現(xiàn)代化工綠色化工(參考版)
2025-01-04 07:37本頁(yè)面
【正文】 ? 綠色化學(xué)與化工的含義是什么？它們與傳統(tǒng)化工的主要區(qū)別在哪里？ ? 綠色化學(xué)品應(yīng)具有的兩個(gè)主要特點(diǎn)是什么？ ? 試就化工的資源、產(chǎn)品、技術(shù)、經(jīng)營(yíng)和發(fā)展方向闡述 21世紀(jì)化工發(fā)展趨勢(shì)。 ? 綠色化學(xué)與化工研究的主要內(nèi)容有哪些？ ? 試給出原子經(jīng)濟(jì)性（或原子利用率）的定義， 并舉例說明。 NEXT 綠色催化劑 ? 試論傳統(tǒng)化工面臨的挑戰(zhàn)。 3． 取代反應(yīng) (Substitution) 取代反應(yīng)中 ， 離子基團(tuán)是終產(chǎn)物中不需要的廢物， 反應(yīng)的原子經(jīng)濟(jì)性降低 ， 而其非原子經(jīng)濟(jì)程度則視不同的試劑和底物而決定 。 化工行業(yè) 產(chǎn)品規(guī)模 /kg 廢棄物 /產(chǎn)品 石油煉制 109~1011 ~ 大宗化學(xué)品 107~109 1~5(個(gè)別小于 1) 精細(xì)化學(xué)品 105~107 5~50(個(gè)別大于 50) 醫(yī)藥品 104~106 25~100 反應(yīng)類型及其原子經(jīng)濟(jì)性 1． 分子重排反應(yīng) (Rearrangements) 分子重排反應(yīng)是 100％ 原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng) ， 因?yàn)樗ㄟ^原子重整產(chǎn)生新的分子 ， 所有反應(yīng)原子都結(jié)合到產(chǎn)物中 。 ② E因子 (Efactor) ? Sheldon提出的 E因子更為符合綠色化工的要求， E因子定義為每產(chǎn)出 1kg產(chǎn)物所產(chǎn)生的副產(chǎn)物的千克數(shù)，去衡量化工過程的排棄量。它不是指產(chǎn)物的選擇性，而是原子的選擇性。 原子利用率和 E因子 ① 原子利用率 (簡(jiǎn)稱 AU) ? Trost 的原子經(jīng)濟(jì)性用原子利用率 （ Atom Utilization,簡(jiǎn)稱 AU） 衡量 ， 其定義式如下： AU = 目標(biāo)產(chǎn)物的摩爾質(zhì)量 /化工過程產(chǎn)物的所有物種摩爾質(zhì)量之和 ? AU用來估算不同化工過程在不同工藝路線中的原子利用程度，由理論反應(yīng)式算出。 ? 原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)的特點(diǎn)： 1）最大限度地利用原料； 2）最大限度地減少?gòu)U物的排放，減少污染。此項(xiàng)目投產(chǎn)后，年可消耗玉米 192萬噸，可以很好地帶動(dòng)吉林省種植業(yè)、飼料加工業(yè)、畜牧業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。并已經(jīng)過了中試試驗(yàn)。此外，這種新材料能百分之百地生物降解。用玉米制成的聚合物可以做成布料纖維，也可以做成杯子、瓶子、食品容器、包裝紙或地毯。 ? 美國(guó)全國(guó)玉米種植者協(xié)會(huì)最近宣布，用玉米生產(chǎn)聚脂乳酸塑料的研究已取得了成功。該工藝先由原料制取葡萄糖，然后利用經(jīng) DNA重組技術(shù)改進(jìn)的細(xì)菌將葡萄糖轉(zhuǎn)化為己二烯二酸，最后在催化劑的作用下加氫制備己二酸。反應(yīng)的原料可以是造紙廢物、城市固體垃圾、不可循環(huán)使用的廢紙、廢木材和農(nóng)業(yè)殘留物，用稀硫酸在 200～ 220℃ 處理15分鐘，產(chǎn)率可達(dá) 70%～ 90%，同時(shí)可得有價(jià)值的副產(chǎn)品甲酸和糠醛。 ? 三、生產(chǎn)有機(jī)化學(xué)品 ? 1999年，美國(guó)的 Biofine公司獲得美國(guó)總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)之小企業(yè)獎(jiǎng)。 ? 美國(guó)俄亥俄州一個(gè)名叫奧柏林的高中生 ,最近成功地用氫氧化鈉和甲醇作為催化劑 ,將植物油分離成甘油和甲酯。該產(chǎn)品熱效率達(dá) 70%～ 90%。目前有 800萬輛汽車使用摻有 22％乙醇的汽油。 目前將生物質(zhì)資源用作化工原料的方法 生物質(zhì)資源利用實(shí)例 一、歷史悠久的發(fā)酵技術(shù) ? 大約 5000年前，我國(guó)人民已掌握釀酒、釀醋技術(shù)。 3）生物化學(xué)轉(zhuǎn)化法： 利用酶將生物質(zhì)降解為葡萄糖，然后轉(zhuǎn)化為各種化學(xué)品。 2）化學(xué)法： 采用水解、酸解、氧化還原降解將生物質(zhì)變?yōu)樾》肿?。需要大量土地? ? 生物質(zhì)來源于 CO2，燃燒后不增加大氣中 CO2的含量。僅每年再生的纖維素和木質(zhì)素折合成能量相當(dāng)于石油年產(chǎn)量的 15～ 20倍。 （ 3）其它的化工原料綠色化 ? ① 石油裂解制氫取代水煤氣制氫 ? ②纖維素轉(zhuǎn)化成乙酰丙酸 ? ③雙氧水取代含氯 /硫氧化劑及漂白劑 可再生資源作為化工生產(chǎn)原材料 ? （ 1）采用生物質(zhì)材料制取燃料 ? （ 2）采用生物質(zhì)材料制取精細(xì)有機(jī)化學(xué)品 ? 生物質(zhì)： 由光合作用產(chǎn)生的所有生物有機(jī)體的總稱，包括植物、農(nóng)作物、林產(chǎn)物等。 ? 二氧化碳和胺直接反應(yīng)生成異氰酸酯 ? 環(huán)氧乙烷、二氧化碳、甲醇為原料制備碳酸二甲酯 ? 一氣化碳、甲醇、氧氣為原料，制備碳酸二甲酯 化工
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