绿色化学与工艺01-刘晨光课件.pptVIP

我国中、长期经济发展目标 GDP总量在2020年的基础上翻两番， GDP年均增长速度要达到年均增长 7.2% 全面实现小康社会的目标（经济发展、民主健全、科教进步、文化繁荣、社会和谐） 2030年基本完成工业化 城市化达到相当的程度，基本完成基础设的施建设 高耗能产业的产量逐渐下降 2050年经济和社会发展达到当时中等发达国家水平 生活舒适 交通便利 碧水蓝天 我国中、长期能源需求展望 我国如果实现了既定的经济发展目标 The 12 Principles of Green Chemistry (1-6) The 12 Principles of Green Chemistry (7-12) 氯丙醇法 原子利用率举例－环氧丙烷的生产 其他缺点：使用有毒有害的氯气，设备腐蚀，产品难提纯 催化氧化法 原子利用率举例－环氧丙烷的生产 其他优点：无污染，反应条件缓和，产品容易提纯 不足：技术成熟度低，成本高 尚未大规模工业应用 丙酮－氢氰酸法 原子利用率举例－甲基丙烯酸甲酯的合成 其他缺点：使用有毒有害的HCN，设备腐蚀 一步氧化法(Shell 法） 原子利用率举例－甲基丙烯酸甲酯的合成 说明：反应途径（化学反应）决定着原子利用率的高低 尽可能缩短反应路径，利用原子利用率高的反应途径 原子节约反应－举例 苯酚-丙酮联合生产 原来： 苯酚－钠融法生产，消耗钠，有废弃物 丙酮－淀粉发酵法，消耗高，废弃物多 苯酚-丙酮联产：原子利用率100％，“零排放” 原子节约反应－举例 Lazabemide 1 生产 原来： 8步，产率8％，废弃物多 现在： 直接法，原子利用率100％，“零排放” 原子节约反应－举例 已二腈生产 原来： 3步，产率54％，废弃物多 现在： Du Pont 直接法，原子利用率100％，“零排放” 美国化学家Barry M Trost，1991年提出： ? 原子经济性（Atom Economy）是指反应物中的原子有多少进入了产物，理想的原子经济性的反应－原子利用率100％的反应。 例如：有机合成－不饱和键的简单加成反应，成环加成反 应等 无机合成－元素与元素作用生成化合物的反应 目标：按照原子利用率来设计反应 2、化学反应的原子经济性 最大限度地利用资源、减少环境污染： （1）必要条件：原子经济反应 （2）充分条件：高转化率，理想100％ 高选择性，理想100％ 容易分离和纯化，副反应少。 3、高转化率和高选择性 荷兰化学家Roger A Sheldon提出：用环境因子（E因子）衡量生产过程对环境的影响程度。 E＝废物质量/目标产物质量 原子经济性越高，E因子越小。 反应步骤越多，E因子越大。 4、原子经济性与环境效益 25~100 10~103 制药 5~50 102~104 精细化工 1~5 104~106 大宗化学品 ~0.1 106~108 石油炼制 E因子 生产量/t 工业部门 用环境商EQ综合描述废物排放量和废物的环境行为对环境的综合表现。 EQ＝E ? Q Q－废物对环境的不友好程度。 例如：NaCl的Q值＝1 其他重金属离子的Q值＝100~1000。 5、原子经济性与环境效益 1、设计安全有效的目标分子 利用分子结构与性能的关系（SAR，Structure－Activity Relationships）和分子控制方法，获得最佳的所需功能的分子，且分子的“毒性”最低。 “毒性”－对人、动物、生物、植物和环境的安全性。 （1）新的安全有效的化学品的设计。 （2）对已有的有效但不安全的分子进行重新设计。 计算机辅助的 分子设计和分子模拟。 四、绿色化学的任务 （1）用无毒无害的原料取代有毒有害的原料 例如：有毒有害的原料－HCN、丙烯腈、光气、甲醛等 例子1：CO2代替光气 聚氨酯的原料－异氰酸酯的生产 传统工艺：光气法 RNH2 ＋ COCl2 ?? RNCO ＋ 2HCl RNCO ＋ R1OH ?? RNHCOOR1 Monsanto公司的新工艺：