绿色化学与工艺02课件.pptVIP

化学工程与工艺专业前沿技术讲座绿色化学与工艺第二部分 催化氧化与石化产品清洁高效生产 主要内容 石油化工清洁高效生产 催化氧化新技术 催化氧化新材料空心钛硅分子筛 石化产品清洁高效制备 环己酮制备环己酮肟 苯酚制备苯二酚 丙烯制备环氧丙烷 苯氧化制备苯酚 石油化工清洁高效生产 资源的高效利用 资源和环境问题是制约国家安全和国民经济发展的两大瓶颈 我国能源资源的利用率只有约32％，比国外先进水平低十多个百分点，主要用能产品的单位产品能耗比发达国家高25%～90%，加权平均高40%左右 如何高效利用石油资源，是提高我国能源利用率的重要关键 石油加工汽油和柴油增值不到一倍（有时吨油利润都不到100元）；加工成大宗化工产品增值约2～4倍；加工成为精细化工产品增值4～8倍； 石油化工原料高效清洁生产 石油化工原料生产和消费是社会进步和经济发展的重要标志，其制造生产消耗大量不可再生石油资源 石油化工原料高效清洁生产对社会资源和环境的影响意义重大，对国家经济长远持续绿色发展起重要作用 首份绿色GDP研究成果发布 2004年环境污染造成的经济损失5118亿，占GDP的3.05% 虚拟治理成本2874亿，占GDP 1.80% 治理需要投资10800亿，占GDP 6.8% 绿色化学与环境友好 随着时代的发展，不仅我国，世界都将面临资源短缺和环境污染等日益严重问题 如何合理开发利用资源、保护好人类赖以生存的自然环境、实现可持续发展成为世界各国各行业迫切需要解决的问题 化工行业肩负着从源头上解决环境污染问题的重任，要实现过程从“终端治理”到“始端预防”的转变 基于催化剂新材料及生产新工艺的 “绿色化学”和“环境友好”反应的开发成为研究热点 环境友好催化氧化新技术 烃类选择性氧化 烃类选择氧化在现有化工原料生产中已占有极其重要的地位，据统计在催化过程生产的各类有机化学品中，催化选择氧化生产的产品约占25% 选择氧化的目的产物大多是在热力学上不稳定的中间化合物，在反应条件下很容易被进一步深度完全氧化为CO2和H2O，其选择性是各类催化反应中最低的 催化氧化难题与关键 控制深度氧化、提高目标产物的选择性是烃类选择氧化研究中最具有挑战性的技术难题。 充分利用原料资源，环境友好生产，从而提高经济效益和产品竞争力，是烃类选择氧化进行工业化的核心关键。 新技术突破必定会带来新进步 催化氧化的核心：氧化剂和催化剂 传统氧化体系和氧化工艺过程，存在工艺复杂，设备投资大；反应条件苛刻，生产成本高；反应副产物多，处理困难；经常伴随产生大量废水、废气、和废渣，对环境污染严重等缺陷，限制了含氧有机化合物的生产和应用 新氧化工艺开发的重要核心是新催化氧化材料和氧化剂，他们的出现能导致新工艺的革命 新型催化氧化材料 绿色 能显著地简化了氧化工艺过程，提高了氧化目的产物收率和选择性，具有环境友好，不产生污染。 高效 能将常规石油化工产品转化成具有高附加值的或国民经济急需的产品。 环境友好催化氧化新材料空心钛硅分子筛HTS 烃类催化氧化 含氧有机化合物是生产工程塑料、合成纤维和药物中间体等的基础原料，而烃类选择性氧化是生产上述化学品的重要过程 开发清洁高效烃类选择性氧化新工艺的核心是催化材料 20世纪80年代出现的钛硅分子筛(TS-1)，使氧化过程清洁，环境友好，被誉为催化氧化领域的里程碑 钛硅分子筛研发需解决三大难题 钛硅分子筛研发需解决三大难题 2、工程问题：分子筛原粉催化剂用于选择性氧化反应，能显著提高催化剂利用率，但存在分离等工程难题 3、产权问题：钛硅分子筛TS-1知识产权难突破 新型催化材料空心钛硅分子筛开发 空心钛硅分子筛 发明重排技术，强化硅钛羟基缩合，获得更多的活性中心，实现了晶粒内扩孔，首创空心钛硅分子筛HTS 主要技术参数 空心钛硅分子筛特性 独特晶内空心有利于反应分子扩散，加快了反应速率 MFI晶体结构，良好的结构稳定性 活性中心集中分布在壳层，使产品具有良好的催化氧化性能同时兼具有优异的择形效果 在常压低温对许多烃类氧化具有催化择型作用 可使用低浓度双氧水作为氧化剂，反应过程友好没有污染 氧化活性高，稳定性好，目的产物收率高，选择性好，简化许多传统氧化工艺过程 HTS具有独特的理化性质，获多项中国发明专利授权，及中国、美国、欧洲和日本产品专利授权 HTS与国外氨肟化催化剂评价对比 石化产品绿色高效制备 HTS钛硅分子筛氨肟化应用 现有工艺氨肟化工艺HPO法（四个主要反应） 羟胺反应： NO3+2H++3H2 NH3OH++2H2O 肟化反应： NH3OH++C6H10O C6H10NOH+H2O+H+ 氨氧化反应：4