化學(xué)工藝學(xué)第9章--綠色化學(xué)化工概論

1、整理ppt第第9 9章章 綠色化學(xué)化工概論綠色化學(xué)化工概論整理ppt2主要內(nèi)容主要內(nèi)容9.1 9.1 綠色化學(xué)化工的基本概念綠色化學(xué)化工的基本概念 9.1.1 9.1.1 綠色化學(xué)化工的定義及特點(diǎn)綠色化學(xué)化工的定義及特點(diǎn) 9.1.2 9.1.2 綠色化工過(guò)程綠色化工過(guò)程 9.1.3 9.1.3 綠色化學(xué)原則綠色化學(xué)原則9.2 9.2 綠色化學(xué)工藝的途徑及實(shí)例綠色化學(xué)工藝的途徑及實(shí)例 9.2.1 9.2.1 綠色化學(xué)工藝的途徑綠色化學(xué)工藝的途徑 9.2.2 9.2.2 綠色化工過(guò)程實(shí)例綠色化工過(guò)程實(shí)例整理ppt39.1 9.1 綠色化學(xué)化工的基本概念綠色化學(xué)化工的基本概念當(dāng)代當(dāng)代全球環(huán)境十大問(wèn)題

2、全球環(huán)境十大問(wèn)題：大氣污染；臭氧層破壞；：大氣污染；臭氧層破壞；全球變暖；海洋污染；淡水資源緊張和污染；生物全球變暖；海洋污染；淡水資源緊張和污染；生物多樣性減少；環(huán)境公害；有毒化學(xué)品和危險(xiǎn)廢物；多樣性減少；環(huán)境公害；有毒化學(xué)品和危險(xiǎn)廢物；土地退化和沙漠化；森林銳減。土地退化和沙漠化；森林銳減。 - - 直接直接/ /間接與化學(xué)化工相關(guān)。間接與化學(xué)化工相關(guān)?；瘜W(xué)工業(yè)的化學(xué)工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展之路可持續(xù)發(fā)展之路在于：在建立與資源能在于：在建立與資源能源集約化相適應(yīng)的化工技術(shù)體系的基礎(chǔ)上，通過(guò)制源集約化相適應(yīng)的化工技術(shù)體系的基礎(chǔ)上，通過(guò)制定合理的產(chǎn)業(yè)政策和技術(shù)路線，發(fā)展清潔生產(chǎn)和資定合理的產(chǎn)業(yè)政策和技

3、術(shù)路線，發(fā)展清潔生產(chǎn)和資源綜合利用，以達(dá)到節(jié)約資源、能源、保護(hù)環(huán)境，源綜合利用，以達(dá)到節(jié)約資源、能源、保護(hù)環(huán)境，提高產(chǎn)業(yè)綜合效益的目的。提高產(chǎn)業(yè)綜合效益的目的。整理ppt49.1 9.1 綠色化學(xué)化工的基本概念綠色化學(xué)化工的基本概念綠色化學(xué)與化工綠色化學(xué)與化工是是2121世紀(jì)化學(xué)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的科世紀(jì)化學(xué)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)基礎(chǔ)，其學(xué)基礎(chǔ)，其目的目的是將現(xiàn)有化工生產(chǎn)的技術(shù)路線從是將現(xiàn)有化工生產(chǎn)的技術(shù)路線從“先污染，后治理先污染，后治理”改變?yōu)楦淖優(yōu)椤皬脑搭^上根治污染從源頭上根治污染”。 整理ppt59.1 9.1 綠色化學(xué)化工的基本概念綠色化學(xué)化工的基本概念從環(huán)境友好的觀點(diǎn)出發(fā)，綠色化學(xué)與化工

