21世纪的绿色高新精细化工.docx
- 文档编号:25067385
- 上传时间:2023-06-04
- 格式:DOCX
- 页数:10
- 大小:86.04KB
21世纪的绿色高新精细化工.docx
《21世纪的绿色高新精细化工.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《21世纪的绿色高新精细化工.docx(10页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
21世纪的绿色高新精细化工
NingxiaNormalUniversity
本科学生论文(设计)
题目:
21世纪的“绿色”高新精细化工
姓名:
贺小龙
学号:
201206220213
院(系):
化学化工学院
专业:
应用化学
指导老师:
曹江平
完成时间:
2015年11月12日
目录
中文摘要1
英文摘要2
0前言1
1绿色精细化工是可持续发展的必然选择1
2精细化工原料的绿色化3
3精细化工工艺技术的绿色化4
3.1不对称催化合成4
3.2合成工艺的改革和创新5
3.3环境友好的反应介质5
4精细化工产品的绿色化6
5几点意见7
5.1加强绿色精细化工的宣传和引导7
5.2加快发展绿色精细化工的关键技术8
5.3加大科研开发和科技创新的力度8
5.4加强国际间的学术交流和合作9
6结语9
7参考文献10
21世纪的“绿色”高新精细化工
摘要:
绿色化学是20世纪90年代兴起的研究领域,其背景是传统的化学与化工正面临着人类可持续发展要求的严重挑战。
绿色化学的目标是从源头上防止污染、最大限度地从资源合理利用、环境保护及生态平衡等方面满足人类的可持续发展要求。
精细化工作为现代化学工业的重要组成部分,正面临过程复杂和环境保护的严峻挑战。
要高效、理性地推进精细化工的发展,就要从可持续发展的高度重新审视传统的化学研究和化工过程,努力实现精细化工原料、精细化工生产工艺和精细化工产品的绿色化,最终使精细化工发展成为绿色生态工业。
关键词:
绿色化学、精细化工、发展、绿色生态
1
Ⅰ
Twenty-firstCentury's"green"high-techfinechemicals
Abstract:
Greenchemistryisaresearchfieldin1990s,whichisaseriouschallengetothetraditionalchemistryandchemicalengineering.Thegoalofgreenchemistryistopreventpollutionfromthesource,tomaximizethereasonableutilizationofresources,environmentalprotectionandecologicalbalanceandmeettherequirementsofhumansustainabledevelopment.Finechemicalindustryasanimportantpartofthemodernchemicalindustry,isfacingaseriouschallengetotheprocessofcomplexandenvironmentalprotection.Toeffectivelyandrationallypromotethedevelopmentoffinechemicalindustry,weshouldre-examinethetraditionalchemicalresearchandchemicalprocessfromtheperspectiveofsustainabledevelopment,andstrivetoachievefinechemicalrawmaterials,finechemicalproductionprocessandfinechemicalproducts,andultimatelymakefinechemicalindustrydevelopment.
关键词:
精细化工、精细化工产品、应用、发展、
2
Keywords:
Greenchemistry,finechemicals,development,greenecology
Ⅱ
0前言
