绿色化学工艺.ppt
合集下载
《绿色化学的应用》课件
有机肥料
利用有机废弃物和生物发酵技术生 产有机肥料，改善土壤质量。
生物防治
利用天敌和生物农药防治农业害虫 ，减少化学农药的使用。
05
结论
绿色化学的意义与价值
环境保护
绿色化学通过减少或消除对人类健康和环境有害 的物质，为环境保护做出了重要贡献。
经济可持续发展
绿色化学的应用有助于降低生产成本，提高资源 利用效率，促进经济可持续发展。
《绿色化学的应用》ppt课件
目录
• 绿色化学简介 • 绿色化学在工业生产中的应用 • 绿色化学在生活中的应用 • 绿色化学的未来展望 • 结论
01
绿色化学简介
绿色化学的定义
03
绿色化学的定义
绿色化学的目标
绿色化学的原则
绿色化学是一门致力于减少或消除在生产 、储存和使用化学品过程中对人类健康和 环境有害影响的科学。
实例
在化工、制药、涂装等行业广泛应用工业废气的绿色处理技术，实现废 气的净化、减排和资源化利用。
03
绿色化学在生活中的应用
绿色食品
绿色食品
是指遵循可持续发展原则，按照特定 生产方式生产，并经专门机构认定， 许可使用绿色食品标志的无污染的安 全、优质、营养类食品。
绿色食品的特点
绿色食品的益处
提供安全优质的食品，保障人体健康 ；保护生态环境，促进农业可持续发 展；促进农业结构调整，增加农民收 入。
社会进步
绿色化学的发展有助于提高公众对环境保护的认 识，推动社会文明进步。
我们如何参与绿色化学
1 2
学习和传播绿色化学知识
了解绿色化学的基本原理和应用，向身边的人传 播绿色化学理念，提高大众环保意识。
倡导绿色生活方式
《绿色化学化工技术》课件
• 总结词：绿色化学化工技术的应用领域非常广泛，包括制药、农业、能源、环保等。通过采用绿色化学化工技 术，可以开发出更加安全、环保的化学品和生产工艺，为人类健康和环境保护作出贡献。
• 详细描述：在制药领域，采用绿色化学化工技术可以开发出更加高效、安全的合成方法和药物制剂，降低药物生产和应用对环境的影响。在农业领域，采用绿色化学化工技术可以开发 出更加环保、安全的农药和化肥，减少对土壤和水资源的污染。在能源领域，采用绿色化学化工技术可以开发出更加高效、环保的燃料和能源生产工艺，降低对化石燃料的依赖和环境 污染。在环保领域，采用绿色化学化工技术可以处理各种污染物，如废水、废气、固体废物等，降低对环境的负面影响。
案例二
原子经济性反应在绿色合 成中的应用
案例三
绿色合成中的环境友好介 质
案例一
生物催化在绿色合成中的 应用
案例四
绿色合成中的高效合成策 略
绿色分离实践案例
案例一
膜分离技术在绿色分离中的应用
案例二
超临界流体萃取在绿色分离中的 应用
案例三
绿色分离中的新型吸附剂
案例四
绿色分离中的节能减排技术
绿色过程实践案例
总结词
绿色过程技术是指采用高效、低能耗、环境友好的过程控制方法，实现化工生产的优化和节能减排。
详细描述
绿色过程技术包括反应动力学模型、过程强化、能量回收等。这些技术能够提高反应效率，降低能耗 和资源消耗，减少废物产生，是实现化工生产节能减排和可持续发展的重要手段。
04
绿色化学化工技术实践案例
绿色合成实践案例
详细描述
20世纪90年代初，绿色化学的概念被提出，强调在化学品的设计、开发和生产中考虑环境影响。随后，绿色化学 化工技术在多个领域得到应用，如制药、农业、能源等。进入21世纪，随着环保意识的提高和技术的发展，绿色 化学化工技术的研究和应用越来越广泛，成为化学和化工领域的重要发展方向。
• 详细描述：在制药领域，采用绿色化学化工技术可以开发出更加高效、安全的合成方法和药物制剂，降低药物生产和应用对环境的影响。在农业领域，采用绿色化学化工技术可以开发 出更加环保、安全的农药和化肥，减少对土壤和水资源的污染。在能源领域，采用绿色化学化工技术可以开发出更加高效、环保的燃料和能源生产工艺，降低对化石燃料的依赖和环境 污染。在环保领域，采用绿色化学化工技术可以处理各种污染物，如废水、废气、固体废物等，降低对环境的负面影响。
案例二
原子经济性反应在绿色合 成中的应用
案例三
绿色合成中的环境友好介 质
案例一
生物催化在绿色合成中的 应用
案例四
绿色合成中的高效合成策 略
绿色分离实践案例
案例一
膜分离技术在绿色分离中的应用
案例二
超临界流体萃取在绿色分离中的 应用
案例三
绿色分离中的新型吸附剂
案例四
绿色分离中的节能减排技术
绿色过程实践案例
总结词
绿色过程技术是指采用高效、低能耗、环境友好的过程控制方法，实现化工生产的优化和节能减排。
详细描述
绿色过程技术包括反应动力学模型、过程强化、能量回收等。这些技术能够提高反应效率，降低能耗 和资源消耗，减少废物产生，是实现化工生产节能减排和可持续发展的重要手段。
04
绿色化学化工技术实践案例
绿色合成实践案例
详细描述
20世纪90年代初，绿色化学的概念被提出，强调在化学品的设计、开发和生产中考虑环境影响。随后，绿色化学 化工技术在多个领域得到应用，如制药、农业、能源等。进入21世纪，随着环保意识的提高和技术的发展，绿色 化学化工技术的研究和应用越来越广泛，成为化学和化工领域的重要发展方向。
9.绿色化学工艺——生物质生产乙醇