4、是利用現(xiàn)從環(huán)境友好的觀點(diǎn)出發(fā)，綠色化學(xué)與化工是利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的原理和方法，減少或消滅對(duì)人類健康、代科學(xué)技術(shù)的原理和方法，減少或消滅對(duì)人類健康、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有害的原料、催化劑、溶劑、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有害的原料、催化劑、溶劑、助劑、產(chǎn)物、副產(chǎn)物等的使用和產(chǎn)生，突出從源頭助劑、產(chǎn)物、副產(chǎn)物等的使用和產(chǎn)生，突出從源頭上根除污染，研究環(huán)境友好的新原料、新反應(yīng)、新上根除污染，研究環(huán)境友好的新原料、新反應(yīng)、新過(guò)程、新產(chǎn)品、實(shí)現(xiàn)化學(xué)工業(yè)與生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展的宗過(guò)程、新產(chǎn)品、實(shí)現(xiàn)化學(xué)工業(yè)與生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展的宗旨。旨。 9.1.1 9.1.1 綠色化學(xué)化工的定義及特點(diǎn)綠色化學(xué)化工的定義及特點(diǎn)整理ppt6綠色化學(xué)的

5、綠色化學(xué)的主要特點(diǎn)主要特點(diǎn)：原子經(jīng)濟(jì)性原子經(jīng)濟(jì)性，即在獲取新物，即在獲取新物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過(guò)程中充分利用每個(gè)原子，實(shí)現(xiàn)質(zhì)的轉(zhuǎn)化過(guò)程中充分利用每個(gè)原子，實(shí)現(xiàn)“零排零排放放”，因此可以充分利用資源，又不產(chǎn)生污染。，因此可以充分利用資源，又不產(chǎn)生污染。 綠色化學(xué)綠色化學(xué)VSVS環(huán)境治理環(huán)境治理: : 源頭防止污染源頭防止污染VSVS末端治理末端治理9.1.1 綠色化學(xué)化工的定義及特點(diǎn)綠色化學(xué)化工的定義及特點(diǎn)9.1 9.1 綠色化學(xué)化工的基本概念綠色化學(xué)化工的基本概念9.1.1 9.1.1 綠色化學(xué)化工的定義及特點(diǎn)綠色化學(xué)化工的定義及特點(diǎn)整理ppt9.1.2 綠色化工過(guò)程綠色化工過(guò)程評(píng)價(jià)化學(xué)過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)：評(píng)價(jià)

6、化學(xué)過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)： 選擇性（選擇性（S）或或產(chǎn)率（產(chǎn)率（Y）零排放零排放原子經(jīng)濟(jì)性原子經(jīng)濟(jì)性環(huán)境因子環(huán)境因子9.1 9.1 綠色化學(xué)化工的基本概念綠色化學(xué)化工的基本概念9.1.2 9.1.2 綠色化工過(guò)程綠色化工過(guò)程整理ppt（1 1）原子經(jīng)濟(jì)性）原子經(jīng)濟(jì)性9.1 9.1 綠色化學(xué)化工的基本概念綠色化學(xué)化工的基本概念9.1.2 9.1.2 綠色化工過(guò)程綠色化工過(guò)程整理ppt原子經(jīng)濟(jì)性原子經(jīng)濟(jì)性： 衡量所有反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)樽罱K產(chǎn)物的量度。如衡量所有反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)樽罱K產(chǎn)物的量度。如果所有的反應(yīng)物都被完全結(jié)合到產(chǎn)物中，則合成果所有的反應(yīng)物都被完全結(jié)合到產(chǎn)物中，則合成反應(yīng)是反應(yīng)是100%100%的原子經(jīng)濟(jì)性。

7、的原子經(jīng)濟(jì)性。理想的原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)理想的原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)： 不用保護(hù)基團(tuán)，無(wú)副產(chǎn)物。不用保護(hù)基團(tuán)，無(wú)副產(chǎn)物。 加成反應(yīng)和分子重排反應(yīng)等是綠色反應(yīng)，而加成反應(yīng)和分子重排反應(yīng)等是綠色反應(yīng)，而消去反應(yīng)和取代反應(yīng)等原子經(jīng)濟(jì)性較差。消去反應(yīng)和取代反應(yīng)等原子經(jīng)濟(jì)性較差。 （1 1）原子經(jīng)濟(jì)性）原子經(jīng)濟(jì)性9.1 9.1 綠色化學(xué)化工的基本概念綠色化學(xué)化工的基本概念9.1.2 9.1.2 綠色化工過(guò)程綠色化工過(guò)程整理ppt10復(fù)雜反應(yīng)：復(fù)雜反應(yīng)：A+B C+D F+G HC+D E H+I J E+ J PAE=Mr,P/(Mr,A+Mr,B+Mr,F+Mr,G+Mr,I) x 100% 分析清楚分析清楚原料（