进入21世纪后,我国精细化工将从导入期进入发展期,将与化学工业及其相关行业的发展同步,其精细化工率将从40%左右发展到55%~60%,甚至达到60%以上。
随着世界和我国高新技术的发展,不少高新技术将和精细化工融合,精细化工为高新技术服务,高新技术又进一步改造精细化工,使精细化工产品的应用领域进一步拓宽,产品进一步实现高档化、精细化、复合化、功能化,往高新精细化工方向发展,最终发展成为“绿色”高新精细化工。
“绿色”精细化工的含义是在精细化工的生产中要实现生态“绿色”化,采用精细化学品为相关行业服务时,也要追求使相关行业的生产实现生态“绿色”化,也就是要模拟动植物、微生物生态系统的功能,建立起相当于“生态者、消费者和还原者”的精细化工生态链,以低消耗(物耗和水、电、汽的消耗及工耗)、无污染(至少低污染)、资源再生、废物综合利用、分离降解等方式实现精细化工的“生态”循环和“环境友善”及清洗生产的“绿色”结果。
1绿色精细化工是可持续发展的必然选择
1
尽管目前全球经济态势不太景气,但是精细化工仍然得到了快速的发展,全球精细化工以年均5%的速率增长。
据报道,2001年全世界精细化学品市场销售额达到520亿美元,其中医药中间体为370亿美元,农用精细化学品为75亿美元,食品添加剂和饲料添加剂为25亿美元,染料为25亿美元,其他精细化学品为25亿美元。
这其中定制化学品达到80亿美元。
在全球精细化学品市场份额中,40%为西欧生产,北美占25%,日本为15%,其他国家共占20%。
近20年来,我国的精细化工发展较快,基本上形成了结构布局合理,门类比较齐全,规模不断发展的精细化工体系。
精细化学品品种近3万种,不仅传统的染料、农药、涂料等精细化工产品在国际上具有一定的影响,而且食品添加剂、饲料添加剂、胶粘剂、表面活性剂、电子化学品、油田化学品等新兴领域的精细化学品也较大程度地满足了国民经济建设和社会发展的需要。
但是,我国精细化工在化学工业中所占的比重还比较小,只有35%左右,而且一些高档精细化学品还需要进口;西欧、美国、日本等发达国家化工精细化率达60%以上。
因此,大力发展精细化工乃是我国化学工业发展的重中之重,国家经贸委在“十五”工业结构调整规划纲要中已将精细化工作为化学工业优先重点发展的行业之一。
2
随着全球矿产资源的日渐枯竭和生态环境的日益恶化,人们对化学工业发展的历程正在进行深刻的反思,导致绿色化学及其带来的产业革命在全世界迅速崛起。
绿色化学是20世纪90年代出现的具有明确的社会需求和科学目标的新兴交叉学科,成为当今国际化学化工研究的前沿领域,是实现经济和社会可持续发展的新科学和新技术,已成为世界各国政府、科技界和企业界关注的热点。
绿色化学研究的目标就是运用化学原理和新化工技术,以“原子经济性”为基本原则,从源头上减少或消除化学工业对环境的污染,从根本上实现化学工业的“绿色化”,走资源—环保—经济—社会协调发展的道路。
我国由于人口基数大,资源相对短缺,而生态环境又比较脆弱,加之精细化工生产过程复杂,对生态环境造成的影响最为严重,因此,发展绿色精细化工具有重要的战略意义,是时代发展的要求,也是我国化学工业可持续发展的必然选择!
2精细化工原料的绿色化
精细化工原料的绿色化,就是要尽可能选用无毒无害化工原料进行精细化学品的合成。
这方面的研究报道很多,以碳酸二甲酯(DMC)替代硫酸二甲酯进行甲基化有机合成,以二氧化碳代替光气合成异氰酸酯,苄氯羰基化合成苯乙酸等都是典型的实
例。
然而目前人们所使用90%以上的有机化学品及其制品都是以石油为原料进行加工合成的。
随着石油等化石资源的日渐枯竭,绿色化学及其产业革命的兴起,一个可再生资源利用的时代将逐步取代石油的时代,为人类社会可持续发展提供丰富的资源和能源。
在可再生资源的利用中,人们研究的兴趣和关注的目光越来越聚焦于生物质资源。
所谓生物质是指由光合作用产生的生物有机体的总称,例如各种植物、农产物、林产物、海产物以及某些废弃物等。
生物质资源不仅储量丰富,而且易于再生。
例如植物生物质的最主要成分是木质素和纤维素,每年以约1640亿t的速度再生,如以能量换算,相当于目前全球石油产量的15~20倍。
将廉价的生物质
3
资源转化为有用的工业化学品,尤其是精细化学品是绿色精细化工的重要发展战略之一。
