绿色化学与化工导论
化学工艺学 第 9 章 绿色化学化工概论
27
9.2 绿色化学工艺的途径及实例 9.2.2 绿色化工过程实例
一、环己酮肟的绿色生产工艺 （1）环己酮肟传统生产方法
① 环己酮-羟胺（HSO）工艺/拉西法：
缺点： 原料液 NH3· H2O 和 H2SO4 消耗量大，在羟胺 制备、环己酮肟化反应和贝克曼重排反应过程中 均副产大量经济价值较低的(NH4)2SO4； 能耗（水、电、蒸汽）高，环境污染大，设备 腐蚀严重，三废排放量大。 28
一、环己酮肟的绿色生产工艺 （1）环己酮肟传统ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ产方法
② BASF/Polimex-NO还原工艺：
优点：
避免羟胺制备过程中产生(NH4)2SO4
缺点：
投资大、工艺路线长、工艺过程复杂、生产成本高
无法避免肟化、重排过程中产生(NH4)2SO4
30
9.2 绿色化学工艺的途径及实例 9.2.2 绿色化工过程实例
二、苯与乙烯烷基化制备乙苯
38
以AlCl3为催化剂的生产方法
以固体酸为催化剂的生产方法 气相法 液相法
无水AlCl3法
苯：脱除硫化物水； 乙烯： C2H4>90%(V) C3H6,C4H8<1.0%(V) H2S<5mg/m3 C2H2<0.5%(V) 2.9~3.3
均相AlCl3法
苯：脱除硫化物和水； 乙烯： H2S、O2、CO2、H2O 需净化至质量分数 5×10-6 1.3
20
9.2 9.2 绿色化学工艺的途径及实例 绿色化学工艺的途径及实例 9.2.1 绿色化学工艺的途径
绿色化工技术的研究与开发主要围绕“原子经 济”反应、提高化学反应的选择性、无毒无害原料、
催化剂和溶剂、可再生资源为原料和环境友好产品
《绿色化学与化工》课件
3 绿色化学的优势和意义
绿色化学的应用可以减少对健康和环境的危害，促进可持续发展，为未来创造更健康和 繁荣的社会。
绿色化学的原则
1 原子经济
通过优化反应条件，最大限度地利用每个反 应中的原子，减少废弃物产生。
2 使用可再生原料
选择可再生资源作为化学反应的原料，减少 对有限资源的依赖。
3 减少废弃物产生
通过改进反应工艺和使用更环保的催化剂， 最大程度减少废弃物的生成。
4 绿色化学反应的设计
设计更高效、更环保的反应路径，以减少对 环境的影响。
绿色化学的应用
绿色溶剂
使用环境友好的替代溶剂代替 有机溶剂，减少对健康和环境 的危害。
可再生能源在化学工 程中的应用
利用可再生能源供电化学过程， 减少对化石燃料的依赖。
绿色材料设计和合成
开发具有绿色特性的材料，如 可降解材料和环境友好型纳米 材料。
绿色化学的挑战和前景
1 技术挑战
绿色化学的实施面临着技术挑战，如如何提高效率、降低成本等。
2 商业前景
随着可持续发展的重视度不断提高，绿色化学的商业前景变得越来越有吸引力。
总结和展望
绿色化学与化工提供了一种可行的途径来减少对环境的负面影响，实现可持续发展。未来的发展将需要更工
绿色化学与化工是一门旨在开发环境友好型化学品和工艺的领域。通过减少 废弃物产生、使用可再生原料和设计绿色反应，绿色化学可以为可持续发展 做出贡献。
绿色化学与化工概述
1 什么是绿色化学与化工
绿色化学与化工致力于开发环境友好型的化学品和工艺，以减少对环境的负面影响。
2 绿色化学与传统化学的区别
绿色化学与化工导论Chapter 2 sustainability-Shen
• (2) ‘how much “waste” or pollution can we safely release to the environment?’ Generating and dissipating residues at rates no higher than can be assimilated readily by the natural environment.
Sustainable use of chemical feedstocks
In the case of petrochemicals, the obvious potential alternatives are feedstocks based on biotechnology and derived from agricultural approaches. The central goal of agriculture, of course, is to provide food for people and animals; biotechnological feedstocks will never be more than a tiny fraction of that activity.
Chapter 2
Green Chemistry and Sustainable Development
THOMAS E. GRAEDEL
• The Concept of Sustainability • Green Chemistry and Sustainability’s Parameters • A Sustainability Scenario
N = R - 100P
where R is the rainfall rate for the watershed (in L·day-1) and P is the population. (The average domestic water use in developed countries is significantly higher than 100 L·day-1 per capita.)