8、反應(yīng)物）、最終產(chǎn)物（目標(biāo)原料（反應(yīng)物）、最終產(chǎn)物（目標(biāo)產(chǎn)物）產(chǎn)物）是什么；中間產(chǎn)物忽略。是什么；中間產(chǎn)物忽略。（1 1）原子經(jīng)濟(jì)性）原子經(jīng)濟(jì)性9.1 9.1 綠色化學(xué)化工的基本概念綠色化學(xué)化工的基本概念9.1.2 9.1.2 綠色化工過(guò)程綠色化工過(guò)程整理ppt11 原子經(jīng)濟(jì)性是綠色化學(xué)的重要原理之一，是化原子經(jīng)濟(jì)性是綠色化學(xué)的重要原理之一，是化學(xué)家和化學(xué)工程師們用以指導(dǎo)其工作的主要尺度之學(xué)家和化學(xué)工程師們用以指導(dǎo)其工作的主要尺度之一。一。 通過(guò)對(duì)化學(xué)工藝過(guò)程的計(jì)量分析，合理設(shè)計(jì)有通過(guò)對(duì)化學(xué)工藝過(guò)程的計(jì)量分析，合理設(shè)計(jì)有機(jī)合成反應(yīng)過(guò)程，提高反應(yīng)的原子經(jīng)濟(jì)性，可以節(jié)機(jī)合成反應(yīng)過(guò)程，提高反應(yīng)的原子經(jīng)

9、濟(jì)性，可以節(jié)省資源和能源，提高化工生產(chǎn)過(guò)程的效率。省資源和能源，提高化工生產(chǎn)過(guò)程的效率。 （1 1）原子經(jīng)濟(jì)性）原子經(jīng)濟(jì)性9.1 9.1 綠色化學(xué)化工的基本概念綠色化學(xué)化工的基本概念9.1.2 9.1.2 綠色化工過(guò)程綠色化工過(guò)程整理ppt12 環(huán)境因子（環(huán)境因子（environmental factor，E因子因子）是）是荷蘭有機(jī)化學(xué)教授荷蘭有機(jī)化學(xué)教授R.A.Shedom在在1992年提出年提出的一個(gè)量度標(biāo)準(zhǔn)，定義為每產(chǎn)出的一個(gè)量度標(biāo)準(zhǔn)，定義為每產(chǎn)出1kg目標(biāo)產(chǎn)物所目標(biāo)產(chǎn)物所產(chǎn)生的廢棄物的產(chǎn)生的廢棄物的kg數(shù)，即將反應(yīng)過(guò)程中的廢棄數(shù)，即將反應(yīng)過(guò)程中的廢棄物總量除以產(chǎn)物量。物總量除以產(chǎn)物量。

10、 （2 2）環(huán)境因子）環(huán)境因子9.1 9.1 綠色化學(xué)化工的基本概念綠色化學(xué)化工的基本概念9.1.2 9.1.2 綠色化工過(guò)程綠色化工過(guò)程整理ppt13式中：廢棄物是指目標(biāo)產(chǎn)物以外的所有副產(chǎn)物。式中：廢棄物是指目標(biāo)產(chǎn)物以外的所有副產(chǎn)物。 由上式可見(jiàn)，其值越大，意味著廢棄物越多，由上式可見(jiàn)，其值越大，意味著廢棄物越多，對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響就越大。對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響就越大。 （2 2）環(huán)境因子）環(huán)境因子9.1 9.1 綠色化學(xué)化工的基本概念綠色化學(xué)化工的基本概念9.1.2 9.1.2 綠色化工過(guò)程綠色化工過(guò)程整理ppt14表表9-1 不同化工行業(yè)的不同化工行業(yè)的E因子因子比較比較E因子化工行業(yè)化工行業(yè)產(chǎn)

