《绿色化学原理与绿色产品设计.docVIP

绿色化学原理与绿色产品设计课程论文： 绿色化学的原料改革 姓 名： 李 维 班 级： 化 工 071 专 业： 化学工程与工艺 学 号： 200708010119 绿色化学的原料改革 摘　要:绿色化学是实现污染预防的重要手段,其中重要的一项内容是对原料进行改革,本文介绍了绿色化学原料的几项改革,比如以低毒的原料代替高毒的原料,对二氧化碳的充分利用以及对生物质的利用。 关键词:绿色化学;代替;二氧化碳;生物质;可再生 正文： 绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。绿色化学是设计研究没有或只有尽可能少的环境负作用,并在技术上、经济上可行的化学品和化学过程。包括原料和试剂在反应中的充分利用,它是实现化学污染防治的基本方法和科学手段,是一门从源头上阻止污染的化学,是用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、试剂和产物、副产物等的使用和产生。它是实现污染预防的基本的和重要的科学手段,包括许多化学领域,如合成、催化、工艺、分离和分析监测等。绿色化学研究的问题当然应该着眼于当前和发展未来并重,其中之一就是对原料的改革。任何反应类型或合成路线在很大程度上是因原料的选择而定的,因此,作为化学反应的起点,化工原料的选择和使用在绿色化学的研究和实践中是很重要的。 1 　采用无毒无害的或低毒的原料代替毒性大的原料 在有机合成反应中,有许多原料是有毒的甚至是剧毒的,如光气、氢氰酸、硫酸二甲酯等,大量使用这些原料将危害从业人员的身体,并对环境造成严重污染。因此,绿色有机合成的一个重要任务是采用无毒无害的或低毒的原料代替毒性大的原料。 1. 1　环保绿色原料碳酸二甲酯的应用 碳酸二甲酯毒性很低,在1992年就被欧洲列为无毒产品是一种符合现代“清洁工艺”要求的环保型化工原料。在许多领域碳酸二甲酯都显示出其绿色化工产品的特点。在合成领域可替代剧毒的硫酸二甲酯作为甲基化剂,提高生产操作的安全性,降低环境污染。硫酸二甲酯是一种常用的甲基化试剂,但有剧毒且具有致癌性,面临着巨大的环保压力。 碳酸二甲酯的甲基碳受到亲核攻击时,其烷基- 氧键断裂,同样生成甲基化产品,而且使用碳酸二甲酯比硫酸二甲酯反应收率更高、工艺更简单。目前,在甲基化反应中,可用非毒性的碳酸二甲酯代替硫酸二甲酯: C6H5NH2 +CH3OCOOCH3 C6H5NHCH3 +CH3OH +CO2 另外,碳酸二甲酯可以代替光气作羰基化剂,用于异氰酸酯的合成,异氰酸酯传统制法是由光气与胺类反应制得;以碳酸二甲酯代替光气与胺反应,生成碳酸酯,碳酸酯再热分解得异氰酸酯。作为溶剂,碳酸二甲酯可替代氟里昂、三氯乙烷、三氯乙烯、苯、二甲苯等有毒有害物质用于油漆涂料、清洁溶剂等。 1. 2　用CO、CO2 代替光气 光气是一种重要的化工原料,是合成碳酸二甲酯、异氰酸酯、氨基甲酸酯等化工原料的试剂。但是光气剧毒,是一种强刺激;窒息性气体。吸入光气引起肺水肿;肺炎等,具有致死危险。经过研究,发现在某些场合可以用CO或CO2 代替光气。 (1) 碳酸二甲酯的合成 CH3OH +ClCOCl—— CH3OCOOCH3 + 2HCl 碳酸二甲酯最初的生产方法为光气法,但是光气的毒性和腐蚀性限制了这一方法的应用,特别是随着环保受到全世界的重视程度的日益提高,光气法已经被淘汰。目前,碳酸二甲酯的工业生产中,已可用CO代替光气,与CH3OH和O2 在铜催化下制得。以CO2 为原料合成碳酸二甲酯的方法正在研究中。 (2) 用CO2 代替光气合成氨基甲酸酯氨基甲酸酯是毒性较低的农药,也是重要的中间体,传统工艺以胺和光气合成。McGhee, Riley等成功地利用胺、CO2 和烷基氯来提高氨基甲酸盐阴离子中心氧的亲核性,在温和条件下,直接生成异氰酸酯和氨基甲酸酯,达到了100%选择性,得到了极好的产率。 1. 3　用安全的原料代替氢氰酸 氢氰酸(HCN)沸点为25. 7℃,在室温下是液体或气体,剧毒,空气中最高容许浓度为0. 3毫克/立方米,当浓度达到300毫克/立方米时,可使人立即死亡。但氢氰酸是常用的化工原料,有机玻璃的单体- 甲基丙烯酸甲酯和晴纶的单体- 丙烯晴传统的合成方法要以氢氰酸为原料。 1. 3. 1　甲基丙烯酸甲酯的合成合成甲基丙烯酸甲酯的传统工艺是丙酮- 氰醇法,以丙酮和氢氰酸的原料,缺点使用剧毒原料,污染严重;设备腐蚀严重;原子利用率低。 美国Shell公司的新工艺:用丙炔- 钯催化甲氧碳基化合成甲基丙烯酸甲酯,不用剧毒物质,原料价格低,产品收率高,原子利用率高,经济效益、环境效益好。 1. 3. 2　合成除草剂 另外一个优化合成路线的代表是孟山都公司