绿色化学与化工的新进展

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1、21世纪化学化工发展的新机遇：绿色化学与化工青岛科技大学化工学院于世涛什么是绿色化学化工？采用最少的资源和能源消耗，并产生最小的排放的工艺过程。用化学的技术和方法去消灭或减少那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂在生产过程的使用；绿色化学化工的理想在于不再使用有毒有害的物质，不再产生废物，不再处理废物；绿色化学化工是一门从源头上根除环境污染的科学。2绿色化学化工兴起的原因环境保护的推动“稀释排放时期”“管制与控制时期”“从源头消除时期”合理利用资源、实现可持续发展矿物资源的不断消耗降低成本3绿色化学化工的经济推动力化工过程的加工费＝原材料＋能耗＋劳动

2、力原材料＋能耗＋劳动力＋废物控制＋处理和埋放＋环保监测＋人身保险＋事故责任赔偿现在！过去41992年美国化学工业环保费1150亿美元清理已污染地区花去700亿美元1996年美国Dupont化学品销售总额为180亿美元，环保费用为10亿美元难以承受了！5绿色化学化工的活动美国：1990年颁布了污染防止法案1996年副总统Gore宣布了国家环境技术战略目标是2020年地球日时，废弃物减少40－50％，每套装置消耗原材料减少20－25％1996年美国设立“总统绿色化学挑战奖”（学术奖，小企业奖，变更合成路线奖，变更溶剂/反应条件奖，设计更安全化学品奖”）日本：新阳光计划欧洲：英国皇

3、家化学会设立了绿色化学奖德国“为环境而研究”计划，6亿美元/年荷兰税收优惠政策国外的活动61995年中国科学院化学部组织了院士咨询：《绿色化学与技术－推动化工生产可持续发展的途径》1997年“九五”重大基础研究项目：“环境友好石油化工催化化学与化学反应工程”2000年科技部国家重大基础研究规划项目的资源与环境领域中，资助绿色化学化工大学和中科院纷纷成立绿色化学研究机构中国科技大学绿色科技研究开发中心四川大学绿色化学与技术研究中心中科院过程工程研究所绿色化学与化工创新研究中心我们也在行动！7P.T.Anastas和J.C.Waner绿色化学化工的12条原则：防止废物的生成比在其

4、生成后再处理更好。设计的合成方法应使生产过程中所采用的原料最大量地进入产品之中。设计合成方法时，只要可能，不论原料、中间产物和最终产品，均应对人体健康和环境无毒、无害(包括极小毒性和无毒)。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。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。合成方法必须考虑过程中能耗对成本与环境的影响，应设法降低能耗，最好采用在常温常压下的合成方法。8在技术可行和经济合理的前提下，原料要采用可再生资源代替消耗性资源。在可能的条件下，尽量不用不必要的衍生物(derivatization)，如限制性基团、保护/去保

5、护作用、临时调变物理/化学工艺。合成方法中采用高选择性的催化剂比使用化学计量(stoichiometric)助剂更优越。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，要能分解成可降解的无害产物。进一步发展分析方法，对危险物质在生成前实行在线监测和控制。选择化学生产过程的物质，使化学意外事故(包括渗透、爆炸、火灾等)的危险性降低到最小程度。9绿色化学化工的主要内容无毒无害原料可再生资源环境友好产品回归自然废物回收利用无毒无害催化剂无毒无害溶剂原子经济反应10研究“废物零排放”的“原子经济”反应是重点BarryTrost教授：原子经济性(AtomEconomy)概念A＋

6、BC＋DA＋BC+％原子经济性＝100产物废物废物为零被利用原子的分子式量反应中所有反应物的分子式量11工业部门每吨产品排放的废物（吨/吨）炼油~0.1大宗化学品1~5精细化工5~20制药25~100不同工业部门生产中的废物排放量制药、精细化工——更需开发原子经济反应12原子经济反应13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Brown方法合成布洛芬—镇静、止痛药原子经济性~40%14第一步第二步第三步BHC公司新发明的绿色方法简单多了！原子经济性~99%1997度变更合成路线奖15传统工艺3-氯过苯甲酸氧化剂，原子经济性42%，产生3-氯苯甲酸废物绿色工

7、艺负载锡的沸石催化剂，过氧化氢氧化剂，原子经济性86%，副产物只有水锡/沸石Baeyer-Villiger反应—用于生产医药、塑料添加剂1620世纪80年代，烃类氧化的技术突破—实现“原子经济”反应发明钛硅分子筛作为氧化催化剂采用H2O2为氧化剂工业应用丙烯环氧化制环氧丙烷环己酮氨氧化制环己酮肟苯酚氧化制对苯二酚17丙烯环氧化制环氧丙烷氯气石灰废渣污水传统工艺—氯醇法：原子经济性=31%绿色工艺—钛硅分子筛催化：原子经济性=76%18600t/a钛硅分子筛催化环己酮氨氧化制环己酮肟中试装置19烃类