天津大学 化学工艺学38.ppt

原料绿色化10.3绿色化学工艺的途径和手段产品绿色化绿色化学工艺原料绿色化过程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——外场强化流程集约化装备微型化原料绿色化采用无毒、无害原料采用可再生资源（生物质）产品绿色化设计安全的化学品设计可降解的化学品原料绿色化的选择原则在化学品生产过程中，基础原料费用一般占成本的60%，因而原料的选择和利用至关重要，通常考虑以下因素：（1）生产过程的效率（2）原料的毒性，危害性及可再生性（3）对后续反应和下游产品的影响目前，98%的有机化学品都是以石油、煤炭和天然气为原料加工的，从绿色生产的角度看，以植物为主的生物质资源是很好的化石燃料替代品。生物质原料的定义和优点生物质可理解为由光合作用产生的所有生物有机体的总称，包括农林产品及其废物、海产物及城市废物等。生物质资源是一个可再生的巨大资源宝库，用之不竭，是实现可持续发展的重要途径。其优点如下：由生物质衍生所得物质常常已是氧化产物，而原油衍生物往往需经氧化反应引入含氧基团可减少CO2的排放，减缓温室效应生物质的结构单元复杂，如能在产品中利用这种复杂性，则可减少副产物生成可解决其他环境污染问题*生物质原料制产品目标产品种类生物质原料产品所占比例，%当前2020年2090年液体燃料1~21050有机化学品102590美国国家研究委员会（NationalResearchCouncil)美国生物质利用目标国外DuPont和GenecorInternational等合作建成由玉米生产1，3―丙二醇(PDO)装置，生产成本比化学法低25％Cargill―DOW公司正在建设一个14万t/a的聚乳酸工厂，加工为塑料、纤维*生物质资源利用——大宗化学品生产国内生物催化丙烯腈制丙烯酰胺在已建几套千吨级工厂的基础上，一套2万吨/年工厂正在投产；以厌氧活性污泥为原料的“有机废水发酵法制氢技术”研究目前已通过中试验证，实现了中试规模连续非固定菌长期操作生物制氢；以玉米淀粉制得的糖类化合物为原料，采用生物发酵法制造甘油，已建成示范工厂。*生物质资源利用——大宗化学品生产*超清洁燃料——生物柴油的特点减少汽车尾气中SOx和颗粒物排放整个过程少排放CO2，减少温室效应本身无毒、无害，能自行分解回归自然具有一定的润滑性，从而延长机动车的寿命生物质资源利用——生物柴油生产*植物油与甲醇（乙醇）酯交换制得棉籽油、棕榈油、椰子油、菜籽油、野生植物油以及海藻等化学法液碱催化固体碱催化二段催化酶催化生物质资源利用——生物柴油生产*CH2OCOR1CHOCOR2+3CH3OHCH2OCOR3CH2OHCHOH+CH2OHCH3OCOR1CH3OCOR2CH3OCOR3催化剂酯交换法反应机理：生物质资源利用——生物柴油生产*lurgi公司醇解工艺以液体酸碱为催化剂的醇解工艺生物质资源利用——生物柴油生产*连续脱甘油工艺（CDProcess）生物质资源利用——生物柴油生产*目前欧共体年产生物柴油70万吨，2003年规划达到230万吨，2010年达到830万吨。德国生物柴油的年产量已达40万吨，已有700多个加油站销售生物柴油。法国许多石油柴油中已调配有生物柴油，哥本哈根、里斯本等欧洲城市的公共汽车已经使用生物柴油美国30万吨/年，日本40万吨/年生物柴油生产能力生物柴油的产量*意义：超清洁柴油有利于增产柴油、调整柴汽比减少原油进口，多一条运输能源安全保障的途径多一条农林业增产、增收途径问题：植物油成本高，难与石油柴油竞争对策：政府支持与农业生产结合（农业加工工业）种植低成本油料作物改进工艺，利用副产品（甘油、润滑剂、清洁溶剂等）降低成本我国发展生物柴油的意义、问题及对策在经济上还不具备竞争力石油工业已相当成熟，从石油开采到从原油中提取出各种有用的烃类，再将其加工成为中间物或最终化学品，已形成了大规模的、高效的生产系统。这些都使石油工业在经济上具有相当的竞争力。而利用生物质作原料的化学工业系统仍处于研究开发之中，经济上还没有竞争力。食品原料改作化学化工原料的合理性现在考虑用作化学化工原料的生物质是传统的食品原料，把食品原料改作化学化工原料是否合适？生物质也需要土地来种植，大面积的种植对环境又有何影响？是否有足够的土地资源供种植化学化工上所需使用的植物？传统