3
绿色化学工艺——生物质生产乙醇
生物质（biomass)定义 利用太阳能通过光合作用（
photosynthesis)生成的任何有机物质
4
绿色化学工艺——生物质生产乙醇
生物质包括 林产物：树木（灌木、乔木） 草类 农作物：粮食 秸秆——麦草、稻草、玉米秆 海产物：各类海草 城市废弃物：报纸、天然纤维
纤维素水解反应动力学是一级串联反应
纤维素
糖
分解产物
A
B
C
31
绿色化学工艺——生物质生产乙醇
C.序列阶段酸水解 采用浓酸和稀酸水解的三阶段： 第一阶段：预水解，水解和萃取木质素中的半纤
维素，用稀酸。 第二阶段：主水解，在浓酸中将纤维素水解成寡
糖和葡萄糖单体。 第三阶段：最后阶段，寡糖水解。
32
绿色化学工艺——生物质生产乙醇
l 水解时间和温度 温度对水解速度影响很大，温度愈高，纤
维素酸水解的速度越快，但已生成单糖的分解也 越快。一般采用高温时，应用稀酸短时间水解， 如温度较低时，可采用较浓的酸和较长的时间水 解。
35
绿色化学工艺——生物质生产乙醇
2．纤维素酶水解 A.酶水解理论 l 纤维素酶来源
细菌、放线菌、高等霉菌中有不少都可以 在纤维素上生长。
就发酵为酒精，从而解决葡萄糖对水解有反馈和 抑制作用，如果酵母选择合适，纤维二糖也可利 用，水解速度增加，糖产量和酒精收率增加
53
绿色化学工艺——生物质生产乙醇
54
绿色化学工艺——生物质生产乙醇
2. 森林和木材加工废物 森林采伐时
树枝和树梢约占整个树的4～12％ 树桩占4～5％ 森林中不成材的树木占木材储量的15％ 三者相加达木材储量的23～32％。木材加工中， 边角料和木屑占加工木料的25～30％，其中木屑 占1/3。
绿色化学工艺——生物质生产乙醇
生物质（biomass)定义 利用太阳能通过光合作用（
photosynthesis)生成的任何有机物质
4
绿色化学工艺——生物质生产乙醇
生物质包括 林产物：树木（灌木、乔木） 草类 农作物：粮食 秸秆——麦草、稻草、玉米秆 海产物：各类海草 城市废弃物：报纸、天然纤维
纤维素水解反应动力学是一级串联反应
纤维素
糖
分解产物
A
B
C
31
绿色化学工艺——生物质生产乙醇
C.序列阶段酸水解 采用浓酸和稀酸水解的三阶段： 第一阶段：预水解，水解和萃取木质素中的半纤
维素，用稀酸。 第二阶段：主水解，在浓酸中将纤维素水解成寡
糖和葡萄糖单体。 第三阶段：最后阶段，寡糖水解。
32
绿色化学工艺——生物质生产乙醇
l 水解时间和温度 温度对水解速度影响很大，温度愈高，纤
维素酸水解的速度越快，但已生成单糖的分解也 越快。一般采用高温时，应用稀酸短时间水解， 如温度较低时，可采用较浓的酸和较长的时间水 解。
35
绿色化学工艺——生物质生产乙醇
2．纤维素酶水解 A.酶水解理论 l 纤维素酶来源
细菌、放线菌、高等霉菌中有不少都可以 在纤维素上生长。
就发酵为酒精，从而解决葡萄糖对水解有反馈和 抑制作用，如果酵母选择合适，纤维二糖也可利 用，水解速度增加，糖产量和酒精收率增加
53
绿色化学工艺——生物质生产乙醇
54
绿色化学工艺——生物质生产乙醇
2. 森林和木材加工废物 森林采伐时
树枝和树梢约占整个树的4～12％ 树桩占4～5％ 森林中不成材的树木占木材储量的15％ 三者相加达木材储量的23～32％。木材加工中， 边角料和木屑占加工木料的25～30％，其中木屑 占1/3。
8.3 环境保护与绿色化学 课件(共24张PPT) 人教版(2019)必修第二册
练习
5.下列物质的制备反应中原子利用率最高的是（C） A．制取Cu(NO 3 ) 2 ：CuO＋2HNO 3 ＝Cu(NO3 )2 ＋H2O B．制取CuSO 4 ：Cu＋2H2SO4 (浓)＝CuSO 4 ＋SO2 ↑＋2H2O C．制取氯乙烷：CH2＝CH2＋HCl→CH2Cl-CH 3 D．制取溴苯：C6H6 ＋Br 2 →C6H5Br＋HBr
一、化学与环境保护
所谓水华（water blooms），就是淡水水体中藻类大量繁殖的一种自 然生态现象，是水体富营养化的一种特征，主要由于生活及工农业生产中 含有大量氮、磷的废污水进入水体后，蓝藻（严格意义上应称为蓝细菌）、 绿藻、硅藻等藻类成为水体中的优势种群，大量繁殖后使水体呈现蓝色或 绿色的一种现象。也有部分的水华现象是由浮游动物——腰鞭毛虫引起的。
声污染监测
水污染监测
大气污染检测
水质检测
一、化学与环境保护
(1)“三：是指工业生产中产生的 废气 、 废水 和 废渣 对环境的污染。
一、化学与环境保护
(2) 大气污染物与次生污染物
CO、 NOx、SO2 酸雨
烟尘
挥发性有机物
阳光、空气和水蒸气等作用 次生污染物
雾霾
光化学烟雾
一、化学与环境保护
世界上最早出现光化 学烟雾污染的城市
人工光合作用是模仿植物光合作用实现对太阳能的转化、存储和利 用。
2003年美国启动“太阳神计划”，用半导体制成光化学二极管加上 不同的催化剂，实现太阳能的吸收，把二氧化碳和水变成我们需要的 化合物，
2014年第一个人工光合作用集成系统诞生，再到近几年的光合酶与 人工合成的纳米材料结合实现太阳能的转化，都为人工光合系大环境问题及其危害