2014化学专业绿色化工与化工导论学习心得
2014年黑龙江省专业技术人员继续教育知识更新培训化工专业学习心得为贯彻落实《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2020)》与《关于加强专业技术人员继续教育工作的意见》(国人部发〔2007〕96号)精神,不断提高专业技术人员的专业水平、科学素质与创新能力,并根据《黑龙江省人力资源与社会保障厅关于开展2014年度专业技术人员继续教育知识更新培训工作的通知》要求,我作为一名化学工程的专业技术人员在4月7日至5月31日期间参加了这次继续教育知识更新培训班的学习。
通过两个月的学习,我得到了意想不到的收获。
我通过对公需课程《知识产权及法律保护》的系统学习,懂得了如何运用法律知识保护知识产权。
同时我通过对专业课程《绿色化学与化工导论》专业知识,对现如今化学工程专业的最新发展有了深入的学习与了解,这有效的开拓了我知识面,引发了我对生产中的遇到技术问题进行更深入的思考。
一、学习内容概要我通过下载培训教材与课件视频讲座等形式完成了所有学时公需科目及专业科目的学习。
(一)公需科目学习概要《知识产权及法律保护》课程主要包括五大部分,其主要内容如下:1介绍知识产权的含义与范围;知识产权国际保护的历史与主要方式以及相关案例;2文化创作、传播与著作权法律保护,包括著作权的主体、客体与内容;著作权的限制与著作权保护以及相关案例;3科技创新与专利权法律保护,包括专利权与专利权的保护对象,专利权人的权利与限制及相关案例;4商标与商标权法律保护,包括我国商标保护制度的创新,驰名商标的认定与保护以及相关案例;5其她领域知识产权法律保护,包括未披露的信息与商业秘密保护、天然驰名标记与地理标志权利保护、企业名称与商号权法律保护、商号权的性质、植物新品种与植物新品种权保护与相关案例等内容。
(二)专业科目学习概要《绿色化学与化工导论》主要包括以下几个方面:1 绿色化工基本原理与可持续发展介绍了相关绿色化工的概念、基本原理并举例说明了绿色化工的重要性;2 介绍了应用于绿色化学的“安全的”溶剂及种类,绿色溶剂选择与设计评判标准;3 绿色试剂主要介绍了碳水化合物中单糖与双糖、过氧化氢与碳酸二甲酯作为试剂在绿色化工中的应用这些试剂的合成方法及相关性质用途;4 清洁生产主要介绍世界与中国的环境污染问题,为什么要推行清洁生产,它的发展与实现途径,以及清洁生产在中国的运行情况。
18秋西南大学0979《绿色化学化工导论》作业答案
1、可持续发展的基本原则不包括（）。
1.公正性原则2.公平性原则3.差异性原则4.共同性原则2、传统经济的特征不包括（）。
1.高利用2.低排放3.低开采4.高开采3、哪些反应类型不属于原子经济反应？（）1. Claisen重排反应2. Witting反应3.烯烃加成反应4.脱氢反应4、海洋能包括（）。
1.潮汐能2.波浪能3.洋流能4.地热能5、哪些属于环境友好的绿色助剂？（）1.石油醚2.超临界流体3.离子液体4.四氯化碳6、哪些能源属于二次能源？（）1.煤炭2.石油3.电力4.乙醇7、哪些能源属于一次能源？( )1.风能2.太阳能3.柴油4.石油8、绿色化学的主要特点包括（）。
1.化学反应的清洁性2.化学反应的原子经济性3.化学反应技术的可持续性4.化学工艺的循环性和闭路性9、哪些催化剂属于绿色催化剂？( )1.硫酸2.杂多酸3.氢氟酸4.分子筛10、哪些能源属于可再生能源？( )1.太阳能2.核能3.风能4.生物质能11、哪些物质可以作为湿式催化氧化技术的氧化剂？( )1.空气2.臭氧3.二氧化氯4.双氧水12、生产乙苯的主要方法有（）。
1.乙苯催化脱氢法2.均相三氯化铝液相法3.分子筛气相法4. Y型分子筛液相法13、实现清洁生产的途径主要有（）。
1.改革工艺和设备2.资源的综合利用3.组织厂内物料循环4.加强管理14、哪些物质可以作为超临界流体？( )1.二氧化碳2.氨3.丁烷4.水15、以乙苯为原料工业化生产苯乙烯的方法主要有（）。
1.无水三氯化铝法2.乙苯催化脱氢法3.分子筛气相法4.乙苯与丙烯共氧化法16、传统经济的特征是（）。
1.高开采2.低开采3.高利用4.低利用17、循环经济的特征包括（）。
1.低利用2.高利用3.低开采4.高开采18、可持续发展的基本原则包括（）。
1.可持续性原则2.环境友好原则3.共同性原则4.公平性原则19、电解食盐水制氯气、氢气和烧碱的方法主要有（）。
《绿色化学与化工》课程教学大纲
绿色化学与化工教学大纲课程编码：课程英文译名：GreenChemistry&ChemicalTechnology课程类别：专业限选课（自学课程）开课对象：化学、化学工程与工艺、制药工程、材料化学、高分子材料与工程开课学期：5学分：0.5学分总学时：32学时（课外自学）讲课（辅导）：4学时一、说明【目的任务】绿色化学与化工是20世纪90年代中期产生的具有重大社会需求和明确科学目标的一门新兴交叉学科，是当今化学化工科学研究的前沿和发展的重要领域。
绿色化学与化工课程是化学、化工、材料类等近化学专业学生在已学完“无机化学”、“分析化学”、“有机化学”、“化工原理”等课程后开设的一门专业选修课。
在近化学类专业学生中普及绿色化学与化工基本知识，普及利用科学技术实现可持续发展的理念，对提高学生的综合素质，增强社会责任感十分重要。
