不是提高反应物的配料比;10、设计化学产品时,应考虑当该物质完成自己的功能后,不再滞留于环、设计化学产品时,应考虑当该物质完成自己的功能后,不再滞留于环境中,而可降解为无毒的产品;境中,而可降解为无毒的产品;11、分析方法也需要进一步研究开发,使之
9、能做到实时、现场监控,以防有害、分析方法也需要进一步研究开发,使之能做到实时、现场监控,以防有害物质的形成;物质的形成;12、化学过程中使用的物质或物质的形态,应考虑尽量减少实验事、化学过程中使用的物质或物质的形态,应考虑尽量减少实验事故的潜在危险,如气体释放、爆炸和着火等。故的潜在危险,如气体释放、爆炸和着火等。10第10页,本讲稿共53页内容简介内容简介 大力开发医药等精细化工产品的大力开发医药等精细化工产品的“原子经济原子经济”反应,反应,力争实现废物力争实现废物“零排放零排放”大宗有机化工品的第二代绿色生产技术正在开发大宗有机化工品的第二代绿色生产技术正在开发 超临界超临界CO2代替有
10、毒、有害溶剂正在推广应用代替有毒、有害溶剂正在推广应用 利用可再生资源生产大宗有机化工产品方兴未艾利用可再生资源生产大宗有机化工产品方兴未艾 工农结合工农结合,生产超清洁生物柴油生产超清洁生物柴油 永恒的主题永恒的主题设计、生产和使用环境友好产品设计、生产和使用环境友好产品 回收废塑料、纤维等材料,走上回收废塑料、纤维等材料,走上“闭路循环闭路循环”之路之路11第11页,本讲稿共53页(一一)大力开发医药等精细化工产品大力开发医药等精细化工产品“原子原子经济经济”反应,力争实现废物反应,力争实现废物“零排放零排放”Barry Trost:原子经济性:原子经济性(Atom Economy)概念概
11、念 A B C D A B C 产物废物或副产物废物废物为零为零12第12页,本讲稿共53页工业部门工业部门每吨产品排放的废物(吨每吨产品排放的废物(吨/吨)吨)炼油炼油0.1大宗化学品大宗化学品15精细化工精细化工520制药制药25100不同工业部门生产中的废物排放量不同工业部门生产中的废物排放量制药、精细化工制药、精细化工更需开发原子经济反应更需开发原子经济反应13第13页,本讲稿共53页第一步第二步第三步第四步第五步第六步布洛芬Boots公司的公司的Brown方法方法原子经济性原子经济性 40%布洛芬布洛芬镇静、止镇静、止痛药的生产痛药的生产14第14页,本讲稿共53页第一步第一步第二步
12、第二步第三步第三步BHC公司新公司新发明的绿色发明的绿色方法方法简单简单多了!多了!原子经济性原子经济性99%(包括醋酸包括醋酸)获获1997年美国总统年美国总统“绿色化学挑战奖绿色化学挑战奖”15第15页,本讲稿共53页 传统工艺传统工艺3-氯过苯甲酸氧化剂,原子经济性氯过苯甲酸氧化剂,原子经济性42%,产生,产生3-氯苯甲酸废物氯苯甲酸废物 绿色工艺绿色工艺负载锡的负载锡的 沸石催化剂,过氧化氢氧化剂,沸石催化剂,过氧化氢氧化剂,原子经济性原子经济性86%,副产物只,副产物只有水有水Baeyer-VilligerBaeyer-Villiger反应反应用于生产医药、塑料添加剂用于生产医药、塑
13、料添加剂O+ClOOOHOO+ClOHO锡/沸石16第16页,本讲稿共53页医药、农药、功能化学品的研究医药、农药、功能化学品的研究绿色化学最活跃的前沿领域绿色化学最活跃的前沿领域 大力研究原子经济反应和手性合成大力研究原子经济反应和手性合成等等医药、农药等产品要引进多种官能团和医药、农药等产品要引进多种官能团和调整化学结构,生产往往经过多步反应,调整化学结构,生产往往经过多步反应,需要配套开发技术,才能推向工业化需要配套开发技术,才能推向工业化17第17页,本讲稿共53页(二二)大宗有机化工产品的第二大宗有机化工产品的第二 代绿色生产技术正在开发代绿色生产技术正在开发 烃类氧化的烃类氧化的“