环境问题 主要污染物
化工过程的绿色化ppt课件
精选ppt 10
2015年“美国总统绿色化学挑战奖”获 奖项目（第20届）
绿色合成路线奖 一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）广泛存在于工业废
气中，给大气环境带来危害。LanzaTech公司发展的微生物 发酵方法将CO、CO2转化为乙醇、2,3-丁二醇等重要燃料。 相较于以天然气、煤、石油等为原料的传统工艺，新方法的 实施可以将温室气体的排放减少到70%左右。
欧盟各国 德国： 1991年制订“为环境而研究的计划” 英国： 2000年设立“Jerwood Salters环境奖” 荷兰： 2001年制订“清洁生产手册”
精选ppt 17
中国
制订了“科教兴国”和可持续(sustainable)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。
精选ppt 11
绿色反应条件奖
聚异丁烯是生产润滑油、添加剂和汽油添加剂的重要中 间体。传统的合成方法需要使用BF3等具有腐蚀性的Lewis酸 催化剂；不仅需要使用昂贵的仪器设备，而且会排放出等量 的废水。Soltex公司通过BF3与醇的络合，将其固定在氧化铝 载体上，有效地解决了上述问题。
绿色化学品设计奖
(李朝军)
加拿大绿色化学首席科学 家 、 麦 吉 尔 大 学 (McGill Univ.) 教 授 。 美 国 总 统 绿 色化学挑战奖(2001) 和加 拿大华人教授优秀奖 (2011) 等 。 2012 年 当 选 加 拿大皇家科学院院士。“ 原子经济性”的绿色化学 有机合成研究。空气和水 中的过渡金属催化反应。
异氰酸酯是化学工业中重要的试剂，但因其具有强刺激
性 和 潜 在 的 致 癌 作 用 而 饱 受 诟 病 。 Hybrid Coating
2015年“美国总统绿色化学挑战奖”获 奖项目（第20届）
绿色合成路线奖 一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）广泛存在于工业废
气中，给大气环境带来危害。LanzaTech公司发展的微生物 发酵方法将CO、CO2转化为乙醇、2,3-丁二醇等重要燃料。 相较于以天然气、煤、石油等为原料的传统工艺，新方法的 实施可以将温室气体的排放减少到70%左右。
欧盟各国 德国： 1991年制订“为环境而研究的计划” 英国： 2000年设立“Jerwood Salters环境奖” 荷兰： 2001年制订“清洁生产手册”
精选ppt 17
中国
制订了“科教兴国”和可持续(sustainable)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。
精选ppt 11
绿色反应条件奖
聚异丁烯是生产润滑油、添加剂和汽油添加剂的重要中 间体。传统的合成方法需要使用BF3等具有腐蚀性的Lewis酸 催化剂；不仅需要使用昂贵的仪器设备，而且会排放出等量 的废水。Soltex公司通过BF3与醇的络合，将其固定在氧化铝 载体上，有效地解决了上述问题。
绿色化学品设计奖
(李朝军)
加拿大绿色化学首席科学 家 、 麦 吉 尔 大 学 (McGill Univ.) 教 授 。 美 国 总 统 绿 色化学挑战奖(2001) 和加 拿大华人教授优秀奖 (2011) 等 。 2012 年 当 选 加 拿大皇家科学院院士。“ 原子经济性”的绿色化学 有机合成研究。空气和水 中的过渡金属催化反应。
异氰酸酯是化学工业中重要的试剂，但因其具有强刺激
性 和 潜 在 的 致 癌 作 用 而 饱 受 诟 病 。 Hybrid Coating
绿色化学工艺绿色无机化学工艺
品与隔法相同。两种方法的区别在于水银法是以 汞代铁丝网作为阴极，不用隔膜，烧碱不在电解 槽中生成，而阳极仍采用石墨或金属材料。水银 法的优点是解汞槽流出的氢氧化钠浓度较高。但 该法产生的汞，不可避免的会产生汞的废气。
2
绿色化学工艺—— 绿色无机化学工艺
离子交换膜法 离子交换膜（ion exchange membrane,
5
绿色化学工艺—— 绿色无机化学工艺
离子膜法电解工艺流程
6
绿色化学工艺—— 绿色无机化学工艺
离子膜法电解工艺特点
该工艺的特点 是对盐水精制要求高，除了一 次精制外，还要用离子交换树脂进行二次精制， 待除去微量杂质后，方才送入电解槽进行电解。 耗量仅为每吨烧碱0.6吨水，总能耗比隔膜法 要低30％左右，而且产品质量好。
简称IEM或IM）法采用的是对于溶液中 离子有选择透过特性的高分子材料膜--全氟磺酸型阳离子交换膜或全氟羧酸型 阳离子交换膜，全氟乙烯和全氟乙烯醚 的共聚物。该材料具有耐腐蚀、效率高 的特点，使用寿命可达2年。离子交换膜 法无铅，无石棉污染。
3
绿色化学工艺—— 绿色无机化学工艺
氯碱工业的特点
●能源消耗大
7
绿色化学工艺—— 绿色无机化学工艺
氯碱工业的三废处理
氯气的处理
湿氯气经钛冷却塔分别用水和氯化钙溶液 冷却降温后，送入填料干燥塔用浓硫酸干燥， 然后进入压缩机分装。在电解槽与压缩机之间 增设一套事故处理塔，塔中以碱液为吸收剂循 环吸收，以达到彻底处理事故氯气、消除氯气 污染、清洁生产的目的。对尾氯的处理也是采 用碱液吸收的方法，反应如下：