本课程的教学目的和任务是，通过本课程学习，使学生系统学习绿色化学的基本概念、基本原理和发展规律，培养绿色化学意识，并能在今后的科研及生产实践中，运用这些规律去分析问题和解决问题；让学生了解化学、化工生产中的资源与能源合理利用及生态环境可持续性发展间的关系，便于学生从整体上认识化学学科，达到开阔视野，拓宽知识面，树立既保护环境又推动工业生产发展的新观念；使学生及时了解最新最热门的科学技术成果的研究进展以及国内外发展状况，为成为知识渊博、研究方向明确的高素质人才打下基础。
【教学安排】本课程为课外自学课程，在第5学期开设，指定教材，安排教师进行课外指导，总学时数为32学时，为考查课程，修满0.5学分。
三、课程内容与教学要求第一章绪论（2学时）【教学要求】了解绿色化学的产生的背景、各国政府对绿色化学的政策与奖励、绿色化学与技术的活动和发展动向；掌握绿色化学的定义和特点。
【教学内容】一、绿色化学的产生和发展。
二、绿色化学的研究内容和特点。
三、绿色化学在国内外的发展。
三、绿色化学——可持续性发展的必由之路。
化学专业绿色化工与化工导论学习心得
化学专业绿色化工与化工导论学习心得公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]2014年黑龙江省专业技术人员继续教育知识更新培训化工专业学习心得为贯彻落实《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020）》和《关于加强专业技术人员继续教育工作的意见》（国人部发〔2007〕96号）精神，不断提高专业技术人员的专业水平、科学素质和创新能力，并根据《黑龙江省人力资源和社会保障厅关于开展2014年度专业技术人员继续教育知识更新培训工作的通知》要求，我作为一名化学工程的专业技术人员在4月7日至5月31日期间参加了这次继续教育知识更新培训班的学习。
通过两个月的学习，我得到了意想不到的收获。
我通过对公需课程《知识产权及法律保护》的系统学习，懂得了如何运用法律知识保护知识产权。
同时我通过对专业课程《绿色化学与化工导论》专业知识，对现如今化学工程专业的最新发展有了深入的学习和了解，这有效的开拓了我知识面，引发了我对生产中的遇到技术问题进行更深入的思考。
一、学习内容概要我通过下载培训教材和课件视频讲座等形式完成了所有学时公需科目及专业科目的学习。
（一）公需科目学习概要《知识产权及法律保护》课程主要包括五大部分，其主要内容如下：1介绍知识产权的含义和范围；知识产权国际保护的历史和主要方式以及相关案例；2文化创作、传播与着作权法律保护，包括着作权的主体、客体与内容；着作权的限制和着作权保护以及相关案例；3科技创新与专利权法律保护，包括专利权与专利权的保护对象，专利权人的权利和限制及相关案例；4商标与商标权法律保护，包括我国商标保护制度的创新，驰名商标的认定和保护以及相关案例；5其他领域知识产权法律保护，包括未披露的信息与商业秘密保护、天然驰名标记与地理标志权利保护、企业名称与商号权法律保护、商号权的性质、植物新品种与植物新品种权保护和相关案例等内容。
（二）专业科目学习概要《绿色化学与化工导论》主要包括以下几个方面：1 绿色化工基本原理和可持续发展介绍了相关绿色化工的概念、基本原理并举例说明了绿色化工的重要性；2 介绍了应用于绿色化学的“安全的”溶剂及种类，绿色溶剂选择和设计评判标准；3 绿色试剂主要介绍了碳水化合物中单糖和双糖、过氧化氢和碳酸二甲酯作为试剂在绿色化工中的应用这些试剂的合成方法及相关性质用途；4 清洁生产主要介绍世界和中国的环境污染问题，为什么要推行清洁生产，它的发展和实现途径，以及清洁生产在中国的运行情况。
绿色化学与化工导论Chapter 3 atom economy
3、Less Hazardous Chemical Synthesis
Wherever practicable, synthetic methods should be designed to use and generate substances that possess little or no toxicity to people or the environment.
Chapter 3
Principles and Concepts of Green Chemistry
MIKE LANCASTER
• Introduction • Sustainable Development and Green Chemistry • Atom Economy • Atom Economic Reactions
12、Inherently Safer Chemistry for Accident Prevention
Substances and the form of a substance used in a chemical process should be chosen to minimise the potential for chemical accidents, including releases, explosions, and fires.
4、Designing Safer Chemicals
Chemical products should be designed to effect their desired function while minimising their toxicity.