11、量規(guī)模產(chǎn)量規(guī)模/（t/a）/（kg副產(chǎn)物副產(chǎn)物/kg產(chǎn)物）產(chǎn)物）石油煉制石油煉制106108約約0.1大宗化工產(chǎn)品大宗化工產(chǎn)品104106 80時(shí)，時(shí)，H2O2分解顯著，分解顯著，S、Y都有所下降。都有所下降。9.2 9.2 綠色化學(xué)工藝的途徑及實(shí)例綠色化學(xué)工藝的途徑及實(shí)例9.2.2 9.2.2 綠色化工過(guò)程實(shí)例綠色化工過(guò)程實(shí)例一、環(huán)己酮肟的綠色生產(chǎn)工藝一、環(huán)己酮肟的綠色生產(chǎn)工藝（3）環(huán)己酮肟化反應(yīng)條件）環(huán)己酮肟化反應(yīng)條件 反應(yīng)溫度：權(quán)衡反應(yīng)溫度：權(quán)衡S、Y和和H2O2利用率利用率整理ppt36 壓力：壓力： 常壓下反應(yīng)可進(jìn)行；常壓下反應(yīng)可進(jìn)行； 加壓可加壓可氨的溶解度，氨的溶解度，氨氨/環(huán)己

12、酮摩爾比，對(duì)環(huán)己酮摩爾比，對(duì)S、Y有利。常用有利。常用p=0.180.3MPa。9.2 9.2 綠色化學(xué)工藝的途徑及實(shí)例綠色化學(xué)工藝的途徑及實(shí)例9.2.2 9.2.2 綠色化工過(guò)程實(shí)例綠色化工過(guò)程實(shí)例一、環(huán)己酮肟的綠色生產(chǎn)工藝一、環(huán)己酮肟的綠色生產(chǎn)工藝（3）環(huán)己酮肟化反應(yīng)條件）環(huán)己酮肟化反應(yīng)條件整理ppt37 原料配比原料配比 氨水氨水/環(huán)己酮環(huán)己酮=2/1 氨水易揮發(fā)，且過(guò)量有助于羥胺生成氨水易揮發(fā)，且過(guò)量有助于羥胺生成 過(guò)氧化氫過(guò)氧化氫/環(huán)己酮環(huán)己酮=（1.11.2）/1 過(guò)氧化氫易分解；過(guò)氧化氫易分解； 過(guò)多過(guò)氧化氫分解導(dǎo)致環(huán)己酮肟深度氧化等副反應(yīng)過(guò)多過(guò)氧化氫分解導(dǎo)致環(huán)己酮肟深度氧化等副

13、反應(yīng)9.2 9.2 綠色化學(xué)工藝的途徑及實(shí)例綠色化學(xué)工藝的途徑及實(shí)例9.2.2 9.2.2 綠色化工過(guò)程實(shí)例綠色化工過(guò)程實(shí)例一、環(huán)己酮肟的綠色生產(chǎn)工藝一、環(huán)己酮肟的綠色生產(chǎn)工藝（3）環(huán)己酮肟化反應(yīng)條件）環(huán)己酮肟化反應(yīng)條件整理ppt389.2 9.2 綠色化學(xué)工藝的途徑及實(shí)例綠色化學(xué)工藝的途徑及實(shí)例9.2.2 9.2.2 綠色化工過(guò)程實(shí)例綠色化工過(guò)程實(shí)例二、苯與乙烯烷基化制備乙苯二、苯與乙烯烷基化制備乙苯 整理ppt39表表9-3 分別以分別以AlCl3和固體酸為催化劑的生產(chǎn)方法對(duì)比和固體酸為催化劑的生產(chǎn)方法對(duì)比以以AlCl3為催化劑的生產(chǎn)方法為催化劑的生產(chǎn)方法以固體酸為催化劑的生產(chǎn)方法以固體酸為催化劑的生產(chǎn)方法無(wú)水無(wú)水AlCl3法法均相均相AlCl3法法氣相法氣相法液相法液相法原料要求原料要求