例如Michi-gan州立大学R.I.Hollingsworth教授开发出将碳水化合物中的核糖转化为氮杂糖(1.4-dideoxy-1,4-imi-noribitol)药物作为嘌呤核苷磷酸化酶的抑制剂,在临床诊断上已用于癌症的治疗。
3精细化工工艺技术的绿色化
精细化工工艺技术的绿色化,就是要利用全新化工技术,如新催化技术、生物技术、电化学技、声化学技术、光化学技术、微波化学技术、膜技术、超临界流体技术等,开发高效、高选择性的原子经济性反应和绿色合成工艺,从源头上减少或消除有害废物的产生;或者改进化学反应及相关工艺,降低或避免对环境有害的原料的使用,减少副产物的排放,最终实现零排放。
3.1 不对称催化合成
21世纪对于手性化合物的合成和应用是极富挑战性的时代,许多发展机遇来自药物领域。
仅就手性药物而言,2002年全球市场销售额达1519亿美元,占整个医药市场3870亿美元的37%;2003年手性药物销售额将达到1600亿美元[19]。
手性化合物不仅在医药工业,而且在农用化学品、香料、光电材料、手性高分子材料等领域也得到了广泛的应用。
4
手性物质的获得从化学角度来说有外消旋体拆分、化学计量的不对称反应和不对称催化合成等3种方法,其中不对称催化合成是获得单一手性分子的最有效方法。
因为不对称催化合成很容易实现手性增值,一个高效率的催化剂分子可产生上百万个光学活性产物分子,达到甚至超过了酶催化水平。
通过不对称催化合成不仅能为医药、农用化学品、香料、光电材料等精细化工提供所需要的关键中间体,而且可以提供环境友好的绿色合成方法。
3.2 合成工艺的改革和创新
绿色化学是21世纪的中心科学,要求化学化工科学工作者从可持续发展的高度来审视“传统”的化学研究和化工过程,以“与环境友好”为出发点,提出新的化学理念,改进“传统”合成路线,创造出新的环境友好的化工生产过程。
例如,高效抗病毒药物Ganciclovir(商品名为Cy-tovene)主要用于治疗免疫系统受损伤的视网膜类感染病人,也用于艾滋病人及固体组织移植接受者的治疗。
1990年初,RocheColorado公司开发了生产Cytovene的第一代工艺(即PersilylationProcess)。
但是,随着市场需求量的增加,扩大了生产规模,许多原有工艺问题暴露出来了。
1993年RocheColorad公司对原有工艺进行了改革,开发出从鸟嘌呤三酯(guaninetriester,GTE)出发的新合成路线。
与旧工艺相比,GTE缩合反应的选择性更高,省去了一些中间体的分离和提纯步骤,将反应试剂和中间体的数量从22种将少到11种,避免了11种化学品成为有害的液体废弃物,在5种没有进入最终产品里的试剂中,有4种能在工艺过程中循环使用。
因此,GTE新合成法减少了66%的废气排放和89%的固体废弃物,而且产率提高了2倍
3.3 环境友好的反应介质
5
开发和利用环境友好的反应介质是绿色化学研究的重要组成部分,也是实现精细化工工艺技术绿色化的重要问题之一。
在化工生产过程中,经常遇到的问题是“用什么溶剂进行化学反应,采用哪种溶剂进行产物的分离和提纯?
”由于精细合成化学中常用的溶剂多是挥发性有机化合物,对人类健康和生态环境有较大的影响,因此在实施清洁生产的21世纪,人们越来越多地关注和选用环境友好的或非传统的“洁净”反应介质,主要有以下3种类型的反应介质:
超临界流体、液体水、离子液体等,此外还包括一些无溶剂的固态反应。
对于超临界流体,尤其是超临界流体二氧化碳的研究报道很多,2002年度美国总统绿色化学挑战有2个奖项集中在二氧化碳方面:
一个是Pitts-burgh大学E.J.Beckman教授因设计非氟的CO2高溶性材料,使CO2成为更有用的绿色溶剂而获得绿色化学挑战奖学术奖;另一个是SCFluids公司因开发超临界二氧化碳流体清洗保护层技术(SCORR)用于半导体材料的加工而获得小企业奖。
这本身就说明了CO2作为环境友好反应介质研究的重要意义
水作为环境友好的反应介质越来越成为合成化学家关注的热点。
水是地球上自然丰度最高的溶剂,廉价无毒,没有有机溶剂的易燃、易爆等问题。
近10年来的研究表明,许多合成反应可以在水溶剂中成功进行,例如,烯丙基化反应、醇醛缩合、Michael加成、Mannich反应、Grignard型加成以及聚合反应等,特别是金属铟等参与的水相形成新C—C键的反应。
这些反应在合成药物、精细化学品、石油化学品、农用化学品等方面将具有重要的应用。