5、Safer Solvents and Auxiliaries
绿色化学化工概论
利用超临界流体，利用CO2加氢合成甲酸
O=C=O + H-H
HCOOH
二价钯催化的烯炔偶联反应
原子经济性反应研究的启发
如何最大限度地利用资源，就要从合成各方面去寻找切入点： （1）注重有原子经济潜力的反应：加成、重排反应好于取代、消除。 （2）催化剂起重要作用，如提高反应速率，产率，减少步数，污染等 （3）改变反应的介质，如超临界流体能够减少污染和使产品易分离。
绿色化学的国内进程
科学行动:
◆1995年中国科学院化学部组织了《绿色化学与技术——推进化工生 产
可持续发展的途径》院士咨询活动 ◆1997年5月，香山科学会议第72次学术研讨会：可持续发展问题对 科学
的挑战——绿色化学 ◆1998年合肥第一届国际绿色化学高级研讨会 ◆1999年北京第16次九华山科学论坛“绿色化学的基本科学问题” ◆2000年科技部《国家重点基础研究发展规划项目》立项——石油炼
H迁移
O OH
-CN
CC CN H
Ⅴ
O OH C CH
Ⅵ
维生素B1可代替剧毒的催化剂KCN合成安息香，更符合绿色化 学的要求。
原子经济性反应例5：过渡金属催化的环 加成反应
O
(ph3p)3RhCl HO
OH Et(OH),25'C
HO
O OH
原子经济性反应例6：炔烃的异构化
原子经济性反应例7：二氧化碳加氢合成甲酸 原子经济性反应例8：烯炔偶联反应
原料绿色化
10.3 绿色化学工艺的途径和手段
过程绿色化
绿色化学工艺
原料绿色化
产品绿色化
过程绿色化
采用原子经济性反应 采用绿色催化剂 采用绿色溶剂 过程强化——外场强化
绿色化学与化工导论Chapter1introduction
理论上的工作潜能（ kJ·摩尔－ 1 最后一种产品）
程序
原料
最后的
热力学的效率（%)
producta
天然气＋空气－> 甲醇
1136
717
63
天然气＋空气－> 氢
409
236
58
氨 （从天然气＋空气） -> 氮的酸 995
43
4
铜矿石－> 铜 铁矾土－>铝
•一排除任何 " 蒸气具有 ".
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绿色化学与化工导论 Chapter1introduction
1.1 化学－过去、现在的和未来
•目前，化学的贫穷图像消极是感人的要求。在英国，在大学读化学的 申请者的数字一直稳定地落下好几年 •申请者的数字读化学工程是更多惊慌（<1000 在英国的 2000 年）
•图 1.2 在英国大学学习化学的申请的数字中倾向。（来源： UCAS 大学和学院 许可服务）
• （2) 一个可重新开始的给料的产品（举例来说碳水化合物）. • （3) 使用一个长生活催化剂。 • （4) 没有使用溶剂或一完全地 recyclable 良性的溶剂。 • （5) 在综合中使用步骤的最小的可能数字。 • （6) 制造依照需要的产品和尽可能接近对它被需要的地方。
• 我们一定训练新一代的化学家在化学药品制造业中想到环境、社会 而且经济的因素。
达 100%
产品（s） ＋废弃物酸
＜100%
铬废弃物
0%
含盐的甜废弃物
0%
含盐的甜废弃物（在酸的中立化之后） 0%
产品（s） ＋废弃物
＜＜100%
绿色化学与化工导论 Chapter1introduction
绿色化学与化工导论Chapter 5 Measuring and Controlling
CO + 2CH 3 OH + 0.5O 2 → (CH 3 O) 2 CO + H 2 O
ห้องสมุดไป่ตู้
The Importance of Measurement
• In other instances the ‘green’ improvements more controversial. • Replacement a large volume material and large amounts of benign waste, by a much lower amount of a more hazardous material. • Replacement of a fossil-based raw material by a renewable feedstock with an increase in the energy requirement by 20%. • The bromination of an alkene • Traditionally using hazardous reagents (bromine) and solvents (carbon tetrachloride or dichloromethane), highly atom efficient. • An alternative brominating agent (pyridinium hydrobromide) and an alcohol solvent. The hazardous nature of the raw materials has been significantly reduced but at the expense of reducing atom efficiency. • Could the chlorinated solvent be avoided in the first case? • Can the pyridinium group be supported and recycled in the second?
