綠色精細(xì)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(xì)化工的發(fā)展及其關(guān)鍵技術(shù)班級：化工 姓名：XX 學(xué)號：2010 摘要：現(xiàn)代化學(xué)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(yīng)用。精細(xì)化工作是與經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活密切相關(guān)的重要工業(yè)部門，是化學(xué)工業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略重點(diǎn)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(xì)化工發(fā)展的現(xiàn)狀、存在問題以及制約因素，提出了精細(xì)化工持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵是發(fā)展綠色精細(xì)化工，進(jìn)而提出了綠色精細(xì)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(shè)計(jì)技術(shù)、分子蒸餾技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。 關(guān)鍵詞：精細(xì)化工；綠色精細(xì)化工；可持續(xù)發(fā)展；關(guān)鍵技術(shù) 1.我國精細(xì)化工的現(xiàn)狀 1.1 我

2、國精細(xì)化工的發(fā)展 精細(xì)化工是生產(chǎn)精細(xì)化學(xué)品的工業(yè)的通稱。是現(xiàn)代化學(xué)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(gè)國家的科學(xué)技術(shù)發(fā)展和綜合實(shí)力的重要標(biāo)志之一。1因此，世界各國都把精細(xì)化工作為化學(xué)工業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。我國從“六五”開始，直至現(xiàn)在的“十一五”都把精細(xì)化工作為發(fā)展戰(zhàn)略重點(diǎn)之一，在政策和投資上予以傾斜，已安排100 多個(gè)建設(shè)和改造項(xiàng)目,總投資已超過50億元。經(jīng)過近20 多年的努力,精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)已在中國得到確立,其精細(xì)化工率已從1985年的23.1提高到1994年的 29.78%，2001年已達(dá)到 37.44%，2002 年已達(dá)到39.44%。目前我國已成為世界上主要的精細(xì)

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(xì)化工率已達(dá)40%左右。 1.2 我國精細(xì)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(shè)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(shí)用價(jià)值的精細(xì)化學(xué)品不多，產(chǎn)品多以仿制為主。而且低水平重復(fù)建設(shè)嚴(yán)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(shè)備落后，很難生產(chǎn)出高端的精細(xì)化學(xué)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(xì)化工企業(yè)還尚未建立科技開發(fā)、應(yīng)用研究、市場開拓和技術(shù)服務(wù)機(jī)構(gòu)。受計(jì)劃經(jīng)濟(jì)的影響。科研單位和生產(chǎn)廠對應(yīng)用研究 不夠重視，對產(chǎn)品應(yīng)用和市場營銷關(guān)注很少，這是我國精細(xì)化工發(fā)展中的制約因素之一。信息化落后：精細(xì)化工這類“長尾經(jīng)濟(jì)”產(chǎn)業(yè)的發(fā)展本來應(yīng)當(dāng)與信息融合發(fā)展才能相得益彰，但我國的大多數(shù)精細(xì)化工企業(yè)在激烈的競爭中，只能先?！吧妗保瑹o力考慮信息化，就使得我們的精細(xì)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(xì)化工的生產(chǎn)廠一般規(guī)模較小，廠點(diǎn)分散，生產(chǎn)過程的三廢量較大，有的還難于治理。同時(shí)建設(shè)三廢治理裝置需要較大的投入，采用新的設(shè)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(dá)標(biāo)，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(xì)化工發(fā)展的主要因素。由于國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的制約，國內(nèi)的生產(chǎn)廠多數(shù)重經(jīng)濟(jì)效益，忽略環(huán)境的保護(hù)，資源能源的利用率低，后處理“三廢”的費(fèi)用成為企業(yè)的沉重負(fù)擔(dān)。精細(xì)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生大量的“三廢”，粗略估計(jì)：全世界每年產(chǎn)生的廢物危險(xiǎn)品約 34 億噸（中國化學(xué)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(zāi)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(jì)人類面臨的重大挑戰(zhàn)。2.綠色精細(xì)化工的發(fā)展 2.1 綠色精細(xì)化工 綠色精細(xì)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(gè)的操作過程都要實(shí)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(gè)方面都提出了更高的要求。下面我們主要從幾個(gè)方面進(jìn)行闡述如何保證精細(xì)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(xué)合成品原料?？上攵?，天然的原料的毒陛基本為零，但是化學(xué)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(shí)現(xiàn)綠色精細(xì)化工，應(yīng)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(jìn)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(xué)合成原料才說，都是經(jīng)過化學(xué)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(jìn)行精細(xì)處理的，處理的方法基本都采用化學(xué)加工法，通過這種試劑和化學(xué)物品對原料進(jìn)一步加工，這就很容易導(dǎo)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(xué)制劑進(jìn)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?yàn)檫@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(xì)產(chǎn)品競爭的主要方面，精細(xì)化產(chǎn)品的主要特點(diǎn)是高純度和高附加值，所以為了實(shí)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(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用對于精細(xì)化產(chǎn)品的生產(chǎn)具有重要的意義。3.綠色精細(xì)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(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)，可以通過改變催化劑，高效合成，抑制副反應(yīng)的發(fā)生，充分利用各種資源，保護(hù)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(diǎn)：反應(yīng)條件溫和，能耗低；反應(yīng)速率高，選擇性好；使用溶劑價(jià)格便宜，易回收。（2）酶催化技術(shù)，特點(diǎn)：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(diǎn)