离子膜电解法制烧碱
食盐水制备和精制
电解生产的主要原料是饱和食盐水的溶液。氯碱生产的第一 道工序就是将固体食盐用蒸发和化盐工段的回收盐在一定的温度下 溶化，制成饱和食盐水溶液。必须将化盐工段得到的粗盐水加以精 制，即将粗盐水中加入精制剂（NaOH，NaCO3，BaCl2等），引起 反应，生成沉淀，以便除去。
2
绿色化学工艺—— 绿色无机化学工艺
离子交换膜法 离子交换膜（ion exchange membrane,
5
绿色化学工艺—— 绿色无机化学工艺
离子膜法电解工艺流程
6
绿色化学工艺—— 绿色无机化学工艺
离子膜法电解工艺特点
该工艺的特点 是对盐水精制要求高，除了一 次精制外，还要用离子交换树脂进行二次精制， 待除去微量杂质后，方才送入电解槽进行电解。 耗量仅为每吨烧碱0.6吨水，总能耗比隔膜法 要低30％左右，而且产品质量好。
简称IEM或IM）法采用的是对于溶液中 离子有选择透过特性的高分子材料膜--全氟磺酸型阳离子交换膜或全氟羧酸型 阳离子交换膜，全氟乙烯和全氟乙烯醚 的共聚物。该材料具有耐腐蚀、效率高 的特点，使用寿命可达2年。离子交换膜 法无铅，无石棉污染。
3
绿色化学工艺—— 绿色无机化学工艺
氯碱工业的特点
●能源消耗大
7
绿色化学工艺—— 绿色无机化学工艺
氯碱工业的三废处理
氯气的处理
湿氯气经钛冷却塔分别用水和氯化钙溶液 冷却降温后，送入填料干燥塔用浓硫酸干燥， 然后进入压缩机分装。在电解槽与压缩机之间 增设一套事故处理塔，塔中以碱液为吸收剂循 环吸收，以达到彻底处理事故氯气、消除氯气 污染、清洁生产的目的。对尾氯的处理也是采 用碱液吸收的方法，反应如下：
离子膜电解法制烧碱
食盐水制备和精制
电解生产的主要原料是饱和食盐水的溶液。氯碱生产的第一 道工序就是将固体食盐用蒸发和化盐工段的回收盐在一定的温度下 溶化，制成饱和食盐水溶液。必须将化盐工段得到的粗盐水加以精 制，即将粗盐水中加入精制剂（NaOH，NaCO3，BaCl2等），引起 反应，生成沉淀，以便除去。
绿色化学工艺——绿色技术f
20
绿色化学工艺——绿色技术
纤维素 膨胀和溶解 低分子多糖 单糖 单糖 单糖分解 加热 加水
21
绿色化学工艺——绿色技术
特点：水解动力学与纤维基质的结构与结晶度无 关，产率可达潜在葡萄糖量的90％以上。 缺点： （1）酸有腐蚀性 （2）酸必须回收利用（盐酸易挥发，可用真空蒸 馏方法回收） （3）回收过程成本高
绿色化学工艺——绿色技术
生物质生产乙醇工艺 洁净煤技术 绿色发电技术——IGCC 煤间接液化合成油技术 多联产技术
1
绿色化学工艺——绿色技术
一、采用生物质生产乙醇 未来资源与能源： 储量丰富 可再生 利用不产生环境问题 作为能源：太阳能、生物质 作为资源（原料）：生物质
2
绿色化学工艺——绿色技术
19
绿色化学工艺——绿色技术
A．浓酸水解 温度：10～40℃ 酸浓度：72％硫酸和42％盐酸 由于浓酸中水分较少，溶解之纤维素生 成的是寡糖而非葡萄糖，寡糖主要是纤 维四糖。 加 水 稀 释 到 较 低 的 酸 浓 度 ， 并 加 热 到 100 ～ 200 ℃,1～ 3h,这时纤维四糖等寡糖进一步分解成葡 萄糖。
13
绿色化学工艺——绿色技术
B．稀酸处理法 半纤维素在100℃下，可较好的溶于稀酸液 中，工业中一般用2％浓度的硫酸对甘蔗渣进行 处理。 优点是半纤维素在水解时会产生糖
14
绿色化学工艺——绿色技术
C. 溶剂处理法 Cadoxen溶剂 乙烯二胺与镉氧化物 方法：先将纤维素溶解在上述溶液中，然后加水 是纤维素沉淀出来，沉淀出来的纤维素就 是容易水解的纤维素。 速度：只要5小时，就有80％以上可以糖化 溶剂回收
41
绿色化学工艺——绿色技术
绿色化学工艺——绿色技术
纤维素 膨胀和溶解 低分子多糖 单糖 单糖 单糖分解 加热 加水
21
绿色化学工艺——绿色技术
特点：水解动力学与纤维基质的结构与结晶度无 关，产率可达潜在葡萄糖量的90％以上。 缺点： （1）酸有腐蚀性 （2）酸必须回收利用（盐酸易挥发，可用真空蒸 馏方法回收） （3）回收过程成本高
绿色化学工艺——绿色技术
生物质生产乙醇工艺 洁净煤技术 绿色发电技术——IGCC 煤间接液化合成油技术 多联产技术
1
绿色化学工艺——绿色技术
一、采用生物质生产乙醇 未来资源与能源： 储量丰富 可再生 利用不产生环境问题 作为能源：太阳能、生物质 作为资源（原料）：生物质
2
绿色化学工艺——绿色技术
19
绿色化学工艺——绿色技术
A．浓酸水解 温度：10～40℃ 酸浓度：72％硫酸和42％盐酸 由于浓酸中水分较少，溶解之纤维素生 成的是寡糖而非葡萄糖，寡糖主要是纤 维四糖。 加 水 稀 释 到 较 低 的 酸 浓 度 ， 并 加 热 到 100 ～ 200 ℃,1～ 3h,这时纤维四糖等寡糖进一步分解成葡 萄糖。
13
绿色化学工艺——绿色技术
B．稀酸处理法 半纤维素在100℃下，可较好的溶于稀酸液 中，工业中一般用2％浓度的硫酸对甘蔗渣进行 处理。 优点是半纤维素在水解时会产生糖