绿色化工工艺导论_第二章_绿色化学的主要内容
在合成己二酸的过程中，最后一步是利用硝酸氧化 环己酮和环己醇，这一反应的副产物N2O的浓度以 每年10%的水平增长。 N2O在对流层无沉降，因此可上升进入平流层，起 到破坏臭氧层的作用。 这一过程为： N2O与氧原子反应生成NO· ， NO· 自由基作为催化剂消耗臭氧。 NO· 从O3分子中夺取一个氧原子，形成O2和NO2· 然后NO2· 自由基 与一个氧原子反应又生成NO· ， 同时形成一个分子氧。
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
炉 用 质 锅 炉 物 烧 锅 单 简 生 燃 汽 化 生 物 质 IG 燃 CC
效率(%) CO2 R Rate(%)
Processes Design
生物质原料优点：
由生物质衍生所得物质常常已是氧化产物，无需再通
过氧化反应引入氧。
第二章 绿色化学的主要内容
1 2 3 4 5 6 7 8
原料绿色化 试剂绿色化 产品绿色化 反应条件温和化 溶剂绿色化 催化剂绿色化 能量绿色化
过程绿色化
一、原料绿色化
定义：
以相对更加安全，无毒的原料代替传统的有害 化学品作为化学反应的原料，或者采用不含有毒 原料的新方法，新工艺，就是原料的绿色化。 即： 用对人类健康和环境危害小的物质为起始 原料 , 去设计实现某一化学过程 , 则此过程会更 为安全。
生物质的生产有明显的季节性 植物的生长有季节性，在一年中，一定时间种植，一段时间之 后才能收获，这就要求使用生物质作原料的工厂要很好地制定 生产计划。而实际上，现在的化学品生产厂家要求天天有相同 质量的原料供应，改换为生物质之后，很可能年初和年底得到 的原料质量就不尽相同，无疑将对生产产生很大的影响。
2
绿色化学与化工
美国
2000年，美国化学会出版了第一本绿色化学教科书
绿色化学化工作为应对21世纪挑战的关键技术与基础,已成为21世纪世界科技研究前沿热点
1995年美国副总统Gore宣布了国家环境技术战略。其目标为:至2020年地球日时。将废弃物减少40-50%,每套装置消耗原材料减少20一25%；宣布设立“总统绿色化学挑战奖”，1996年7月第一届颁发，设立学术奖、小企业奖、变更合成路线奖、变更溶剂/反应条件关、设计更安全化学品奖（表1-2）
20世纪化学工业为衣、食、住、行、保健和娱乐以及国防安全提供了丰富的化学物质，也带来了不同程度的环境污染 21世纪绿色化学的进展将证明化学有能力推动经济和社会的可持续发展，保障子孙后代的美满幸福生活
通过本课程的学习，掌握绿色化学与化工的基本概念、基本原理，了解化学、化工生产中的资源与能源合理利用及生态环境可持续性发展间的关系。 达到开阔视野，拓宽知识面，便于从整体上认识化学学科，树立既保护环境又推动工业生产发展的新观念。 同时及时了解最新最热门的科学技术成果的研究进展以及国内外发展状况，为成为知识渊博、研究方向明确的高素质人才打下基础。
三、化工生产应遵循“绿色化学12条原则”
Trost在l991年首先提出了原子经济性(Atom economy 的概念
原料分子中究竟有百分之几的原子转化成了产物
理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百地转变成产物，不生副产物或废物。实现废物的"零排放"(Zero emission)。
"原子经济性"
各国政府推动绿色化学的措施
中国
制订了“科教兴国”和可持续发展策略，并于1993年世界环境和发展大会之后，编制了《中国21世纪议程》郑重声明走可持续发展道路的决心。
绿色化学与化工导论P133精品文档
• 通过本课程的学习，掌握绿色化学与化工的基 本概念、基本原理，了解化学、化工生产中的 资源与能源合理利用及生态环境可持续性发展 间的关系。
• 达到开阔视野，拓宽知识面，便于从整体上认 识化学学科，树立既保护环境又推动工业生产 发展的新观念。
• 同时及时了解最新最热门的科学技术成果的研 究进展以及国内外发展状况，为成为知识渊博、 研究方向明确的高素质人才打下基础。
教材及参考书
• 1、李德华．绿色化学化工导论．北京：科学技术 出版社，2019
• 2、闵恩渍. 吴巍 编著. 绿色化学与化工.北京： 化学工业出版社,20004．
• 3、仲崇立. 绿色化学导论.北京：化学工业出版社, 2000
• 4、贡长生、张克立. 绿色化学化工实用技术.北京： 化学工业出版社, 2019
• 第一章 绪论 ：从环境问题的产生与发展，了
解绿色化学的产生、发展、重要性；掌握绿色 化学的定义和特点。
• 第二章 绿色化学原理：掌握绿色化学的12条基 本原则；掌握原子经济性反应及绿色化学手段；
• 第三章 化学工业的可持续发展：了解可持续发
展与化工清洁生产的关系；掌握化工可持续发 展的有效途径是必须采用绿色技术。
docin/sundae_meng
