第5章 绿色化学应用ppt课件.ppt

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1、第五章绿色化学的应用2021/7/281湖南科大化学化工学院本章目录5.1绿色化学反应5.2绿色化学品5.3绿色技术在工业中的应用2021/7/282湖南科大化学化工学院5.1绿色化学反应2021/7/283湖南科大化学化工学院5.1绿色化学反应:生物催化化学反应因选择性不高造成资源大量浪费,而且副产物的生成又造成对环境的污染。因此化学家们一直在探索提高反应选择性,以达到尽可能高的原子经济性反应。重点介绍:生物催化反应甲醇羰基化合成乙酸碳-碳偶联反应选择氧化2021/7/284湖南科大化学化工学院5.1绿色化学反应:生物

2、催化5.1.1生物催化生物材料在利用资源和发展绿色技术方面均十分重要。生物催化选择性高、副反应少、反应条件温和、设备简单,因此是绿色生产技术。生物技术的研究始于50、60年代,但直到90年代,基因重组工程和生物筛选技术的改进和新的稳定生产技术的开发成功,生物催化剂才开始应用于多种工业生产过程.2021/7/285湖南科大化学化工学院5.1绿色化学反应:生物催化工业部门应用领域技术状况石油炼制大宗化学品高分子聚合物特殊有机中间体生物脱硫生物制机动燃料生物制氢乙醇1,3丙二醇甘油可生物降解聚合物黄原胶聚合物聚丙烯酰胺新中间体

3、手性中间体Oleochemicals工业示范开发中开发中已成熟接近成熟工业示范工业应用工业应用工业应用工业应用工业应用工业应用表5-1.生物催化技术的应用领域2021/7/286湖南科大化学化工学院5.1绿色化学反应:生物催化工业部门应用领域技术状况医药农用化学品日用化学品环境保护医用蛋白手性药物碳水聚合物生物杀虫剂乳酸赖氨酸柠檬酸废物处理技术生物治理工业应用工业应用工业应用工业应用接近成熟工业应用工业应用开发中开发中表5-1.生物催化技术的应用领域(续)2021/7/287湖南科大化学化工学院5.1绿色化学反应:生物催

4、化生物技术在化学化工中的应用正在全面兴起。在精细化学品和药物的合成,手性化合物等高附加值化学品的合成中已得到成功的工业应用,并占据了一定的市场分额。据统计,1996年,生物催化剂已占世界催化剂90亿美元市场的11%。美国Biosystem公司(EBC)已成功开发了一种生物脱硫的新工艺(BDS),第一套柴油生物脱硫工业示范装置正在PetroStar公司的Alaska炼油厂建设之中,预计2001年第三季度投产。CargillDow聚合物公司正耗资3亿美元建设一套生产规模为140kt/a的从玉米生产聚乳酸的装置,用于生产纤维和

5、塑料等。2021/7/288湖南科大化学化工学院5.1绿色化学反应:生物催化我国在某些领域也取得了重大进展。如生物催化丙烯腈制丙烯酰胺在建设几套千吨级规模装置的基础上,一套规模为20kt/a的生产装置正在投产。以厌氧活性污泥为原料的“有机废水发酵法制氢技术”研究目前已通过中试验证,实现了中试规模连续非固定菌长期操作生物制氢。以玉米淀粉制得的糖类化合物为原料,采用生物发酵法制造甘油,已建成示范工厂。2021/7/289湖南科大化学化工学院5.1绿色化学反应:甲醇羰基化乙酸生产有乙醛氧化法、丁烷和轻质油氧化法以及甲醇羰基化法

6、。1.乙醛氧化法制备乙酸反应式如下:5.1.2甲醇羰基化法合成乙酸2CH3CHO+O22CH3COOH这条生产乙酸的技术路线开发最早,至19世纪60年代,Hoechst-Wacker法直接氧化乙烯制乙醛技术开发成功后更有了有飞速的发展。2021/7/2810湖南科大化学化工学院5.1绿色化学反应:甲醇羰基化当时乙烯法制乙醛的路线以其生产规模大,成本低而与其他路线竞争占有很大优势,使乙烯制乙醛在70年代初达到了1610kt/a的规模,所生产的乙醛大部分用于制造乙酸。但其后石油和乙烯价格的大幅度上升,使原料成本增加。同时乙醛

7、制乙酸的单程转化率约90%,收率以乙醛计为94-95%,反应中有少量副产物双乙酸乙叉酯,丁烯酸,丁二酸等生成,分离麻烦,同时设备投资较高,因此导致此路线后来逐渐失去竞争能力2021/7/2811湖南科大化学化工学院5.1绿色化学反应:丁烷液相氧化制乙酸2.丁烷液相氧化法该方法曾是50-60年代生产乙酸的主要路线,反应式:C4H10+5/2O22CH3COOH+H2O真正的反应过程是相当复杂的,生成的氧化产物多,主要副产物有甲醇、甲酸、乙醇、丙酸等,它们占有相当大的比例,分离过程比较麻烦。因此无论从原料的有效利用和环境影响

8、来看,丁烷液相氧化法不再具有任何优势,因此已逐渐被淘汰。2021/7/2812湖南科大化学化工学院5.1绿色化学反应:甲醇羰基化法合成乙酸3.甲醇羰基化法该法合成乙酸是一个典型的原子经济反应,它的原子经济性达到100%。该方法是20世纪60年代后期由美国Monsomto公司开发成功的,它占了乙酸新增生产能力的90%以

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