绿色化学原理.ppt
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1、第2章 绿色化学原理,绿色化学十二条原则,防止污染优于污染治理 原子经济性 绿色化学合成 设计安全化学品 采用安全的溶剂和助剂 合理使用和节省能源,绿色化学十二条原则,利用可再生资源合成化学品 减少不必要的衍射化步骤 采用高选择性的催化剂 设计可降解化学品 进行预防污染的现场实时分析 使用安全工艺,绿色化学十二条附加原则,鉴别副产品,尽可能地定量描述。 报告转化率、选择性和产率。 在生产过程中进行完整的质量平衡计算。 定量核算生成过程中催化剂和溶剂的损失。 充分研究基本的热化学,特别是放热规律,以保证安全。 预测其他潜在的质量和能源的传输限制及规律。,绿色化学十二条附加原则,与化学或化工工程人
2、员协作。 要考虑全部生成过程对化学选择性的影响。 帮助开发和支持使用可持续发展的测量。 使用的全部产品及其他输入要尽量定量和最小化。 要充分认识到操作者的安全和废物最小化之间可能存在矛盾的事实。 对试验或工艺过程向环境中排放的废物要监视、呈报,并尽可能地使之最小化。,2.1 防止污染优于污染治理,传统环境污染的治理方法末端治理 绿色化学的方法污染预防 开发以“原子经济性”为基本原则的新化学反应过程。 改进现有化学工业过程,减少和消除污染。,2.2 原子经济性Atom Economy of Chemical Reaction,原子经济性 高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子,使之结
3、合到目标分子中,达到零排放,即不产生副产物或废弃物。 原子利用率(atom utilization),Examples,Example 1 :The preparation of epoxy-ethane(环氧乙烷) from ethylene more Example 2:The preparation of epoxy-propane (环氧丙烷) more Example 3:The synthesis of methyl acrylate(丙烯酸甲酯) more,传统方法(Traditional way),CH2=CH2 + Cl2 + H2O,ashsska,ClCH2CH2OH +
4、 HCl,ashsska,ClCH2CH2OH + Ca(OH)2 + HCl,C2H4O + CaCl2 + 2H2O,CH2=CH2 + Cl2 + Ca(OH)2,C2H4O + CaCl2 + H2O,aska,28,71,74,44,111,18,ashsska,ashsska,44,ashsska,111+ 18 = 129,44,111+ 18 + 44, 100%,=,44,28+ 71 + 74, 100%,=,25%,=,Silver catalyst(银催化剂) is used to convert ethylene directly to the target mole
5、cule by using oxygen as the oxidant, which gives 100% atom utilization.,绿色化学方法(New greener way),CH2=CH2 + 1/2O2,ashsska,44,C2H4O,28,16,ashsska,44,0,ashsska,44,28+16,=, 100%, 100%,=,44,ashsska,44,=,100%,ka,42,71,58,74,111,18,ashsska,asha,asha,asha,58,asha,111+ 18 = 129,58,111+ 18 + 58, 100%,=,58,42+
6、71 + 74, 100%,=,31%,C3H6O + CaCl2 + H2O,CH3CH=CH2 + Cl2 + Ca(OH)2,=,传统方法(Traditional way),Direct oxidation catalyzed by titania-silica (钛-硅),ka,42,34,58,18,ashsska,asha,asha,C3H6O + H2O,CH3CH=CH2 + H2O2,Ashs ska,Titania- sillica molecular sieve,ashsska,58,18,asha,58,58 + 18, 100%,=,58,42 + 34, 100%,
7、=,76%,=,a,The amount of target product formed,绿色化学方法(New greener way),held,CH3C(CN)(OH) CH3,CH3COCH3 + HCN,Ahs ska,CH3OOC(CH3)C=CH2 + NH4HSO4,CH3OH, H2SO4,CH3COCH3+ HCN + CH3OH + H2SO4,CH3OOC(CH3)C=CH2 + NH4HSO4,AA,100+115, 100%,=,=,a,58,a,27,32,98,100,115,100,115, 100%,100,58+27+32+98,100,AA,AA,AA,
8、=,46%,AA,传统方法(Traditional way),Using palladium acetate Pd(OAc)2 as the catalyst,developed in 90s,Pd(OAc)2,绿色化学方法(New greener way),原子经济性反应,传统反应: A + B C + D 原子经济性反应:E + F C 常见有机反应类的原子经济性: 重排反应、加成反应、取代反应、消除反应 100% 100% 100% 100%,2.3 绿色化学合成,有机合成原料 光气(COCl2) 氰化物(HCN、KCN、NaCN) 硫酸二甲酯(CH3)2SO4 绿色化学要求化学合成中不
9、使用、不产生有毒、有害物质。,替代光气的绿色原料,异氰酸酯(isocyanate),聚氨酯(polyurethane),聚碳酸酯(polycarbonate),光气(phosgene),异氰酸酯传统合成方法 新方法:,替代光气的绿色原料,按照化学,2CH3OH + COCl2,CH3OOCOOCH3 + 2HCl,2CH3OH + CO + O2,CH3OOCOOCH3 + H2O,Catalyst,2CH3OH + CO2,CH3OOCOOCH3 + H2O,Thermodynamics, Catalyst, Reaction conditions: temperature/pressure
10、,碳酸二甲酯传统合成方法:,新的方法:,替代光气的绿色原料,The synthesis of adipic acid ( hexanedioic acid己二酸) and hexamethylene diamine (己二胺),CH2=CHCH=CH2 + HCN,NCCH2CH2CH2CH2CN,HOOC(CH2)4COOH,H2N(CH2)6NH2,传统方法,替代氢氰酸的绿色原料,Replacing HCN,C6H12,The oxidation of Cyclo-hexane(环己烷),Oxidation,HOOC(CH2)COOH,The hydrocarbonylation of b
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- 绿色 化学 原理
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