二、可持续发展的定义与历史沿革
联合国关于可持续发展的三次会议：
1、联合国人类环境会议（1972，瑞典，113国家 参加，发表“关于人类环境的斯德哥尔摩宣言” 及“人类环境计划”）
2、联合国环境及发展会议（1992，巴西，178国 参加，发表“关于环境与发展的里约热内炉宣言” 等5项公约等）
• 第四章 工业生态学原理：了解工业生态学发展
史及几个基本概念；熟悉工业生态学的三大研
绿色化学与化工导论
• 第五章 绿色化学化工技术：了解能源、分类及各 种能源技术；了解材料的分类并掌握各类新型材料 的特点；掌握催化技术；熟悉生物技术及分离技术 （微波技术、膜技术、超声技术）。
• 第六章 绿色无机化学工艺：熟悉几种无机化学工 业生产（磷铵生产、铬盐生产、氯碱生产等）的绿 色化。
• 第七章 绿色有机化学工艺：以乙苯脱氢制苯乙 烯、、环氧丙烷绿色生产工艺、醋酸生产的绿色化 为例熟悉几种有机化学工业生产的绿色化。
• 第八章 制药工业绿色化：熟悉各种制药工业（化 学制药、中草药制药、生物制药）的绿色化。
第一章 绪论 一、什么是绿色化学
绿色化学又称环境无害化学，由 此发展的技术称环境友好技术或洁净 技术：即利用化学原理在化学品的设 计、生产和应用中即消除或减少那些 对人类健康、社区安全、生态环境有 毒有害物质的使用和产生，设计研究 没有或只有尽可能少的环境负作用、 在技术上和经济上可行的产品和化学 过程。
★ 美国
1995年美国副总统Gore宣布了国家环境技术战略。其 目标为:至2020年地球日时。将废弃物减少40-50%,每 套装置消耗原材料减少20一25%；宣布设立“总统绿 色化学挑战奖”；
2000年，美国化学会出版了第一本绿色化学教科书。 在美国2003年公布的21世纪化学化工发展战略中，再 次强调了绿色化学化工的重要性。
➢从科学观点看——化学科学基础的创新 ➢从环境观点看——从源头上消除污染 ➢产从成经本济观点看——合理利用资源和能源，降低生
—— 符合经济和社会可持续发展的要求
三、各国政府推动绿色化学的措施
绿色化学化工作为应对21世纪挑战的关键技术 与基础,已成为21世纪世界科技研究前沿热点：
1990年美国颁布了《污染防治条例》， 将 污染的 防治定为国策
绿色化学与化工导论
绿色化学与化工导论概述绿色化学是一种注重减少或消除化学过程对环境和人类健康的影响的方法和原则。
绿色化学的核心目标是提高原始材料的效率利用率，减少对有毒物质的使用，减少废弃物的产生，并在化学过程中最大程度地减少能源消耗。
绿色化学与化工导论旨在介绍绿色化学的基本原理和应用，并强调其在化工领域的重要性。
绿色化学原则绿色化学奉行一系列原则，以确保化学过程的环境友好性。
这些原则包括：1.预防污染：通过材料选择、合成设计和废物管理等途径，尽可能地消除有害物质的产生。
2.原子经济：追求高效利用，最大限度地利用所有原始材料，减少废弃物的产生。
3.能量效应：减少化学过程中的能耗，提高能源利用效率。
4.安全性设计：考虑到产品的每一个环节和化学过程，确保其对人体和环境的安全性。
5.可持续性：从可再生资源中获取原材料，降低对不可再生资源的依赖。
绿色化学在化工领域的应用催化剂设计催化剂在化工领域中起着至关重要的作用。
绿色化学注重发展高效、选择性和可再生的催化剂，以降低化学反应的温度和能源消耗。
催化剂设计的绿色原则包括减少催化剂使用量，增加催化剂的稳定性和可再生性，以及减少催化剂中有害物质的使用。
可降解材料传统的塑料制品对环境造成严重的污染。
绿色化学致力于开发可降解的塑料材料，以减少塑料对环境的影响。
这些可降解材料可以通过微生物的作用逐渐降解为无害的物质。
绿色化学通过改变塑料的结构和合成方法，使其在使用寿命结束后能够自然降解。
循环经济绿色化学倡导建立循环经济系统，通过将废弃物作为新的原始材料回收和再利用，减少资源浪费和环境污染。
循环经济可以通过废物的再加工和再利用来降低化工过程中的原始材料需求。
超临界流体技术超临界流体技术是一种使用压力和温度接近临界点的物质进行化学反应的方法。
绿色化学借助超临界流体技术可以完成高效、选择性和环境友好的反应。
此外，超临界流体还可用作溶剂替代品，减少有机溶剂对环境的污染。
绿色化学的挑战与前景尽管绿色化学在化工领域取得了一些重要的进展，但仍然面临一些挑战。
绿色化学品
多聚天冬氨酸TPA除垢剂
Donlar 公司已经开发出一种生产多聚天冬氨酸 TPA 的可行方法， TPA 是一种 PAC替代品，可用来消除 锅垢。 和 PAC不同的是 TPA 可以被微生物降解，它解决了 PAC淤渣提取及填埋的问题。
