綠色精細化工的發(fā)展及其關(guān)鍵技術(shù)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上綠色精細化工的發(fā)展及其關(guān)鍵技術(shù)班級：化工 姓名：XX 學號：2010 摘要：現(xiàn)代化學工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，使人們越來越關(guān)注相關(guān)技術(shù)的開發(fā)和應用。精細化工作是與經(jīng)濟建設和人民生活密切相關(guān)的重要工業(yè)部門，是化學工業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略重點之一，對于它的研究更加引起了人們的注意。本文主要闡述了國內(nèi)精細化工發(fā)展的現(xiàn)狀、存在問題以及制約因素，提出了精細化工持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵是發(fā)展綠色精細化工，進而提出了綠色精細化工的概念和綠色催化技術(shù)、電合成技術(shù)、超臨界流體技術(shù)、分子模擬設計技術(shù)、分子蒸餾技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。 關(guān)鍵詞：精細化工；綠色精細化工；可持續(xù)發(fā)展；關(guān)鍵技術(shù) 1.我國精細化工的現(xiàn)狀 1.1 我

2、國精細化工的發(fā)展 精細化工是生產(chǎn)精細化學品的工業(yè)的通稱。是現(xiàn)代化學工業(yè)的重要組成部分，是發(fā)展高新技術(shù)的重要基礎(chǔ)，也是衡量一個國家的科學技術(shù)發(fā)展和綜合實力的重要標志之一。1因此，世界各國都把精細化工作為化學工業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略重點之一。我國從“六五”開始，直至現(xiàn)在的“十一五”都把精細化工作為發(fā)展戰(zhàn)略重點之一，在政策和投資上予以傾斜，已安排100 多個建設和改造項目,總投資已超過50億元。經(jīng)過近20 多年的努力,精細化工產(chǎn)業(yè)已在中國得到確立,其精細化工率已從1985年的23.1提高到1994年的 29.78%，2001年已達到 37.44%，2002 年已達到39.44%。目前我國已成為世界上主要的精細

3、化工產(chǎn)品生產(chǎn)國之一：染料產(chǎn)量已穩(wěn)居世界第一位，農(nóng)藥居第二位，涂料居第四位；總體精細化工率已達40%左右。 1.2 我國精細化工發(fā)展存在的問題和受到的制約因素 1.2.1 存在的問題 生產(chǎn)技術(shù)水平普遍較低，技術(shù)開發(fā)明顯不足目前傳統(tǒng)的工藝路線、設備落后陳舊，新產(chǎn)品開發(fā)緩慢，品種少，科研開發(fā)力度不夠，投入少，未形成創(chuàng)新體系，真正對社會有實用價值的精細化學品不多，產(chǎn)品多以仿制為主。而且低水平重復建設嚴重。缺乏國際市場的競爭力。 集中度低，未形成產(chǎn)業(yè)鏈:國內(nèi)的大多數(shù)企業(yè)小而分散，設備落后，很難生產(chǎn)出高端的精細化學品。雖然江浙一帶、大連等地也出現(xiàn)大規(guī)模的染料和中間體的生產(chǎn)廠，但是總體規(guī)模還是遠遠小于國外的

4、企業(yè)。開發(fā)能力弱：我國的科技力量大部分集中在科研院所和大專院校。由于與生產(chǎn)脫節(jié)，科技成果的轉(zhuǎn)化率一般 只有10%左右。而企業(yè)自我開發(fā)能力又較弱，大部分精細化工企業(yè)還尚未建立科技開發(fā)、應用研究、市場開拓和技術(shù)服務機構(gòu)。受計劃經(jīng)濟的影響?？蒲袉挝缓蜕a(chǎn)廠對應用研究 不夠重視，對產(chǎn)品應用和市場營銷關(guān)注很少，這是我國精細化工發(fā)展中的制約因素之一。信息化落后：精細化工這類“長尾經(jīng)濟”產(chǎn)業(yè)的發(fā)展本來應當與信息融合發(fā)展才能相得益彰，但我國的大多數(shù)精細化工企業(yè)在激烈的競爭中，只能先?！吧妗?，無力考慮信息化，就使得我們的精細化工得不到信息技術(shù)的滋養(yǎng)，處于“惡性循環(huán)”的境地。環(huán)境污染，很多企業(yè)對環(huán)保重視不夠。精