14
绿色化学工艺——绿色技术
C. 溶剂处理法 Cadoxen溶剂 乙烯二胺与镉氧化物 方法：先将纤维素溶解在上述溶液中，然后加水 是纤维素沉淀出来，沉淀出来的纤维素就 是容易水解的纤维素。 速度：只要5小时，就有80％以上可以糖化 溶剂回收
41
绿色化学工艺——绿色技术
绿色化工工艺课件精选全文完整版
1.绿色无机化工工艺
无机化工产品的原料主要来源于矿产资源，而 各种矿产品的有用元素含量又很低，通常要采取煅 烧、焙烧、烧结及熔融等处理再经过转化，方可获 得相应的无机化工产品。
传统无机化工产品生产工艺比较落后，原材料 能源等消耗比较大，生产劳动条件差，对环境污染 严重，这些已经成为制约无机化学工业可持续发展 的关键因素之一。因此必须改革传统生产工艺 ，解 决生产过程排放的废弃物，并设法将之变成有用的 化学产品，已达到资源和能源的充分利用、产品对 环境友好、生产工艺清洁的目的。
光合作用而产生的各种有机体，即一切有生 命的可以生长的有机物质通称为生物质。它 包括植物、动物和微生物。广义概念：生物 质包括所有的植物、微生物以及以植物、微 生物为食物的动物及其生产的废弃物。有代 表性的生物质如农作物、农作物废弃物、木 材、木材废弃物和动物粪便。狭义概念：生 物质主要是指农林业生产过程中除粮食、果 实以外的秸秆、树木等木质纤维素（简称木 质素）、农产品加工业下脚料、农林废弃物 及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等 物质。特点：可再生性。低污染性。广泛分 布性。
1.4低热固相化学
一个室温固——固反应的实例：固体4—甲基苯 胺与固体CoCl2·6H2O按2：1摩尔比在室温(20℃) 下混合，一旦接触，界面即刻变蓝，稍加研磨反应 完全．该反应甚至在0℃同样瞬间变色。但在CoCl2 的水溶液中加入4—甲基苯胺(摩尔比同上)，无论是 加热煮沸还是研磨、搅拌都不能使白色的4—甲基 苯胺表面变蓝，即使在饱和的CoCl2水溶液中也是
1.2水热法
水热法是利用高温高压的水溶液使那些在大 气条件下不溶或难溶的的物质溶解，或反应生成 该物质的溶解产物，通过控制高压釜内溶液的温 差使产生对流以形成过饱和状态而析出生长晶体 的方法。
无机化工产品的原料主要来源于矿产资源，而 各种矿产品的有用元素含量又很低，通常要采取煅 烧、焙烧、烧结及熔融等处理再经过转化，方可获 得相应的无机化工产品。
传统无机化工产品生产工艺比较落后，原材料 能源等消耗比较大，生产劳动条件差，对环境污染 严重，这些已经成为制约无机化学工业可持续发展 的关键因素之一。因此必须改革传统生产工艺 ，解 决生产过程排放的废弃物，并设法将之变成有用的 化学产品，已达到资源和能源的充分利用、产品对 环境友好、生产工艺清洁的目的。
光合作用而产生的各种有机体，即一切有生 命的可以生长的有机物质通称为生物质。它 包括植物、动物和微生物。广义概念：生物 质包括所有的植物、微生物以及以植物、微 生物为食物的动物及其生产的废弃物。有代 表性的生物质如农作物、农作物废弃物、木 材、木材废弃物和动物粪便。狭义概念：生 物质主要是指农林业生产过程中除粮食、果 实以外的秸秆、树木等木质纤维素（简称木 质素）、农产品加工业下脚料、农林废弃物 及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等 物质。特点：可再生性。低污染性。广泛分 布性。
1.4低热固相化学
一个室温固——固反应的实例：固体4—甲基苯 胺与固体CoCl2·6H2O按2：1摩尔比在室温(20℃) 下混合，一旦接触，界面即刻变蓝，稍加研磨反应 完全．该反应甚至在0℃同样瞬间变色。但在CoCl2 的水溶液中加入4—甲基苯胺(摩尔比同上)，无论是 加热煮沸还是研磨、搅拌都不能使白色的4—甲基 苯胺表面变蓝，即使在饱和的CoCl2水溶液中也是
1.2水热法
水热法是利用高温高压的水溶液使那些在大 气条件下不溶或难溶的的物质溶解，或反应生成 该物质的溶解产物，通过控制高压釜内溶液的温 差使产生对流以形成过饱和状态而析出生长晶体 的方法。
绿色化工工艺PPT课件
经济高效与竞争力提升
总结词
绿色化工工艺在提高经济效益和竞争力方面具有显著 优势。
详细描述
采用绿色化工工艺可以降低生产成本、提高产品质量和 附加值。同时，随着消费者对环保产品的需求不断增加 ，绿色化工产品在市场上更具有竞争力。因此，发展绿 色化工工艺有助于提升企业经济效益和国际竞争力。
社会认可与推广应用
04 绿色化工工艺的挑战与解 决方案
技术挑战
缺乏高效、环保的催化剂和反应条件
01
传统的化工工艺往往需要使用大量的催化剂和苛刻的反应条件，
这不仅增加了成本，还可能对环境造成负面影响。
难以实现资源的有效利用
02
在化工生产过程中，许多资源并未得到充分利用，而是被当作
废弃物处理，这导致了资源的浪费和环境的污染。
高能耗、高排放
03
许多化工产品的生产需要大量的能源，并产生大量的废弃物，
这不符合可持续发展的要求。
环境挑战
严重污染环境
化工生产过程中产生的废弃物往往含有大量的有害物质，对环境 造成严重污染。
大气污染和水体污染