一 农药的作用 农药的使用是农业增产的重要因素，是解决世界上60 亿人口温饱问题的有力措施。 由于使用化学农药有效控制了农作物的病、虫、草 害，全世界每年挽回农作物总产量30％～40％的损 失，挽回经济损失3000亿美元，20多种由昆虫、蜱 螨引起的严重威胁人类健康的疾病也得到了有效的 控制。据世界卫生组织报道，采用DDT防治疟蚊， 1948年至1970年，使5000万人免于死亡，减少各 种疫病患者10亿之多。。 由于世界人口激增，粮食生产仍低于需求，在一些 贫困国家，仍有很多人在挨饥受饿，平均每3.6 秒 就有一个人饿死。
绿色洗涤,使用无磷洗衣粉
各种三聚磷酸盐的替代品如:乙二胺四乙酸 (EDTA)、氨基三乙酸(NTA) 、酒石酸钠、柠 檬酸盐、4A 沸石、层状硅酸钠等助剂相继问 世。
常用的水壶除垢方法: 1．醋除水垢 如烧水壶有了水垢，可将几匀醋放入水 中，烧一二个小时，水垢即除。如水垢中的主要成分是 硫酸钙，则可将纯碱溶液倒在水壶里烧煮，可去垢。 2．磁铁除垢法：在积水垢的水壶中放入一块磁铁，烧 水时会使壶内厚厚的水垢自行裂开。 3．土豆除垢法：在结满水垢的壶中放几个土豆，煮上 几小时，厚厚的水垢就会自行脱落，而壶体不会损坏。 4．苹果除垢法：大水壶中放满苹果，盖严壶盖。一周 后取出苹果，壶内壁的水垢会变软，用水冲洗即可除掉 内壁上的水垢，苹果也会变得更甜，可谓一举两得。
影响身体健康 洗衣粉的主要成分烷基苯磺酸钠是协同致癌 物;由于苯是一种脂溶性物质,未漂洗干净的衣 入人体内,日积月累,诱发疾病; 荧光增白剂亦是致癌物 ,可使人体细胞发生畸 变,也可以引发皮炎和皮肤瘙痒。含磷污水排 放造成的环境污染,是致癌六因素之一。
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200 180 160 12000 140 120 100 80 60 4000 40 20 0 2000 0 10000
GDP
人均GDP
人民币/元
16000 14000
8000 6000
19 81
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20 02
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19 84
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2005年：世界钢产量11.3亿吨 2006年：世界钢产量12.4亿吨
国内水泥产量的发展
70000 60000 50000
万吨
40000 30000 20000 10000 0 新型干法水泥产量 2001 2002 立窑水泥产量 2003 2004 2005
国内生产总值(GDP)与粗钢产量的发展趋势
1993～1999 6年
250
2000～2002 2年
200
50000
10000
1986～1996 10年
5221
1984～1993 9年
25000
150
1992～2000 8年
5000
1949～1986 37年 5000万吨
0
1953～1984 34年 2.5亿平方米
100
50
1953～1992 39年
1949-2003 20000
城镇房屋新建面积
1950-2002
1999～2002 3年
450
110217
万辆
22234
中国汽车产量
400
1953-2003
444.37
2001～2003 2年
100000
350
2002～2003 1年
15163 15000
300
75000
1996～2001 5年
10124
•大气污染：一级标准城市只占６００多个城市中的不到１％ 工业污染：中国流行病的８０％是由于水污染传播。
•固体废弃物严重：以１０％速度增长，存储量已达６.４９ 亿吨，占地5.17万顷。………………………. 我国化学工业经济增长 很大程度建立在大量消耗能源及原材料的基础上，有时以 牺牲环境为代价。 我国化学工业总产值居世界第三位，但人均化工产值 仅为世界平均的1/4； 我国化学工业总能耗为美、加、墨三国之和的4.1倍，。 但产值相当三国之和的23.8%. 化工废水排放量占全国工业部门的17.5%，名列第1位； 化工废气排放量占第4位，固体废物排放占第5位，但危险 废物占60%，为第1位。 万元产值水耗为美国的3.5倍。而万元产值的污染物排 放强度是美国的近百倍。
能源问题……..
• 能源供应无疑是可持续发展的头等大事。据 EIA2001公布: 预计今后50年安定人口增长50%， 而随着人均收入提高，相应人均能源会不断增加。 所以估计今后20年总能耗会增加50%。 • 如何经济地满足这种能耗需求增长，又不显著增 加环境成本就是一个挑战。多数专家认为：20— —50年内，主要还是靠化石燃料（石油，天燃气 及煤炭）。
我国的能源及水资源现状
资源类型 能 源 煤 石油 天然气 水资源 淡水 中国储量占世界储 量% 中国人均占有量 / 世界人 均占有量 %
11.0 2.4 1.2 5.4
51 11 5 25
我国是一个公认的能源短缺而又贫水的国家 !!!
