绿色化学工艺

《绿色化学工艺》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、绿色化学工艺的开发和应用摘要开发和应用绿色化学工艺，是现代化学工业的发展趋势和前沿技术。生产化学品的原料、催化剂、溶剂的绿色化和“原子经济”反应以及生物技术等清洁生产方法的开发和应用，对维护人类健康，保护生态环境，实现化学工业的可持续发展具有重要意义。关键词化学工艺绿色化开发应用1引言化学与化工对人类做出了巨大贡献。人类生活的各个方面，从衣、食、住、行的生活必需品到汽车、电视、洗衣机等高档耐用消费品，无不同化学和化工有关。高科技的发展更是离不开化学和化工的有力支持。可以说化学和化工改变了人类的生活方式，提高了人类的生活水平。但化学和化工的这些巨大贡献伴随着一定的代价，那就是制造、使用与处理这

2、些合成化学物质对人类健康及生活环境造成的负面影响。[1]美国TRI(ToxicsReleaseInventory)1994年的统计结果表明，化学工业为最大的有害物质释放工业,超过排在前10名的其他9个行业的总和。可见化学工业在环境污染中的特殊地位，这就对化学与化工研究者提出了挑战，同时也带来了巨大的研究与发展机遇。化学物质对环境的影响只有在近期才得到广泛的重视。在二次世界大战以前及其随后的一段时期里，很少有人谈到化学物质的制造、使用及处理方式对环境的影响。只有到了20世纪50年代末60年代初期，人们才开始关心化学物质如何对人类健康与环境造成危害这一问题，认识到化学物质的使用可能导致意想不到的

3、负作用。因此，有害化学物质的处理及环境保护受到了重视，并成为重要的研究方向之一。随着对环境污染认识的深入及知识水平的提高，人们提出了绿色化学(GreenChemistry)的概念，并将其作为防止环境污染的根本途径。绿色化学的研究内容为：寻找一个基本的方法来改变某一产品或过程的内在本质，以降低或消除其对人类健康及环境的影响。绿色化学工艺即是以绿色化学为基础的化学工艺，体现在化学品的生产过程中，充分利用资源和能源，减少或避免有毒有害物质的使用与产生，实现废物的零排放，使产品与环境和生态友好。因此，绿色化学工艺是开发从源头解决污染的一门科学，对环境保护及社会的可持续发展具有极其重要的意义。本文将对

4、绿色化学工艺的开发和应用等进行较为详细的介绍。2绿色化学工艺的开发[2]化工过程设计可用“洋葱模型”表示，见图。由图可知，反应器是化工过程的心脏，通常设计是jpkc.hfut.edu.cn先从反应器开始的，反应器的设计提出了分离问题，即分离系统的设计紧随反应器设计之后，该两者规定了过程的加热和冷却负荷，所以第三个要考虑的是热回收网络设计，过程中回收的热负荷尚不满足要求，就需要外部的公用工程，即第四个要考虑的是公用工程系统的选择和设计。在化工过程中，以上各阶段都有机会产生废料，其中反应和分离在很大程度上决定了能否有效地减少或完全消除那些对环境有害的排放物或需作进一步处理的物流。因此，要真正实现

5、化工生产的绿色化，一方面要从源头上尽量减少甚至杜绝污染，实现废物的零排放，这是绿色化学的研究范畴；另一方面，由于绿色化学还有相当的路要走，必须从工艺和设备两方面着手，大力研究与开发从整个工程链中减少或消除污染的绿色工程技术，并在此基础上进行过程系统综合，降低能耗，实现废物最小化和环境影响最小化。2．1开发“原子经济”反应在有机化学中，合成反应的选择性和产品的收率通常是化学家们主要关心的问题，而反应物分子中原子的有效利用率问题常常被忽视。例如，witting成烯反应是一个应用非常广泛的有机反应，被广泛地用于合成带烯键的天然有机化合物和药物，但从绿色化学的角度来看，它生成了等量的废物，三苯基氧膦

6、副产物。1991年，斯坦福大学的BarryM.Trost教授在提出了原子经济性(AtomcEconomy)的概念，即高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每个原子，使之结合到目标分子中，以实现最低排放甚至零排放。[3]原子经济性可以用反应的原子利用率来衡量，即目标产物的分子量与反应物质的原子量总和的比率。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。某些有机产品的生产，如甲醇碳化制醋酸、丙烯腈甲酰化制丁醛、乙烯氧化生产环氧乙烷、己二腈合成等，都属于原子经济反应。这些原子经济性反应的特点是最大限度地利用原料和最大限度地减少废物的排放。原子经济性反应是现代有机合成中应当遵循的基

7、本原则之一。因此，提高反应的原子利用率成为有机合成中的挑战性课题之一。2．2反应的选择性一个化学反应若同时可生多种产物，其中某一种产物是最希望获得的，则这一种产物产率的大小代表了这反应选择性的好坏。例如将萘氧化制苯酐，同时会生成二氧化碳和碳，后二者都是不希望得到的产物。萘转化为苯酐的份额愈高，则反应的选择性也愈好。反应选择性是评价一个反应效率高低的重要标志。提高反应的选择性，其意义在于减少分离和纯化产品的难度