化工生产过程中产生的大量废气和废水，未经处理直接排放到环境 中，对大气和水体造成严重污染。
VS
详细描述
绿色催化技术包括固体酸碱催化剂、金属 催化剂、酶催化剂以及有机小分子催化剂 等。这些催化剂能够有效地促进化学反应 的进行，从而实现清洁、高效的化工生产 。
绿色过程技术
要点一
总结词
绿色过程技术是实现绿色化工工艺的重要保障，它能够优 化化工生产流程，提高资源利用效率和降低能耗。
要点二
详细描述
总结词
随着社会对环保的关注度不断提高，绿色化工工艺得到了广泛的社会认可和支持。
绿色化学ppt
2021/6/21
2
绿色化学的作用
• 绿色化学又称“环境无害 化学”、“环境友好化 学”、“清洁化学”，绿 色化学是近十年才产生和 发展起来的，是一个 “新 化学婴儿”。它涉及有机 合成、催化、生物化学、 分析化学等学科,内容广泛。 绿色化学的最大特点是在 始端就采用预防污染的科 学手段,因而过程和终端均 为零排放或零污染。世界 上很多国家已把“化学的 绿色化”作为新世纪化学 进展的主要方向之一。
2021/6/21
9
绿色化学化工与和谐社会的发展
• 资源与环境问题已成为全世界必须共同 面对的问题。中国是世界第一人口大国,面对 总体环境日益恶化,人均资源匮乏和不断膨胀 的人口等严峻的国情现状,为了实现经济的可 持续发展,这就要求必须转变传统粗放的经济 增长方式,走中国特色新型工业化的道路,大力 发展绿色化学化工,推进循环经济发展,以尽可 能少的资源消耗和尽可能小的环境代价,取得 最大的经济产出和最少的废物排放,从而建设 资源节约型和环境友好型社会,以实现人与自 然的和谐发展。
2021/6/21
3
绿色化学的核心内容之一原子经济性
• 绿色化学的核心内容之一是“原子经济性”， 即充分利用反应物中的各个原子，因而既能 充分利用资源,又能防止污染。原子经济性的 概念是1991年美国著名有机化学家Trost（为 此他曾获得了1998年度的总统绿色化学挑战 奖的学术奖)提出的, 用原子利用率衡量反应 的原子经济性,为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，使之结合到 目标分子中，达到零排放。绿色有机合成应 该是原子经济性的。原子利用率越高，反应 产生的废弃物越少，对环境造成的污染也越 少。
2021/6/21
4
绿色化学的核心内容之二
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
各反应物的量之和
原子经济性
重排反应 （100%） 写12-4式
加成反应 （100%） 乙烯直接氯化生产1，2二氯乙烷
取代反应：原子经济性不高，有副产物 消除反应：与取代反应一样，有副产物 氧化反应：原子经济性与所采用的氧化剂有关
绿色化学原则
过程绿色化
绿色化学工艺
原料绿色化
产品绿色化
10.2绿色化学工艺的途径和手段
两相催化技术
氟/有机两相催化：由溶解cat的氟相和溶解反应 物的有机相组成。低温时，氟相物质难溶于甲苯、 丙酮、醇等溶剂，当T↑,能够与有机相混溶→均相 反应体系；反应结束↓，均相体系又分为两相。产 物与cat易分离。 特点：含氟溶剂ρ高、热稳定性好、无毒、对气 体溶解度高，适于有气体参与的反应。
主反应
CH3CH2=CH2+H2O2→ CH2CHCH3+H2O o
主要副反应
CH2CHCH3+H2O →C3H6(OH)2 o 2H2O2 →2H2O+O2
（2）环氧丙烷的绿色生产工艺
催化剂——TS-1分子筛
将具有变价特征的过渡金属Ti引入纯硅分子筛的 骨架中而形成。具有微孔和中孔的孔道结构，在 形成氧化还原催化的同时赋予了择形功能。 特征： ✓ 缺酸性质:有定向氧化催化性能，在氧化反应中不 会引起酸催化副反应； ✓ 疏水性：
（2）环氧丙烷的绿色生产工艺
反应器
✓ 釜式：结构简单，难适于大宗化工产品的生产 ✓ 固定床：操作简单，生产能力大，关键控制T；
内扩散阻力损失cat选择性 ✓ 环流：多相反应器，结构简单，操作稳定，传质、
传热效率高，易大型化。
生产工艺（分三部分） 环氧化反应、产物精制、溶剂回收
9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。 2020/11/112020/11/11Wednesday, November 11, 2020
10、人的志向通常和他们的能力成正比例。2020/11/112020/11/112020/11/1111/11/2020 12:42:34 PM 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。2020/11/112020/11/112020/11/11Nov-2011-Nov-20 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2020/11/112020/11/112020/11/11Wednesday, November 11, 2020 13、志不立，天下无可成之事。2020/11/112020/11/112020/11/112020/11/1111/11/2020