可持续发展面临的问题之二——
40% 国土受酸雨威胁
大气环境污染严重
2000
我国以重工业作为经济发展的主要支柱，是造成单位GDP能耗高、污染严重的主 要原因。
一些国家能源使用率比较
单位美元GDP消费的能源数量（千焦耳） 国家和地区 能源数 中国香港 日本 德国 法国 韩国 美国 印度 俄罗斯 2646 3642 5596 5893 11945 12487 31108 32302 1998 位次 1 3 6 7 30 31 41 45 能源数 3100 4906 6295 6819 17302 9972 31625 86110 2002 位次 1 4 7 10 35 26 44 49
资料来源：瑞士洛桑国际管理开发研究院，《世界竞争力年鉴（2003）》
经济形势之二：重工业是中国经济发展的主要支柱
我国经济增长的主导是重工业，1985年至2005年间，重工业产值占国内工业总 产值的比例波动在50—70%。
我国钢产量在世界上的地位 • 材料工业是国内经济发展的物质基础，如钢产量伴随 着GDP同步增长； • 2006年我国钢产量达到4.18亿吨，占世界钢产量的 33.7%；水泥产量达到12.4亿吨，占世界产量的50%； • 重工业一般是资金密集、劳动力密集的高能耗、高污 染产业。
四、可持续发展的战略需求（中国形势）
经济形势之一：中国经济高速发展
近20年（1985~2005年）中国经济高速发展。2002年国内GDP总量超过10万亿元， 人均GDP超过1000美元；2005年国内GDP达到20万亿元，人均GDP超过1500美元。
25000 万吨
125000 万平方米
中国钢产量
100万辆
0 1949 1955 1961 1967 1973 1979 1985 1991 1997 2003
0 1953 1958 1963 1968 1973 1978 1983 1988 1993 1998 2003
1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000
可持续发展面临的问题之一——
资源缺乏
250 200
/t Á ¿
社会转型期是重要战略机遇期，也是各种矛盾凸显期，随着经济快速 增长和人口不断增加，资源约束矛盾日益突出，环境形势更加严峻。 从资源禀赋看，我国是总量上的 大国，人均上的贫国。人均淡水资源 占有量仅为世界平均水平的四分之一， 人均耕地占有量不到世界平均水平的 40%，45种矿产资源人均占有量不到 世界平均水平的一半，石油、天然气 人均占有储量为世界平均水平的7% 和4.5%，铁矿石、铜和铝土矿储量分 别为世界平均水平的1/6、1/6和1/9。
19 89
19 90
19 91
19 92
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19 94
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19 98
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20 00
20 01
20 03
20 04
我国经济发展与GDP增长趋势
为了尽快实现中国经济转型，必须坚持节能减排、建设节约型社会的基本国策， 进一步降低能源、资源消耗，改善社会环境。
20 05
中国的环境污染非常严重
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150 100 50 0
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主要国家的铁矿石储量与钢产量
随着经济发展，GDP增长与资源消耗呈线性正比关系。这意味着今后国内 经济的发展需要大量的资源。因此，国内资源缺乏将是束缚我国经济高速 发展的重要制约因素。
2000年世界能耗构成
石油 39 29 天然气 23 3 能源种类 世界 中国
占百分比（%） 占百分比（%）
煤炭 22 65
核能 9 0.6
可再生能 源*
7 2.4
※
可再生能：太阳能、风能、水利发电、生物能
（3）全球环境处于危险的十字路口 如温室气体排放，臭氧层破坏等,过去10年里全 球水文气象灾害数量增加了一倍。 若化石燃料不加限制地消耗下去，2030年CO2浓 度可达到550 ppm,到2050年气温会上升1.5－4.5℃。 那时生态灾难又会比现在上升几倍？ 全球的生态系统正在向危险的临界值接近， 环境的恶化导致自然灾害，近十年中导致世界６ ０８０亿美元的损失，过分对矿物燃料的使用， 使气温变暖，北极冰盖已减少4２％，继续变暖 会导致水资源的极度缺乏，食品的减少，和诸如 疟疾、登革热之类致命的疾病广为扩散。
中国内地
49176
44
35282
47
资料来源：瑞士洛桑国际管理开发研究院，《世界竞争力年鉴（1998）》，《世界竞争力年鉴（2002）》
经济形势之三：中国经济发展进入转型期
• 世界各国人均GDP达到1000-3000美元是重要的经济转型期，也是战略机遇期； • 经济转型期的重要标志是发展中国家转为发达国家，工业化社会转为信息化社会； • 转型期的主要社会矛盾是经济高速发展与资源环境的制约； • 欧、美经历这一发展阶段的时间长达12~19年；日、韩国用7~8年实现转型；而墨 西哥、巴西、菲律宾、泰国、马来西亚等国长期未能实现转型，经济陷入停滞不前。
教材及参考书
• 1、李德华．绿色化学化工导论．北京：科学技术 出版社，2005 • 2、闵恩渍. 吴巍 编著. 绿色化学与化工.北京： 化学工业出版社,20004． • 3、仲崇立. 绿色化学导论.北京：化学工业出版社, 2000 • 4、贡长生、张克立. 绿色化学化工实用技术.北京： 化学工业出版社, 2002 • 5、沈玉龙、魏利滨、曹文华.绿色化学.北京：中 国环境科学出版社, 2004 • 6、顾国维、何澄. 绿色技术及其应用.上海：同济 大学出版社,1999 • 7、P.T.阿纳斯塔斯， J.C.沃纳.李朝军,王东.绿 色化学理论与应用. 北京：科学出版社, 2002
中国经济的高速发展，带动了钢铁、建筑、汽车等各行各业的加速发展。
ห้องสมุดไป่ตู้
各国工业化程度
一些工业国家的工业生产率比较
国家 挪威 美国 日本 法国 英国 德国 韩国 中国 位次 1 2 7 16 17 22 25 47 工业生产率 102.734 89.711 64.081 51.479 50.954 42.723 29.755 3.963 中国相当（％） 3.59 4.12 5.76 7.17 7.25 8.64 12.40 -