原子经济性在环氧丙烷中的应用.ppt

原子经济性在环氧丙烷生产中的应用,主要内容：,1.引言2.原子经济性的内涵3.原子经济性的应用环氧丙烷的生产4.总结,1.引言,人类正面临有史以来最严重的环境危机，许多场合中却既未有效地利用资源，又产生大量排放物，造成严重的环境污染。,内蒙古乌海市公乌素工业园区,这样的土地能种庄稼么？,在严峻的现实面前，人们开始研究和开发从源头上减少和消除污染的绿色化学。由于它在通过化学转化获取新物质的过程中就已充分利用了每个原料的原子，具有“原子经济性”，因此它既充分利用了资源，又有效防止了污染。,2.原子经济性的内涵,原子经济性：在化学品合成过程中，合成方法和工艺应被设计成能把反应过程中所用的所有原材料尽可能多的转化到最终产物中。化学反应的“原子经济性”（Atomeconomy）概念是绿色化学的核心内容之一，最早由美国斯坦福大学的B.M.Trost教授提出，B.M.Trost获得1998年美国“总统绿色化学挑战奖”的学术奖。,TrostBarryM.TheatomeconomyJ.Science,1991.,理想的原子经济性的反应应该是原料分子中的原子百分之百地转变成产物，仅仅需要无损耗的促进剂，即催化剂，达到零排放（zeroemission）。如：A+B=C我们常用原子利用率来衡量化学过程的原子经济性。,原子利用率,一般状况下，重排反应和加成反应的原子利用率最高，为100%。其他类型反应原子利用率则较低。,熊丽萍等.绿色化学化工的研究进展.【J】.华东交通大学学报.2003,开发“原子经济性”反应,在选择合成途径时，除了考虑理论产率外，还应考虑不同途径的原子利用率。化工生产中要尽量减少化学反应的步骤，从原料到产品尽可能做到直达，在生产过程中尽量不采用那些对产品的化学组成来说没有必要的物料。,国内外均在开发钛硅分子筛上催化氧化丙烯制环氧丙烷的原子经济新方法。针对钛硅分子筛催化反应体系，开发降低钛硅分子筛合成成本的技术，开发与反应匹配的工艺和反应器是今后努力的方向。,李勤.绿色化学在环境保护中的应用.【J】.有色矿冶.2007.,3.应用环氧丙烷的生产,主要用于生产聚醚、丙二醇等。它也是第四代洗涤剂非离子表面活性剂、油田破乳剂、农药乳化剂等的主要原料。环氧丙烷的衍生物广泛用于汽车、建筑、食品、烟草、医药及化妆品等行业。,环氧丙烷（英文名称：Propyleneoxide；简称：PO），又名氧化丙烯、甲基环氧乙烷，是非常重要的有机化工原料，是仅次于聚丙烯和丙烯腈的第三大丙烯类衍生物。,3.1氯醇法,首先，次氯酸与丙烯反应生成氯丙醇，反应温度3550，通常在常压下衬瓷砖的碳钢塔内进行反应：,然后,氯丙醇溶液与含1015(质量)的氢氧化钙的石灰乳,在通蒸汽的条件下，进行皂化反应，得环氧丙烷：,氯醇法的原子利用率w=27.35%，原子利用率极低,该法1927年由美国联合碳化合物公司开发并进行工业生产以来，一直是生产PO的主要方法。目前世界环氧丙烷约40%的产能为氯醇法。,1.原子利用率极低,2.水资源消耗大，产生大量“五高”废水和废渣，难以处理,3.消耗大量的氯气和石灰，氯和钙在废水和废渣中排放掉,4.次氯酸对设备的腐蚀也比较严重,氯醇法缺点,中国环氧丙烷生产始于1960s，采用自行开发的氯醇法工艺路线。1980s1990s，先后引进了日本旭硝子公司和美国陶氏公司氯醇法技术，投产后取得了较好的经济效益，生产水平得到较大提高。国内现有80%的环氧丙烷产能使用氯醇法。