第六章 绿色化学的应用
第六章 绿色化学的应用
化学反应因选择性不高造成资 源大量浪费，而且副产物的生成 又造成对环境的污染。 因此化学家们一直在探索提高 反应选择性，以达到尽可能高的 原子经济性反应
化学反应因选择性不高造成资 源大量浪费，而且副产物的生成 又造成对环境的污染。 因此化学家们一直在探索提高 反应选择性，以达到尽可能高的 原子经济性反应
第一节： 绿色化学反应 一、生物催化 生物材料在利用资源和发展绿色技术方面均 十分重要。 生物催化选择性高、副反应少、反应条件温 和、设备简单，因此是绿色生产技术。 生物技术的研究始于50、60年代，但直到90 年代，基因重组工程和生物筛选技术的改进 和新的稳定生产技术的开发成功，生物催化 剂才开始应用于多种工业生产过程
第一节： 绿色化学反应 一、生物催化 生物材料在利用资源和发展绿色技术方面均 十分重要。 生物催化选择性高、副反应少、反应条件温 和、设备简单，因此是绿色生产技术。 生物技术的研究始于50、60年代，但直到90 年代，基因重组工程和生物筛选技术的改进 和新的稳定生产技术的开发成功，生物催化 剂才开始应用于多种工业生产过程
表6-1. 生物催化技术的应用领域 工业部门 应用领域 成熟程度及应用情况 石油炼制 生物脱硫 工业示范 生物制机动燃料 开发中 生物制氢 开发中 大宗化学品 乙醇 已成熟 1，3丙二醇 接近成熟 甘油 工业示范 高分子聚合物 可生物降解聚合物 工业应用 Xanthan plymers 工业应用 聚丙烯酰胺 工业应用 特殊有机中间体 新中间体 工业应用
表6-1. 生物催化技术的应用领域 工业部门 应用领域 成熟程度及应用情况 石油炼制 生物脱硫 工业示范 生物制机动燃料 开发中 生物制氢 开发中 大宗化学品 乙醇 已成熟 1，3丙二醇 接近成熟 甘油 工业示范 高分子聚合物 可生物降解聚合物 工业应用 Xanthan plymers 工业应用 聚丙烯酰胺 工业应用 特殊有机中间体 新中间体 工业应用
手性中间体 工业应用 Oleochemicals 工业应用 医药 医用蛋白 工业应用 手性药物 工业应用 农用化学品 Carbonhydrates Polymers 工业应用 生物杀虫剂 工业应用 日用化学品 乳酸 接近成熟 赖氨酸 工业应用 柠檬酸 工业应用 环境保护 废物处理技术 开发中 生物治理 开发中
手性中间体 工业应用 Oleochemicals 工业应用 医药 医用蛋白 工业应用 手性药物 工业应用 农用化学品 Carbonhydrates Polymers 工业应用 生物杀虫剂 工业应用 日用化学品 乳酸 接近成熟 赖氨酸 工业应用 柠檬酸 工业应用 环境保护 废物处理技术 开发中 生物治理 开发中
生物技术在化学化工中的应用正在全面兴起。 在精细化学品和药物的合成， 手性化合物等 高附加值化学品的合成中已得到成功的工业应用，并 占据了一定的市场分额。 据统计，1996年，生物催化剂已占世界催化剂90亿美 元市场的11%。 美国Biosystem公司（EBC）已成功开发了一种生物 脱硫的新工艺（BDS），第一套柴油生物脱硫工业示 范装置正在Petro Star公司的 Alaska 炼油厂建设之 中，预计2001年第三季度投产。 Cargill Dow 聚合物公司正耗资3亿美元建设一套生 产规模为140kt/a的从玉米生产聚乳酸的装置，用于 生产纤维和塑料等
生物技术在化学化工中的应用正在全面兴起。 在精细化学品和药物的合成， 手性化合物等 高附加值化学品的合成中已得到成功的工业应用，并 占据了一定的市场分额。 据统计，1996年，生物催化剂已占世界催化剂90亿美 元市场的11%。 美国Biosystem公司（EBC）已成功开发了一种生物 脱硫的新工艺（BDS），第一套柴油生物脱硫工业示 范装置正在Petro Star公司的 Alaska 炼油厂建设之 中，预计2001年第三季度投产。 Cargill Dow 聚合物公司正耗资3亿美元建设一套生 产规模为140kt/a的从玉米生产聚乳酸的装置，用于 生产纤维和塑料等
我国在某些领域也取得了重大进展。 如生物催化丙烯腈制丙烯酰胺在建设套 千吨级规模装置的基础上，一套规模 20kt/a的生产装置正在投产。 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
我国在某些领域也取得了重大进展。 如生物催化丙烯腈制丙烯酰胺在建设套 千吨级规模装置的基础上，一套规模 20kt/a的生产装置正在投产。 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
二、甲醇羰基化法合成乙酸 乙酸生产有乙醛氧化法、丁烷和轻质油氧 化法以及甲醇羰基化法。 乙醛氧化法制备乙酸的反应式如下：
二、甲醇羰基化法合成乙酸 乙酸生产有乙醛氧化法、丁烷和轻质油氧 化法以及甲醇羰基化法。 乙醛氧化法制备乙酸的反应式如下：
这条生产乙酸的技术路线开发最早，至19世纪60年 代，Hoechst-Wacker法直接氧化乙烯制乙醛技术开 发成功后更有了有飞速的发展。 当时乙烯法制乙醛的路线以其生产规模大，成本低 而与其他路线竞争占有很大优势，使乙烯制乙醛在 70年代初达到了1610kt/a的规模，所生产的乙醛大 部分用于制造乙酸。 但其后石油和乙烯价格的大幅度上升，使原料成本 增加。同时乙醛制乙酸的单程转化率约90%，收率以 乙醛计为94-95%，反应中有少量副产物双乙酸乙叉 酯，丁烯酸，丁二酸等生成，分离麻烦，同时设备 投资较高，因此导致此路线后来逐渐失去竞争能力
这条生产乙酸的技术路线开发最早，至19世纪60年 代，Hoechst-Wacker法直接氧化乙烯制乙醛技术开 发成功后更有了有飞速的发展。 当时乙烯法制乙醛的路线以其生产规模大，成本低 而与其他路线竞争占有很大优势，使乙烯制乙醛在 70年代初达到了1610kt/a的规模，所生产的乙醛大 部分用于制造乙酸。 但其后石油和乙烯价格的大幅度上升，使原料成本 增加。同时乙醛制乙酸的单程转化率约90%，收率以 乙醛计为94-95%，反应中有少量副产物双乙酸乙叉 酯，丁烯酸，丁二酸等生成，分离麻烦，同时设备 投资较高，因此导致此路线后来逐渐失去竞争能力
丁烷液相氧化制乙酸 该方法曾是50-60年代生产乙酸的主要路线， C4 H10 + 5/2O2 2CH3 COOH + H2 O
丁烷液相氧化制乙酸 该方法曾是50-60年代生产乙酸的主要路线， C4 H10 + 5/2O2 2CH3 COOH + H2 O