10.2绿色化学工艺的途径和手段
产品绿色化
设计安全的化学品，对人类健康和环境无毒害 设计可降解的化学品
10.3绿色化工过程实例
（1）氢气和氧气直接合成过氧化氢新工艺 氢氧直接合成是原子经济反应 反应原理及热力学分析
H2+O2→H2O2
H2+1/2O2→H2O
H2O2 →H2O+1/2O2 H2O2 +H2 →2H2O 从热力学，上述反应都可进行但生成水的反应更有利
氢气和氧气直接合成过氧化氢新工艺
反应条件 ✓ 反应温度和压力 10-30℃，40-50MPa ✓ 反应机理及动力学：有分歧，三种观点，
第一种：
流程图
10.3绿色化工过程实例
（2）环氧丙烷的绿色生产工艺 现状：氯醇法
共氧化法 绿色生产方法
TS-1催化过氧化氢氧化丙烯
（2）环氧丙烷的绿色生产工艺
超临界流体
超临界流体兼有气体和流体两者的特点，有与液 体相当的溶解能力，可溶解大多数有机物；粘度 和扩散系数类似于气体，提高溶质的传递速率。
超临界CO2 对有机物有较大的溶解度，对水的溶 解度小，分离易。适于作亲电、氧化反应的溶剂 超临界CO2可通过简单蒸发成为气体而被回收， 重新作为溶剂循环使用，且其汽化热比水和大多 数有机溶剂小。理想绿色超临界溶剂。
∴选cat
氢气和氧气直接合成过氧化氢新工艺
反应条件 ✓ Cat及助剂：Pd, Pd-Pt ， 载体γ-Al2O3,SiO2等
助剂是无机酸和卤离子溶液 ✓ 溶剂： 气-固-液三相反应，固体cat,液相反应介
质，混合气体反应物。H2在液相中的溶解度有利 于反应，H2在甲醇、丙酮等有机溶剂中溶解度较 水中大得多
➢ 过程强化 设备强化(微型化)
含N,P的有机正离子和大 的无机负离子组成， 室T、低T为液体
方法强化(过程集成化，替代能源、非定态操作)
两相催化技术
水/有机两相催化：以不溶于有机相的水溶性过渡 金属配位化合物为cat,发生在水相或两相界面的 反应。 特点：反应产物和cat分别处于有机相和水相中， 通过简单的相分离可将cat与产物分开。以水为反 应介质，减少了有机溶剂的使用。不适合水敏感 性反应物。
原子经济性
原子经济性：指反应物中的原子有多少进入了产物
∑PiMi i AE=---------× ∑FjMj j
Pi: 目的产物分子中i原子的数目 F: 原料分子中j原子的数目 M: 各原子的相对原子质量 原子利用率：
目的产物的量 原子利用率=------------------------×100%
10 绿色化学化工概论
10.1绿色化学基本概念
绿色化学：环境无害化学、环境友好化 学、清洁化学，在化学产品的设计、制造 和应用中避免和减少对人类健康和生态环 境有毒有害物质的使用和产生。
绿色化学工艺：指在绿色化学基础上开发的
从源头上阻止环境污染的化学工艺。该工艺的建 立和开发的指导思想是采用“原子经济”反应， 即原料中每一个原子都转化成产品，不产生任何 废物和副产品，实现废物的“零排放”，也不采 用有毒有害的原料，催化剂和溶剂，并生产环境 友好的产品。
（2）环氧丙烷的绿色生产工艺
反应条件和反应机理
✓ 溶剂效应：溶剂的种类对反应活性、产物的选择 性甚至反应机理都有影响。在质子性溶剂如甲醇、 异丙醇中环氧化反应较快；在非质子性溶剂如乙 腈、丙酮中较慢。
✓ 温度和压力: T↑，X丙烯↑，PO选择性↓，最佳T约为40℃; 气-固-液非均相反应，P丙烯↑; PO选择性,ν ↑
原料绿色化
➢ 原料决定了反应类型，工艺等 ➢ 选择原料考虑本身危害性、毒性、可再生性，即
采用无毒、无害原料 ➢ 以生物质作为化工原料在经济上还不具备竞争力，
是今后绿色工艺的发展方向
10.2绿色化学工艺的途径和手段
过程绿色化
➢ 采用原子经济性反应 ➢ 采用绿色cat，固体酸、两相、仿生（酶）催化 ➢ 采用绿色溶剂，水、超临界流体、离子液体
原子经济性
重排反应 （100%） 写12-4式
加成反应 （100%） 乙烯直接氯化生产1，2二氯乙烷
取代反应：原子经济性不高，有副产物 消除反应：与取代反应一样，有副产物 氧化反应：原子经济性与所采用的氧化剂有关
绿色化学原则
过程绿色化
绿色化学工艺
原料绿色化
产品绿色化
10.2绿色化学工艺的途径和手段
两相催化技术
氟/有机两相催化：由溶解cat的氟相和溶解反应 物的有机相组成。低温时，氟相物质难溶于甲苯、 丙酮、醇等溶剂，当T↑,能够与有机相混溶→均相 反应体系；反应结束↓，均相体系又分为两相。产 物与cat易分离。 特点：含氟溶剂ρ高、热稳定性好、无毒、对气 体溶解度高，适于有气体参与的反应。
主反应
CH3CH2=CH2+H2O2→ CH2CHCH3+H2O o
主要副反应
CH2CHCH3+H2O →C3H6(OH)2 o 2H2O2 →2H2O+O2
（2）环氧丙烷的绿色生产工艺
催化剂——TS-1分子筛
将具有变价特征的过渡金属Ti引入纯硅分子筛的 骨架中而形成。具有微孔和中孔的孔道结构，在 形成氧化还原催化的同时赋予了择形功能。 特征： ✓ 缺酸性质:有定向氧化催化性能，在氧化反应中不 会引起酸催化副反应； ✓ 疏水性：
（2）环氧丙烷的绿色生产工艺
反应器