中国留美学者李朝军教授由于在水相有机合成反应领域研究的出色贡献而获得2001年度美国总统绿色化学挑战奖学术奖。
6
4精细化工产品的绿色化
精细化工产品的绿色化,就是要根据绿色化学的新观念、新技术和新方法,研究和开发无公害的传统化学用品的替代品,设计和合成更安全的化学品,采用环境友好的生态材料,实现人类和自然环境的和谐与协调。
例如,Messenger是EDEN生物科学公司开发出的一种农用化学品,一种无毒的天然蛋白质。
它在一种以水为基础的发酵体系中产生,不用有毒的试剂和溶剂,只需要温和的能量输入,不产生任何有害的化学废物。
当它用于农作物时,能激活植物的生长系统,促进光合作用和营养成份的吸收,不改变植物的DNA,使作物的产量提高,质量更好。
同时,它能引发植物的天然保护体系抵御病虫害,已由40多种作物试验表明它可以使作物有效地抵御众多的病毒、霉菌和细菌的侵害,而对哺乳动物、鸟、蜜蜂、水中生物则没有不利的影响。
Messenger同大多数蛋白质一样,可由UV和微生物快速降解,不会生物聚集或污染地表水和地下水源。
Messenger在2000年4月经美国环保局(EPA)批准正式使用。
应用这种新的农用化学品,使种植者们第一次可以不依赖传统的农用化学品来得到高产优质的农作物。
5几点意见
5.1加强绿色精细化工的宣传和引导
我国人口基数大,矿产资源相对短缺,生态环境又比较脆
7
弱,必须改变传统的以大量消耗资源,粗放经营为特征的发展模式,大力发展绿色技术和绿色产业,走资源—环境—经济—社会协调发展的道路。
为此,应加强宣传和引导,正确认识绿色精细化工的内涵,制定相应的扶持政策,与“清洁生产促进法”的实施相统一,顺应潮流,加快我国绿色精细化工的发展。
5.2加快发展绿色精细化工的关键技术
精细化工品种多,更新换代快,合成工艺精细,技术密集度高,专一性强。
加快发展绿色精细化工,必须优先发展绿色合成技术。
例如,新型催化技术是实现高原子经济性反应、减少废物排放的关键。
特别是不对称催化合成已成为合成手性药物、香料、手性功能材料等精细化学品的关键技术。
电化学合成技术尤其是有机电化学合成是发展绿色精细化工必不可少的,因为有机电合成反应无需有毒或危险的氧化剂和还原剂,“电子”就是清洁的反应试剂,过改变电极电位合成不同的有机化学品,反应可在常温常压下进行。
例如对氨基苯酚(PAP)采用硝基苯进行电化学合成比以对硝基氯苯为原料的化学合成法来说,是一个清洁高效的绿色合成过程。
5.3加大科研开发和科技创新的力度
8
创新是一个民族的灵魂,创新是科学技术不断进步永不枯竭的动力。
纵观美国总统绿色化学挑战奖的获奖项目,都体现在品种创新和技术创新上。
要加快发展我国的绿色精细化工,既要跟踪时代,更要加强自主创新,加强对新观念、新理论、新方法、新工艺的探索,坚持与时俱进,指导精细化工绿色化的研究和开发,突破关键技术,推进产学研相结合,加快科技转化和工业应用。
创新的主体是人,要培养和造就一大批高水平的从事绿色合成技术研究开发和管理的技术人员队伍,为实现我国精细化工的绿色化发挥骨干作用。
5.4加强国际间的学术交流和合作
绿色化学是21世纪的中心科学,绿色化学及其应用技术在欧美等国发展很快,精细化工的绿色化已成为现代化学工业的一个重要发展方向。
因此,我们应主动跟踪国际绿色化学研究及其产业发展动向,广泛开展和加强国际间的学术交流和合作,更多地吸收国外新学科、新工艺和新技术,促进我国精细化工产业结构的优化和绿色化的进程。
绿色是人类之根,绿色是生命之源,绿色象征着人和自然的和谐。
精细化工的绿色化是可持续发展之必然,利在当代,功在千秋!
6结语
综上所述,从可持续发展战略出发,“绿色”高新精细化工无疑将是21世纪化工行业发展的中心战略,它将以全新的观念、理论和技术对传统的、常规的化学工业,特别是精细化工进行改造、发展和创新,从而形成新兴产业,为消灭污染、还原地球的生态、造福子孙作出贡献。
9
7参考文献
1 李敬军.广州化工,1994,2,4
2 沈鸿尹.化工商品科技情报,1990,3,5
3 苏国强.日用化学工业,1982,2,21
4 潘寿华.日用化学工业,1989,4,16
5 徐世林,宿其.四川化工,1997,3.6
10
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 21 世纪 绿色 精细化工