提高原子经济性.ppt

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1、提高原子经济性提高原子经济性08应化（一）班应化（一）班原子经济性的概念 过去，化学家们关心的是化学反应的高选择性、过去，化学家们关心的是化学反应的高选择性、高产率和速率，而常常忽视反应物分子中原子的高产率和速率，而常常忽视反应物分子中原子的有效利用率问题。因此化工生产中总要产生大量有效利用率问题。因此化工生产中总要产生大量的三废物质，给整个生态环境造成了非常严重的的三废物质，给整个生态环境造成了非常严重的影响。影响。1991年，美国年，美国Stanford大学的大学的B.M.Trost教授首教授首次提出了反应的次提出了反应的“原子经济性原子经济性”（AtomEconomy）的概念。他认为高效

2、的化学反应应最）的概念。他认为高效的化学反应应最大限度地利用原料分子的每一个原子，使之结合大限度地利用原料分子的每一个原子，使之结合成目标产物。成目标产物。在一般的合成反应中在一般的合成反应中:A+B=C+D主产物主产物副产物副产物反应产生的副产物反应产生的副产物D往往是废物往往是废物,因此可成为环因此可成为环境的污染源。境的污染源。原子经济性反应原子经济性反应:E+F=C没有任何副产物生成。没有任何副产物生成。上述原子经济性概念可表述如下：化工生产上常用的产率或收率用下式表示：有机合成中常见反应的原子经济性有机合成中常见反应的原子经济性1、化合反应化合反应2、加成反应加成反应3、重排反应重排

3、反应4、取代反应取代反应5、消除反应消除反应提高化学反应原子经济性的途径提高化学反应原子经济性的途径 1、开发新型催化剂开发新型催化剂例如：环氧丙烷的生产例如：环氧丙烷的生产传统方法传统方法氯醇法氯醇法2CH3-CH=CH2+2HClOCH3-CHOH-CH2Cl+CH3-CHCl-CH2OH CH3-CHOH-CH2CL+CH3-CHCL-CH2OH+Ca(OH)2缺点：缺点：原子利用率低，仅为原子利用率低，仅为31%；消耗大量的石灰和氯气，；消耗大量的石灰和氯气，设备腐蚀和环境污染严重设备腐蚀和环境污染严重 钛硅分子筛（钛硅分子筛（TS-1）催化氧化法）催化氧化法Ugine公司和公司和En

4、ichem公司开发了公司开发了TS-1分子筛作催化剂的新工艺：分子筛作催化剂的新工艺：新工艺的特点：新工艺的特点：a.反应条件温和。常压，反应条件温和。常压，40-50。b.氧源安全易得（氧源安全易得（30%H2O2），转化率高（以），转化率高（以H2O2计算为计算为93%）。）。c.选择性高达选择性高达97%以上，原子利用率以上，原子利用率76.3%。d.仅联产水，是低能耗、无污染的绿色化工过程。仅联产水，是低能耗、无污染的绿色化工过程。e.不足之处是不足之处是H2O2成本高。成本高。2、简化合成步骤简化合成步骤布洛芬，非类固醇消炎剂，具有止痛消肿布洛芬，非类固醇消炎剂，具有止痛消肿的作用。

5、原来的合成方法有六步，原料的的作用。原来的合成方法有六步，原料的原子利用率为原子利用率为40.03%。德国德国BHC公司发明了新方法，只需三步反公司发明了新方法，只需三步反应，原子利用率提高到应，原子利用率提高到77.44%。该公司因。该公司因此获得此获得1997年度美国年度美国“总统绿色化学挑战总统绿色化学挑战奖奖”的变更合成路线奖。的变更合成路线奖。3、采用新合成原料采用新合成原料甲基丙烯酸甲脂（简称甲基丙烯酸甲脂（简称MMA），一种重要的有机化工原），一种重要的有机化工原料，其聚合物俗称有机玻璃。其工业生产方法是料，其聚合物俗称有机玻璃。其工业生产方法是1932年由年由英国帝国化学工业公

6、司首先开发出来的丙酮英国帝国化学工业公司首先开发出来的丙酮-氰醇法。该氰醇法。该法以丙酮、法以丙酮、HCN、甲、甲醇为原料，原子利用率为醇为原料，原子利用率为47%，因，因为使用剧毒的为使用剧毒的HCN和腐蚀性的硫酸，严重危害环境，属于和腐蚀性的硫酸，严重危害环境，属于非环境友好的化学反应。非环境友好的化学反应。最近，最近，Shell公司开发出了一种新工艺，以甲基乙炔、甲公司开发出了一种新工艺，以甲基乙炔、甲醇、一氧化碳为原料，二价钯化合物作催化剂，一步制得醇、一氧化碳为原料，二价钯化合物作催化剂，一步制得MMA，原子利用率为，原子利用率为100%，反应选择性高达，反应选择性高达99.9%，单，单程转化率高达程转化率高达98.9%。具有很高的经济效益和环境效益。具有很高的经济效益和环境效益。