5、細化工的生產(chǎn)廠一般規(guī)模較小，廠點分散，生產(chǎn)過程的三廢量較大，有的還難于治理。同時建設三廢治理裝置需要較大的投入，采用新的設備和工藝，這將提高產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。因此，大多數(shù)企業(yè)的三廢治理尚未達標，對環(huán)境造成很大的影響。1.2.2 制約因素 環(huán)境污染已經(jīng)是制約精細化工發(fā)展的主要因素。由于國內(nèi)經(jīng)濟的制約，國內(nèi)的生產(chǎn)廠多數(shù)重經(jīng)濟效益，忽略環(huán)境的保護，資源能源的利用率低，后處理“三廢”的費用成為企業(yè)的沉重負擔。精細化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生大量的“三廢”，粗略估計：全世界每年產(chǎn)生的廢物危險品約 34 億噸（中國化學工業(yè)年排放的廢水約占全國工業(yè)排放的22.5%，廢氣約占 7.82%，固體廢物約占5.93%）

6、，給人類帶來了災難。解決環(huán)境的污染、維持人類社會的可持續(xù)發(fā)展，已經(jīng)成為新世紀人類面臨的重大挑戰(zhàn)。2.綠色精細化工的發(fā)展 2.1 綠色精細化工 綠色精細化工，簡單的理解就是在生產(chǎn)的過程中不論是原料的選擇、生產(chǎn)出的產(chǎn)品及整個的操作過程都要實現(xiàn)綠色化，換句話說，就是在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中要盡量的保證“三無”即無毒、無害、無污染，這就對生產(chǎn)的各個方面都提出了更高的要求。下面我們主要從幾個方面進行闡述如何保證精細化工的綠色化。 2.1.1 原料綠色化 原料的選擇直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量，根據(jù)生產(chǎn)不同的產(chǎn)品，原料基本可以分為天然原料和化學合成品原料?？上攵烊坏脑系亩颈莼緸榱?，但是化學合成品基本都含有有毒

7、物質(zhì)，只是多少的問題。所以要想實現(xiàn)綠色精細化工，應該盡量選擇天然的原料，如果自然中沒有現(xiàn)成的原料，我們可以從一些含有所需原料的天然物質(zhì)中進行提取比如說從農(nóng)作物、植物等，從這些物質(zhì)中提取的成分基本都是無毒的可以有效的保證原料選擇的綠色化。對于化學合成原料才說，都是經(jīng)過化學加工而成的，有的可能還有有毒物質(zhì)，但是有些原料在再次生產(chǎn)過程中，可以通過某些方法使之轉(zhuǎn)化為無毒的產(chǎn)品，不過有些原料即使經(jīng)過 再次加工也能難去除毒性，使生產(chǎn)出的產(chǎn)品中也含有有毒物質(zhì)。我們必須清楚的是，無毒的天然原料畢竟是有限的，所以我們必須對清除原料中的有毒物質(zhì)加以重視，對于從天然物質(zhì)中提取原料而言，特別是對農(nóng)作物的提取，我們不僅

8、要提取有用的原料而且也去除農(nóng)作物中農(nóng)藥等有害物質(zhì)，才能真正的保證原料的綠色。 2.1.2 生產(chǎn)過程綠色化 即使我們確保生產(chǎn)原料的綠色無毒，但是在加工的過程中是要對這些原料進行精細處理的，處理的方法基本都采用化學加工法，通過這種試劑和化學物品對原料進一步加工，這就很容易導致使原料在加工過程中受到污染。怎樣保證原料加工過程中不受污染，這成為了人們主要思考的問題，人們試圖尋找一種新型的處理技術(shù)來代替使用化學制劑進行原料的處理工作，此外如何使加工中出現(xiàn)的有毒物質(zhì)自行的脫除，也是企業(yè)需要注意和思考的問題，因為這關(guān)系到產(chǎn)品能否保持綠色化。 2.1.3 產(chǎn)品綠色化 人們使用的是生產(chǎn)的產(chǎn)品，所以產(chǎn)品的綠色化是