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(xué)品等精細(xì)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(xué)合成技術(shù) 電化學(xué)反應(yīng)是在電解池或者電池中進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，可進(jìn)一步分為電池反應(yīng)和電解反應(yīng)?？梢岳秒娀瘜W(xué)合成技術(shù)做到清潔合成。常見有，（1）間接點(diǎn)合成法，利用一種傳遞電子的媒質(zhì)與有機(jī)化合物反應(yīng)生成目的產(chǎn)物。（2）配對電合成法，利用陰、陽兩級電極反應(yīng)，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(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)安排在電化學(xué)反應(yīng)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(xué)追求的目標(biāo)。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(yīng)介質(zhì)以及超臨界二氧化碳參與的化學(xué)反應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)通常難以進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)；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(gè)全新的制備方法。在超臨界流體特別是SCCO2 中進(jìn)行有機(jī)合成的文獻(xiàn)報(bào)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(jìn)展。因此，超臨界流體技術(shù)作為一種綠色化學(xué)化工技術(shù)

12、在精細(xì)化學(xué)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(yīng)用。 3.4 計(jì)算機(jī)分子設(shè)計(jì)技術(shù) 將所要研究開發(fā)的精細(xì)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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，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(xì)有機(jī)合成技術(shù)與反應(yīng)過程、分離精制工程和應(yīng)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(shí)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(diǎn)：( 1 ) 操作時(shí)的溫度較低，分子蒸餾的分離并不是依靠沸點(diǎn)的，因此操作時(shí)的溫度要控制在低于沸點(diǎn)的溫度；( 2 ) 蒸餾壓強(qiáng)較低，一般為0 .1 5 0

13、 P a 即可，這樣一來物質(zhì)的沸點(diǎn)也有一定程度的降低，且實(shí)際的分離溫度也低于沸點(diǎn)，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(shí)間較短，輕分子的運(yùn)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(dá)到冷凝面之前幾乎是未發(fā)生過碰撞的。北京化工大學(xué)對分子蒸餾技術(shù)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)，經(jīng)過十幾年的工業(yè)化實(shí)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(xué)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(dú) 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(jìn)。( 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(yīng)用克服了傳統(tǒng)蒸餾技術(shù)中要求溫度高及受熱的時(shí)間長等問題，同時(shí)也是種比較溫和的分離技術(shù)。它自身的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)使其在眾多的領(lǐng)域都有所應(yīng)用。由于此種技術(shù)主要是物理蒸餾分離法，在整個(gè)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(diǎn)在于此項(xiàng)技術(shù)可以用于清除污染物而且?guī)缀趺總€(gè)領(lǐng)域都可以使用，現(xiàn)在被廣泛的應(yīng)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(yīng)大多條件溫和，設(shè)備簡單，選擇性好,副反應(yīng)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(xué)家和化學(xué)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(diǎn)。3.8 采用新型催化劑采用新型催化劑是提高反應(yīng)效率、簡化反應(yīng)步驟和實(shí)現(xiàn)原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)的關(guān)鍵。44. 總結(jié)在經(jīng)濟(jì)技術(shù)高速發(fā)展的今天，精細(xì)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(cái)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(xì)化工，綠色精細(xì)化工采用綠色的原料，利用對環(huán)境友好的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)以及生產(chǎn)過程來創(chuàng)造綠色精細(xì)化學(xué)品。真正實(shí)現(xiàn)“零排放”、原子經(jīng)濟(jì)性、可持續(xù)發(fā)展的精