,环氧丙烷市场调研报告,3.2共氧化法,共氧化法又称哈康法，包括异丁烷共氧化法和乙苯共氧化法两种。1.异丁烷共氧化法生产PO的主要反应：,2.乙苯共氧化法生产PO的主要反应：,异丁烷共氧化法的原子利用率w=42.4%，乙苯共氧化法的原子利用率w=31.1%，和氯醇法相比有一定的提高，但还是较低。,共氧化法由美国奥克兰公司开发，现为美国莱昂德耳（Lyondell，也译为利安德）公司所有。1969年工业化，目前，共氧化法环氧丙烷产能已占世界总产能的55%左右。,缺点,1.工艺流程长,2.原料品种多,3.丙烯纯度要求高,4.操作需高压，设备要求高,5.环氧丙烷只是一个产量较少的联产品,环氧丙烷在共氧化法生产中，只是1个产量较少的联产品，每吨环氧丙烷要联产2.22.5t苯乙烯或2.3t叔丁醇，原料来源和产品销售相互制约因素较大，必须加以妥善解决，只有环氧丙烷和联产品市场需求匹配时才能显现出该工艺的优势。此外，共氧化法产生的污水含COD也比较高，处理费用约占总投资的10%。,国内环氧丙烷生产一直采用氯醇法工艺。2006年3月，随着中海壳牌年产25wt环氧丙烷装置投产，环氧丙烷生产格局发生一定变化。2009年底，Lyondell与中石化合资在镇海建设的28万t/a共氧化法环氧丙烷生产装置建成投产。,3.3过氧化氢直接氧化法（HPPO法）,过氧化氢真接氧化法是由过氧化氢（双氧水）催化环氧化丙烯制环氧丙烷的新工艺，生产过程中只生成环氧丙烷和水。,该工艺过程的原子转化率w=76.3%，和前两种方法相比有很大的提高。,该工艺分别由赢创工业集团（原德固萨，Degussa）与伍德（Uhde）公司、陶氏化学和巴斯夫（BASF）公司联合开发推广。2006年5月，韩国环氧丙烷和聚酯薄膜生产商SKC公司从赢创和伍德购买专利，建成世界第一套过氧化氢法环氧丙烷装置，规模为10万t/a，2008年7月投产，生产运行良好。,3.4氧气直接氧化法,为解决传统生产中的排污问题并降低生产成本，以氧气作氧化剂，对丙烯直接气相催化氧化制环氧丙烷一直是人们渴望解决并被认为是最具挑战性的课题。,丙烷氧气直接氧化法，原子经济性为100%，催化工艺简单，生产成本低，是一个无污染的绿色化学过程。,Lu等制备了含NaCl的非负载银催化剂，以空气作氧化剂进行环氧化反应，环氧丙烷收率可达15%。Cooker等在其制备的负载银催化剂上得到了11.2%的环氧丙烷收率。Murata等研究了硫酸钛改性的锆基催化剂在丙烯直接气相部分氧化反应中的作用，发现该催化剂具有一定的催化环氧化活性。,卢冠忠.环氧丙烷合成技术的研究进展及展望.【J】.化工进展.2004,4.总结,对于环氧丙烷的制备，提高原子利用率，工艺过程绿色化是必然的趋势。,尽管用氧气直接气相环氧化丙烯的工艺，距工业化应用还有一定的差距，但随着对环氧化机理认识的不断深入，催化新材料的不断涌现及催化剂制备技术的日臻完善，相信在不远的将来，丙烯一步气相环氧化的高效催化剂一定会研制成功。,随着原子经济理论在化工科技界的热烈讨论，原子经济将会在利用廉价原料、缩短工艺路线、缩短建设工期、减少建设资金等方面得到深刻体现。所以说，原子经济已经成为“可持续发展”的重要组成部分，它将在改变传统化工生产模式中起到巨大的作用，同时也为相关科技的发展起到积极的促进作用。注入原子经济性的新型化工科技，成为人类社会与大自然之间建立新型和谐关系的桥梁。,Thankyouforattentions!,