9、非常重要的，這也是國際上精細產(chǎn)品競爭的主要方面，精細化產(chǎn)品的主要特點是高純度和高附加值，所以為了實現(xiàn)產(chǎn)品的無公害，就需要研究出一種新型的生產(chǎn)技術(shù)，分子蒸餾技術(shù)就是這樣誕生的。此項技術(shù)的應用對于精細化產(chǎn)品的生產(chǎn)具有重要的意義。3.綠色精細化工的關(guān)鍵技術(shù) 3.1 綠色催化技術(shù) 催化劑是我們化學反應的基礎(chǔ)，可以通過改變催化劑，高效合成，抑制副反應的發(fā)生，充分利用各種資源，保護生態(tài)環(huán)境。比較常見的綠色催化體系：（1）相轉(zhuǎn)移催化技術(shù)，特點：反應條件溫和，能耗低；反應速率高，選擇性好；使用溶劑價格便宜，易回收。（2）酶催化技術(shù)，特點：催化活性高，能耗低、無污染；具有高度的專一性。（3）不對稱催化技術(shù)，特點

10、：不對稱催化可以有效得到單一手性分子，在醫(yī)藥、光電材料、農(nóng)用化學品等精細化工提供所需要的中間體，而且可以提供對環(huán)境友好的綠色合成方法。3.2 電化學合成技術(shù) 電化學反應是在電解池或者電池中進行的化學反應，可進一步分為電池反應和電解反應。可以利用電化學合成技術(shù)做到清潔合成。常見有，（1）間接點合成法，利用一種傳遞電子的媒質(zhì)與有機化合物反應生成目的產(chǎn)物。（2）配對電合成法，利用陰、陽兩級電極反應，合成生成目的產(chǎn)物。關(guān)鍵在于找到合適配對的電極。（3）自發(fā)電合成法，將自發(fā)進行的化學反應安排在電化學反應器中，不僅生成了目的產(chǎn)物，還且還可以提供電能，這也是綠色化學追求的目標。3.3 超臨界流體技術(shù) 近年來

11、，超臨界流體技術(shù)發(fā)展很快，包括：超臨界流體萃取技術(shù)和超臨界流體萃取技術(shù)。尤其是超臨界二氧化碳流體技術(shù)具有合適的臨界溫度和臨界壓力（Tc=304.265K，Pc=7.185MPa）。超臨界二氧化碳萃取在提取生理活性物質(zhì)方面具有廣闊的發(fā)展前景；超臨界二氧化碳作為環(huán)境友好的反應介質(zhì)以及超臨界二氧化碳參與的化學反應，可以實現(xiàn)通常難以進行的化學反應；超臨界流體技術(shù)在薄膜材料和納米材料等制備上嶄露頭角，提供了一個全新的制備方法。在超臨界流體特別是SCCO2 中進行有機合成的文獻報道很多，在催化氫化、催化氧化、烷基化以及高分子聚合、酶催化等方面取得令人矚目的進展。因此，超臨界流體技術(shù)作為一種綠色化學化工技術(shù)

12、在精細化學工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)以及高分子材料制備等領(lǐng)域具有廣泛的應用。 3.4 計算機分子設計技術(shù) 將所要研究開發(fā)的精細化工產(chǎn)品，按照其合成技術(shù)，產(chǎn)品分子的內(nèi)在結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品性能和加工行為之間的內(nèi)在規(guī)律利用計算機輔助設計，一開始就把創(chuàng)新、優(yōu)化和綠色為要求，通過分子的內(nèi)在結(jié)構(gòu)將精細有機合成技術(shù)與反應過程、分離精制工程和應用技術(shù)帶動起來，有利于找到能放大的關(guān)鍵因素，保證放大能獲得成功。實現(xiàn)無三廢生產(chǎn)。23.5 分子蒸餾技術(shù) 分子蒸餾技術(shù)具有以下特點：( 1 ) 操作時的溫度較低，分子蒸餾的分離并不是依靠沸點的，因此操作時的溫度要控制在低于沸點的溫度；( 2 ) 蒸餾壓強較低，一般為0 .1 5 0