14、原子经济原子经济”反应正在改进反应正在改进替代剧毒光气等原料的绿色技术,研究降替代剧毒光气等原料的绿色技术,研究降低成本低成本开发新一代苯与烯烃烷基化无毒无害固开发新一代苯与烯烃烷基化无毒无害固体酸催化剂体酸催化剂18第18页,本讲稿共53页烃类氧化的烃类氧化的“原子经济原子经济”反应正在改进反应正在改进20世纪世纪80年代发明钛硅分子筛作为催年代发明钛硅分子筛作为催化剂化剂 采用采用H2O2为氧化剂为氧化剂 实现下列实现下列“原子经济原子经济”反应反应丙烯环氧化制环氧丙烷丙烯环氧化制环氧丙烷环己酮氨氧化制环己酮肟环己酮氨氧化制环己酮肟苯酚氧化制对苯二酚苯酚氧化制对苯二酚19第19页,本讲稿共
15、53页丙烯环氧化制环氧丙烷丙烯环氧化制环氧丙烷次氯酸次氯酸石灰石灰废渣废渣 污水污水传统工艺传统工艺氯醇法:氯醇法:原子经济性原子经济性=31%绿色工艺绿色工艺钛硅分子筛催化钛硅分子筛催化:原子经济性原子经济性=76%1-氯丙醇氯丙醇2-氯丙醇氯丙醇20第20页,本讲稿共53页目前针对烃类催化氧化的不目前针对烃类催化氧化的不足,又有了新进展足,又有了新进展 降低降低H2O2费用费用原位原位H2、O2合成合成H2O2,与丙烯环氧化集成,与丙烯环氧化集成新氧化剂新氧化剂异丙苯过氧化物异丙苯过氧化物 新氧化催化材料新氧化催化材料Sn/沸石沸石有机氮络合有机氮络合Fe2+系催化剂系催化剂含钨的金属簇相
16、转移催化剂含钨的金属簇相转移催化剂21第21页,本讲稿共53页烃类催化氧化生产大宗有机化烃类催化氧化生产大宗有机化学品的原子经济反应学品的原子经济反应 分析我国已开发技术的不足分析我国已开发技术的不足 参照国外新研究动向参照国外新研究动向力争开发下一代绿色技术力争开发下一代绿色技术22第22页,本讲稿共53页替代剧毒光气等原料的绿色技术替代剧毒光气等原料的绿色技术需要降低成本需要降低成本 1984年印度博帕尔光气泄漏事件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年罗马尼亚一家工厂的氰化物泄漏到多瑙河支流事件漏到多瑙河支流事件 造成人身伤亡、生态环境严重破坏造成人身伤亡、生态
17、环境严重破坏 需要开发绿色技术需要开发绿色技术23第23页,本讲稿共53页替代光气制造异氰酸酯工艺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伯胺和一氧化碳进行氧化羰化 硝基苯和一氧化碳羰基化硝基苯和一氧化碳羰基化正在小试、中试,比光气法生产正在小试、中试,比光气法生产成本高成本高10,需要降低成本,需要降低成本 24第24页,本讲稿共53页甲基丙烯酸甲酯的生产工艺甲基丙烯酸甲酯的生产工艺传统工艺传统工艺绿色工艺绿色工艺47%原子经济性原子经济性100%原子经济性原子经济性投资、成本低投资、成本低25第25页,本讲稿共53页
18、对于替代剧毒光气、氢氰酸等原料对于替代剧毒光气、氢氰酸等原料的制造大宗有机化学品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经济的生产厂以利竞争26第26页,本讲稿共53页开发新一代苯与烯烃烷基化开发新一代苯与烯烃烷基化无毒无害固体酸催化剂无毒无害固体酸催化剂 工艺工艺传统工艺传统工艺绿色工艺绿色工艺乙烯与苯烷基化乙烯与苯烷基化AlCl3ZSM-5气相法气相法USY、液相法液相法丙烯与苯烷基化丙烯与苯烷基化AlCl3、MCM-22液相法液相法长链烯烃与苯长链烯烃与苯烷基化烷基化HF固体酸固体酸-固定床固定床 传统传统AlCl3、HF
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- 绿色 化学 化工 技术 发展 优秀 课件
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