✓ 釜式：结构简单，难适于大宗化工产品的生产 ✓ 固定床：操作简单，生产能力大，关键控制T；
内扩散阻力损失cat选择性 ✓ 环流：多相反应器，结构简单，操作稳定，传质、
传热效率高，易大型化。
生产工艺（分三部分） 环氧化反应、产物精制、溶剂回收
9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。 2020/11/112020/11/11Wednesday, November 11, 2020
10、人的志向通常和他们的能力成正比例。2020/11/112020/11/112020/11/1111/11/2020 12:42:34 PM 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。2020/11/112020/11/112020/11/11Nov-2011-Nov-20 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2020/11/112020/11/112020/11/11Wednesday, November 11, 2020 13、志不立，天下无可成之事。2020/11/112020/11/112020/11/112020/11/1111/11/2020
10.2绿色化学工艺的途径和手段
产品绿色化
设计安全的化学品，对人类健康和环境无毒害 设计可降解的化学品
10.3绿色化工过程实例
（1）氢气和氧气直接合成过氧化氢新工艺 氢氧直接合成是原子经济反应 反应原理及热力学分析
H2+O2→H2O2
H2+1/2O2→H2O
H2O2 →H2O+1/2O2 H2O2 +H2 →2H2O 从热力学，上述反应都可进行但生成水的反应更有利
氢气和氧气直接合成过氧化氢新工艺
反应条件 ✓ 反应温度和压力 10-30℃，40-50MPa ✓ 反应机理及动力学：有分歧，三种观点，
第一种：
流程图
10.3绿色化工过程实例
（2）环氧丙烷的绿色生产工艺 现状：氯醇法
共氧化法 绿色生产方法
TS-1催化过氧化氢氧化丙烯
（2）环氧丙烷的绿色生产工艺
超临界流体
超临界流体兼有气体和流体两者的特点，有与液 体相当的溶解能力，可溶解大多数有机物；粘度 和扩散系数类似于气体，提高溶质的传递速率。
超临界CO2 对有机物有较大的溶解度，对水的溶 解度小，分离易。适于作亲电、氧化反应的溶剂 超临界CO2可通过简单蒸发成为气体而被回收， 重新作为溶剂循环使用，且其汽化热比水和大多 数有机溶剂小。理想绿色超临界溶剂。
∴选cat
氢气和氧气直接合成过氧化氢新工艺
反应条件 ✓ Cat及助剂：Pd, Pd-Pt ， 载体γ-Al2O3,SiO2等
助剂是无机酸和卤离子溶液 ✓ 溶剂： 气-固-液三相反应，固体cat,液相反应介
质，混合气体反应物。H2在液相中的溶解度有利 于反应，H2在甲醇、丙酮等有机溶剂中溶解度较 水中大得多
➢ 过程强化 设备强化(微型化)
含N,P的有机正离子和大 的无机负离子组成， 室T、低T为液体
方法强化(过程集成化，替代能源、非定态操作)
两相催化技术
水/有机两相催化：以不溶于有机相的水溶性过渡 金属配位化合物为cat,发生在水相或两相界面的 反应。 特点：反应产物和cat分别处于有机相和水相中， 通过简单的相分离可将cat与产物分开。以水为反 应介质，减少了有机溶剂的使用。不适合水敏感 性反应物。
原子经济性
原子经济性：指反应物中的原子有多少进入了产物
∑PiMi i AE=---------× ∑FjMj j
Pi: 目的产物分子中i原子的数目 F: 原料分子中j原子的数目 M: 各原子的相对原子质量 原子利用率：
目的产物的量 原子利用率=------------------------×100%
10 绿色化学化工概论
10.1绿色化学基本概念
绿色化学：环境无害化学、环境友好化 学、清洁化学，在化学产品的设计、制造 和应用中避免和减少对人类健康和生态环 境有毒有害物质的使用和产生。
绿色化学工艺：指在绿色化学基础上开发的
从源头上阻止环境污染的化学工艺。该工艺的建 立和开发的指导思想是采用“原子经济”反应， 即原料中每一个原子都转化成产品，不产生任何 废物和副产品，实现废物的“零排放”，也不采 用有毒有害的原料，催化剂和溶剂，并生产环境 友好的产品。
（2）环氧丙烷的绿色生产工艺
反应条件和反应机理
✓ 溶剂效应：溶剂的种类对反应活性、产物的选择 性甚至反应机理都有影响。在质子性溶剂如甲醇、 异丙醇中环氧化反应较快；在非质子性溶剂如乙 腈、丙酮中较慢。
✓ 温度和压力: T↑，X丙烯↑，PO选择性↓，最佳T约为40℃; 气-固-液非均相反应，P丙烯↑; PO选择性,ν ↑
原料绿色化
➢ 原料决定了反应类型，工艺等 ➢ 选择原料考虑本身危害性、毒性、可再生性，即
采用无毒、无害原料 ➢ 以生物质作为化工原料在经济上还不具备竞争力，
是今后绿色工艺的发展方向
10.2绿色化学工艺的途径和手段
过程绿色化
➢ 采用原子经济性反应 ➢ 采用绿色cat，固体酸、两相、仿生（酶）催化 ➢ 采用绿色溶剂，水、超临界流体、离子液体