13、 P a 即可，這樣一來物質(zhì)的沸點也有一定程度的降低，且實際的分離溫度也低于沸點，因此分子蒸餾操作的溫度會比傳統(tǒng)的蒸餾溫度低。( 3 ) 受熱時間較短，輕分子的運動自由程是大于分子蒸餾加熱面和冷凝面的間距的。因此，自液面溢出的輕分子在達到冷凝面之前幾乎是未發(fā)生過碰撞的。北京化工大學對分子蒸餾技術(shù)的發(fā)展做出了巨大的貢獻，經(jīng)過十幾年的工業(yè)化實踐工作，攻克了許多技術(shù)上的難關(guān)，極大程度的帶動了我國的分子蒸餾技術(shù)的發(fā)展，使我國的分子蒸餾技術(shù)逐漸在世界上處于較為領(lǐng)先的地位，北京化工大學在分子蒸餾中研究出的主要關(guān)鍵技術(shù)為：( 1 ) 長期、穩(wěn)定的高真空密封技術(shù)和高真空的獲得技術(shù)。( 2 ) 多種獨 特新穎的

14、分子蒸餾蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)，使得物料的分離更為高效、先進。( 3 ) 開發(fā)出了多種物料輸送系統(tǒng)，且都適用于分子蒸餾操作。分子蒸餾技術(shù)的應用克服了傳統(tǒng)蒸餾技術(shù)中要求溫度高及受熱的時間長等問題，同時也是種比較溫和的分離技術(shù)。它自身的獨特優(yōu)點使其在眾多的領(lǐng)域都有所應用。由于此種技術(shù)主要是物理蒸餾分離法，在整個過程中都不會產(chǎn)生有毒物質(zhì)也不會對環(huán)境產(chǎn)生影響，其最大的優(yōu)點在于此項技術(shù)可以用于清除污染物而且?guī)缀趺總€領(lǐng)域都可以使用，現(xiàn)在被廣泛的應用于對天然物質(zhì)的提取、比如工業(yè)中的增效醚、氧樂果等農(nóng)藥的提純；化妝品工業(yè)中的羊毛醇、藻類、花類、苔蘚類等的提取，塑料工業(yè)中的環(huán)氧樹脂、增塑劑、聚醚、聚氧化烯烴等。33.6 采

15、用生物技術(shù) 生物催化反應大多條件溫和，設備簡單，選擇性好,副反應少，產(chǎn)品性質(zhì)優(yōu)良，安全性好，不產(chǎn)生新的污染，因此受到生物學家和化學家的高度重視。3.7 采用膜技術(shù)膜分離技術(shù)具有成本低、能耗少、效率高、無污染并可回收有用物質(zhì)的優(yōu)點。3.8 采用新型催化劑采用新型催化劑是提高反應效率、簡化反應步驟和實現(xiàn)原子經(jīng)濟性反應的關(guān)鍵。44. 總結(jié)在經(jīng)濟技術(shù)高速發(fā)展的今天，精細化工的發(fā)展大大地提高了我們生活質(zhì)量和創(chuàng)造了巨大物質(zhì)財富，我們?nèi)祟悓囈陨娴沫h(huán)境遭到破壞和各種資源的惡性循環(huán)等問題也更加重視，在這種情況下，我覺得更加需要大力發(fā)展綠色精細化工，綠色精細化工采用綠色的原料，利用對環(huán)境友好的設計、生產(chǎn)以及生產(chǎn)過程來創(chuàng)造綠色精細化學品。真正實現(xiàn)“零排放”、原子經(jīng)濟性、可持續(xù)發(fā)展的精